一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置，涉及管道長(zhǎng)度測(cè)量領(lǐng)域，信號(hào)發(fā)生電路由相連接的直接數(shù)字式頻率合成器和低通濾波器組成，用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)；信號(hào)發(fā)送電路由相連接的功率放大器和喇叭組成；信號(hào)檢測(cè)電路由依次連接的拾音器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器組成，用于接收由被測(cè)管道反饋的信號(hào)與信號(hào)發(fā)送電路產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)組成的疊加信號(hào)；信號(hào)處理顯示電路由相連接的單片機(jī)和顯示器組成。本裝置使用直接數(shù)字式頻率合成器產(chǎn)生正弦波信號(hào)，具有輸出正弦波信號(hào)頻率精度高、輸出正弦波信號(hào)頻率范圍大、輸出正弦波信號(hào)頻率分辨率小等優(yōu)點(diǎn)。較小的分辨率和較高的精度可以使測(cè)量出的駐波頻率更精準(zhǔn)，從而使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管道長(zhǎng)度測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在城市中的管道非常多，也非常長(zhǎng)，處在復(fù)雜的管網(wǎng)中，其中管道長(zhǎng)度的測(cè)量是幾何測(cè)量的一個(gè)難題。目前也有基于激光、超聲波來(lái)測(cè)量管道長(zhǎng)度的研究，但激光制造成本高，對(duì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求高；超聲波的頻率高、波長(zhǎng)短、易衰減，僅限于短距離的測(cè)量，并且測(cè)量精度不高。本發(fā)明利用聲波在管道內(nèi)形成駐波，通過(guò)調(diào)整聲波頻率找到兩個(gè)相鄰的駐波頻率點(diǎn)，然后計(jì)算出管道長(zhǎng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置，能夠有效解決現(xiàn)有的測(cè)量裝置測(cè)量精度低的問(wèn)題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置，包括信號(hào)發(fā)生電路、信號(hào)發(fā)送電路、信號(hào)檢測(cè)電路和信號(hào)處理顯示電路，
信號(hào)發(fā)生電路，由相連接的直接數(shù)字式頻率合成器和低通濾波器組成，用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)，并將標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理顯示電路傳輸給信號(hào)發(fā)送電路；
信號(hào)發(fā)送電路，由相連接的功率放大器和喇叭組成，將信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的信號(hào)放大后發(fā)送到被測(cè)管道內(nèi)；
信號(hào)檢測(cè)電路，由依次連接的拾音器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器組成，用于接收疊加信號(hào)，所述的疊加信號(hào)由被測(cè)管道反饋的信號(hào)與信號(hào)發(fā)送電路產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)組成，并將疊加信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送至信號(hào)處理顯示電路；
信號(hào)處理顯示電路，由相連接的單片機(jī)和顯示器組成，單片機(jī)將信號(hào)檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理并輸送給顯示器顯示。
[0005]所述單片機(jī)依次與直接數(shù)字式頻率合成器、低通濾波器、功率放大器和喇叭連接；拾音器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)依次連接。
[0006]所述單片機(jī)還連接有用于測(cè)量被測(cè)管道所處的環(huán)境溫度的數(shù)字溫度傳感器。
[0007]所述顯示器為IXD顯示器。
[0008]所述直接數(shù)字式頻率合成器的芯片的型號(hào)為AD9850。
[0009]本發(fā)明帶來(lái)的有益效果為:
在整體功能上，本裝置不僅可以測(cè)量直管管長(zhǎng)，還可測(cè)量彎管管長(zhǎng)。裝置操作簡(jiǎn)單，體積小容易攜帶，便于在各種室外環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。
[0010]在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，本裝置使用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS原理)產(chǎn)生正弦波信號(hào)，因此系統(tǒng)具有輸出正弦波信號(hào)頻率精度高、輸出正弦波信號(hào)頻率范圍大、輸出正弦波信號(hào)頻率分辨率小等優(yōu)點(diǎn)。較小的分辨率和較高的精度可以使測(cè)量出的駐波頻率更精準(zhǔn)，從而使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。較大的頻率范圍可以提高系統(tǒng)的測(cè)量量程。本裝置還具有一個(gè)溫度測(cè)量單元即數(shù)字溫度傳感器，用于測(cè)量管道所處環(huán)境的溫度，根據(jù)溫度的不同進(jìn)而可以對(duì)聲速進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電路連接框圖；
圖2為直接數(shù)字式頻率合成器的電路原理圖；
圖3為顯示器的電路原理圖；
圖4為按鍵的電路原理圖；
圖5為數(shù)字溫度傳感器的電路原理圖；
圖6為低通濾波器的電路原理圖；
圖7為功率放大器和喇叭的電路原理圖；
圖8為單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器的電路原理圖；
圖9為放大器和拾音器的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]如圖所示，一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置，包括信號(hào)發(fā)生電路、信號(hào)發(fā)送電路、信號(hào)檢測(cè)電路和信號(hào)處理顯示電路，
