[發(fā)明專利]一種非接觸式地下管道尺寸的測(cè)量裝置及測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710844615.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN107656270A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅雪;吳才先;李欣洋;袁禾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01S13/88
• 分類號(hào): G01S13/88;G01S13/06
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所52100
• 代理人: 商小川

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種非接觸式無損探測(cè)方法，尤其涉及一種非接觸式地下管道尺寸的測(cè)量裝置及測(cè)量方法。

背景技術(shù)

地下電磁波探測(cè)技術(shù)是一種無損探測(cè)系統(tǒng)，主要利用電磁波在媒介中電磁特性不連續(xù)處產(chǎn)生的反射和散射實(shí)現(xiàn)對(duì)地下目標(biāo)體的探測(cè)；但是目前現(xiàn)有探測(cè)地下管道的裝置及測(cè)量方法只能定位地下空洞、管線空腔等目標(biāo)體位置，不能得到探測(cè)目標(biāo)的尺寸信息，當(dāng)?shù)叵鹿艿来嬖谀承┤毕輹r(shí)，現(xiàn)有的探測(cè)裝置及測(cè)量方法方法只能對(duì)缺陷做定性分析，無法探測(cè)出地下管道的尺寸信息定量地估計(jì)缺陷的嚴(yán)重程度，因此不能準(zhǔn)確深入地評(píng)估和監(jiān)控地下管道的質(zhì)量狀況，也不能對(duì)缺陷處理所需材料用量進(jìn)行有效評(píng)估計(jì)算，針對(duì)因地下管道缺陷可能造成的嚴(yán)重后果，無法提前采取針有效的措施進(jìn)行補(bǔ)救。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：提供一種非接觸式地下管道尺寸的測(cè)量裝置及測(cè)量方法，以解決目前地下管道測(cè)量裝置及測(cè)量方法只能定位地下管道的位置，不能準(zhǔn)確測(cè)量地下管道尺寸的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種非接觸式地下管道尺寸的測(cè)量裝置，包括電磁波透地設(shè)備,回波信號(hào)預(yù)處理器與電磁波透地設(shè)備相連接，埋深定位器與回波信號(hào)預(yù)處理器相連，管道尺寸測(cè)量器與埋深定位器相連接，成像處理器分別與回波信號(hào)預(yù)處理器、埋深定位器及管道尺寸測(cè)量器相連，顯控儀器與成像處理器相連接。

所述的電磁波透地設(shè)備包括電磁波透地主機(jī)、天線發(fā)射器和天線接收器，電磁波透地主機(jī)與天線發(fā)射器及天線接收器相連，天線發(fā)射器和天線接收器之間距離固定。

一種非接觸式地下管道尺寸的測(cè)量裝置，測(cè)量方法包括以下步驟：

步驟1：電磁波透地設(shè)備發(fā)射和接收天線探測(cè)地下未知管道；

步驟2：對(duì)電磁波透地設(shè)備的雙曲線回波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理以及特征提取；

步驟3：計(jì)算雙曲線漸近線交點(diǎn)；

步驟4：計(jì)算地下管道的半徑。

步驟2所述的對(duì)電磁波透地設(shè)備(1)的雙曲線回波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理以及特征提取，包括以下步驟：

步驟2.1對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行濾波降噪；

步驟2.2計(jì)算關(guān)心區(qū)曲線的頂點(diǎn)坐標(biāo)；

步驟2.3雙曲線波速的加權(quán)計(jì)算。

步驟3所述的計(jì)算雙曲線漸近線交點(diǎn)，計(jì)算式為：

其中d＝x₀，t₀為當(dāng)探地雷達(dá)在地下管道正上方電磁波從發(fā)射天線到接收天線的時(shí)間，x₀為水平坐標(biāo)位置；t為當(dāng)探地雷達(dá)不在地下管道正上方時(shí)電磁波從發(fā)射天線到接收天線的時(shí)間，x為水平坐標(biāo)位置； R為地下管道的半徑。

步驟4所述的雙曲線波速的加權(quán)計(jì)算，計(jì)算式為：式中R為地下管道的半徑，v為波速，c為雙曲線漸近線交點(diǎn)垂直坐標(biāo)值。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的一種非接觸式地下管道尺寸的測(cè)量裝置及測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)了不僅能定位地下管道的位置信息，同時(shí)能準(zhǔn)確測(cè)量地下管道尺寸，同時(shí)，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)無損非接觸式測(cè)量，對(duì)地下環(huán)境介質(zhì)及地下管道無破壞，也能在不同頻率的天線下，探測(cè)不同深度地下管道的尺寸信息，當(dāng)?shù)叵鹿艿来嬖谀承┤毕輹r(shí)，能探測(cè)出尺寸信息定量地估計(jì)缺陷的嚴(yán)重程度，能準(zhǔn)確深入地評(píng)估和監(jiān)控地下管道的質(zhì)量狀況。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為電磁波透地設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明的測(cè)量方法流程圖；

圖4為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽鈭D；

圖中標(biāo)識(shí)：1、電磁波透地設(shè)備，2、回波信號(hào)預(yù)處理器，3、埋深定位器，4、管道尺寸測(cè)量器，5、成像處理器，6、顯控儀器，7、電磁波透地主機(jī)，8、天線發(fā)射器，9、天線接收器。

具體實(shí)施方式：

一種非接觸式地下管道尺寸的測(cè)量裝置包括，電磁波透地設(shè)備1,回波信號(hào)預(yù)處理器2與電磁波透地設(shè)備1相連接，埋深定位器3與回波信號(hào)預(yù)處理器2 相連，管道尺寸測(cè)量器4與埋深定位器相3連接，成像處理器5分別與回波信號(hào)預(yù)處理器2、埋深定位器3及管道尺寸測(cè)量器4相連，顯控儀器6與成像處理器 5相連接。

電磁波透地設(shè)備1工作原理是基于電磁波透地技術(shù)原理：由發(fā)射天線向地下管道區(qū)域發(fā)射電磁波，并通過接收天線獲取地下目標(biāo)體反射電磁波返回的回波信號(hào)；

回波信號(hào)預(yù)處理器2將獲得的回波信號(hào)進(jìn)行均值濾波等預(yù)處理，以提高回波信號(hào)的信噪比；

埋深定位器3對(duì)預(yù)處理后的雙曲線回波信號(hào)進(jìn)行識(shí)別與特征提取，從而獲得地下管道的埋深位置、電磁波在地下介質(zhì)的波速、以及地下介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；