信號(hào)發(fā)生電路，由相連接的直接數(shù)字式頻率合成器和低通濾波器組成，用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)，并將標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理顯示電路傳輸給信號(hào)發(fā)送電路；
信號(hào)發(fā)送電路，由相連接的功率放大器和喇叭組成，將信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的信號(hào)放大后發(fā)送到被測(cè)管道內(nèi)；
信號(hào)檢測(cè)電路，由依次連接的拾音器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器組成，用于接收疊加信號(hào)，所述的疊加信號(hào)由被測(cè)管道反饋的信號(hào)與信號(hào)發(fā)送電路產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)組成，并將疊加信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送至信號(hào)處理顯示電路；
信號(hào)處理顯示電路，由相連接的單片機(jī)和顯示器組成，單片機(jī)將信號(hào)檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理并輸送給顯示器顯示。
[0014]所述單片機(jī)依次與直接數(shù)字式頻率合成器、低通濾波器、功率放大器和喇叭連接；拾音器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)依次連接。
[0015]所述單片機(jī)還連接有用于測(cè)量被測(cè)管道所處的環(huán)境溫度的數(shù)字溫度傳感器。
[0016]所述顯示器為IXD顯示器。
[0017]所述直接數(shù)字式頻率合成器的芯片的型號(hào)為AD9850。
[0018]直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)和低通濾波器組成數(shù)字正弦信號(hào)發(fā)生器。使用者通過(guò)按鍵使單片機(jī)(MCU)啟動(dòng)一次測(cè)量，單片機(jī)控制直接數(shù)字式頻率合成器產(chǎn)生指定頻率的數(shù)字正弦波信號(hào)，數(shù)字正弦波信號(hào)再經(jīng)低通濾波器產(chǎn)生指定頻率的標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后送入喇叭中產(chǎn)生正弦聲波信號(hào)，聲波信號(hào)經(jīng)被測(cè)管道反饋之后與發(fā)送信號(hào)疊加，拾音器檢測(cè)到疊加信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)再經(jīng)放大器放大，送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并送入單片機(jī)，由單片機(jī)處理判斷是否產(chǎn)生駐波。單片機(jī)通過(guò)調(diào)整聲波頻率找到兩個(gè)相鄰的駐波頻率點(diǎn)，然后計(jì)算出管道長(zhǎng)度，送入顯示器中顯示。本系統(tǒng)中還連接有數(shù)字溫度傳感器，系統(tǒng)可根據(jù)環(huán)境溫度值糾正聲速，從而提高了測(cè)量精度。
[0019]根據(jù)原有的管道內(nèi)形成穩(wěn)定駐波是頻率和管長(zhǎng)的關(guān)系，推出閉管時(shí)頻率與管
長(zhǎng)的關(guān)系公式為
【權(quán)利要求】
1.一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置，其特征在于:包括信號(hào)發(fā)生電路、信號(hào)發(fā)送電路、信號(hào)檢測(cè)電路和信號(hào)處理顯示電路， 信號(hào)發(fā)生電路，由相連接的直接數(shù)字式頻率合成器和低通濾波器組成，用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)，并將標(biāo)準(zhǔn)正弦波信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理顯示電路傳輸給信號(hào)發(fā)送電路； 信號(hào)發(fā)送電路，由相連接的功率放大器和喇叭組成，將信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的信號(hào)放大后發(fā)送到被測(cè)管道內(nèi)； 信號(hào)檢測(cè)電路，由依次連接的拾音器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器組成，用于接收疊加信號(hào)，所述的疊加信號(hào)由被測(cè)管道反饋的信號(hào)與信號(hào)發(fā)送電路產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)組成，并將疊加信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送至信號(hào)處理顯示電路； 信號(hào)處理顯示電路，由相連接的單片機(jī)和顯示器組成，單片機(jī)將信號(hào)檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理并輸送給顯示器顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置，其特征在于:所述單片機(jī)依次與直接數(shù)字式頻率合成器、低通濾波器、功率放大器和喇叭連接；拾音器、放大器和A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)依次連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置，其特征在于:所述單片機(jī)還連接有用于測(cè)量被測(cè)管道所處的環(huán)境溫度的數(shù)字溫度傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置，其特征在于:所述顯示器為L(zhǎng)CD顯示器。
5.如權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量管道長(zhǎng)度的裝置，其特征在于:所述直接數(shù)字式頻率合成器的芯片的型號(hào)為AD9850。
【文檔編號(hào)】G01B17/00GK103791865SQ201410039274
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】湯正新, 張瑞州, 劉哲 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)