申請日2014.11.04

　　公開(公告)日2015.05.06

　　IPC分類號G01S15/06; G01S15/89

　　摘要

　　本實用新型公開了一種管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置，包括發(fā)射電路、發(fā)射換能器陣列、接收換能器陣列、接收電路、多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和信號處理及掃描成像輸出模塊;所述發(fā)射電路用于連接到發(fā)射換能器陣列以發(fā)射陣列掃描信號;發(fā)射換能器陣列安裝在污水管渠的底部，發(fā)射超聲波信號;接收換能器陣列安裝在污水管渠的頂部，接收發(fā)射換能器陣列所發(fā)出的聲波信號，多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和信號處理及掃描成像輸出模塊對接收聲信號進行處理后實現(xiàn)斷面掃描成像。采用上述技術(shù)方案后，本實用新型管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置能夠?qū)ξ鬯�管渠中固體垃圾進行斷面掃描成像，獲取固體垃圾的材質(zhì)、尺寸等信息從而進行泵站粉碎設(shè)備的控制以及時進行處理，維護方便成本低廉。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置，其特征在于：包括發(fā)射電路、發(fā)射換能器陣列、接收換能器陣列、接收電路、多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和信號處理及掃描成像輸出模塊;所述發(fā)射電路產(chǎn)生多個具有尖銳相關(guān)特性的發(fā)射信號并連接到發(fā)射換能器陣列;發(fā)射換能器陣列安裝在污水管渠的底部，發(fā)射聲信號;接收換能器陣列安裝在污水管渠的頂部，接收發(fā)射換能器陣列所發(fā)出的聲信號，并將聲信號轉(zhuǎn)換為陣列掃描信號;接收電路連接接收換能器陣列，將接收換能器陣列的陣列掃描信號經(jīng)前置放大、增益控制和帶通濾波處理后傳送至多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將經(jīng)接收電路處理后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;信號處理及掃描成像輸出模塊通過數(shù)據(jù)線連接多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊所產(chǎn)生的數(shù)字信號進行特征提取，顯示出污水中固體垃圾的位置和尺寸。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置，其特征在于：所述發(fā)射換能器陣列包括多個發(fā)射換能器，接收換能器陣列包括多個接收換能器。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置，其特征在于：所述發(fā)射換能器陣列包括2個發(fā)射換能器，接收換能器陣列包括10個接收換能器器。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置，其特征在于：所述發(fā)射換能器和接收換能器選用防水型T/R40-16換能器，其中心頻率為40kHz，防水封裝。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置，其特征在于：所述接收電路由前置芯片NJM2100組成的前置放大電路、AD603芯片組成的增益控制電路和MAX274芯片組成的40kHz帶通濾波電路組成。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置，其特征在于：所述多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊由1394接口和10通道模數(shù)采集卡組成，將信號以200ksps的速率進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并通過1394接口將轉(zhuǎn)換結(jié)果傳送至上位機。

　　說明書

　　一種管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本實用新型屬于污水管道監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置。

　　背景技術(shù)

　　近年來，極端天氣導(dǎo)致的城市內(nèi)澇造成的生命財產(chǎn)損失引起全社會的嚴重關(guān)注。污水管渠排水系統(tǒng)的暢通是避免城市內(nèi)澇的重要保障，城市污水中含有大量各類建筑垃圾、廣告板、護欄、樹木等不同材料的固體垃圾嚴重影響了泵站排水效率，設(shè)置在泵站的粉碎格柵對污水管渠中固體垃圾進行及時破碎對保障排水暢通有重要作用。

　　由于城市污水中固體垃圾由大量各類不同材料、不同形狀的固體顆粒組成，為適應(yīng)各種不同情況、不同來源固體垃圾造成的污水排水阻塞以便優(yōu)化控制粉碎格柵進行相應(yīng)處理，如，對泡沫、紙板等小尺寸、輕質(zhì)顆粒，粉碎格柵只需以最小功率運行即可達到粉碎效果，有效疏通堵塞;對于廣告板、金屬護欄、建筑垃圾、樹干等尺寸較大、硬度較高的固體垃圾，粉碎格柵需以大功率全速運行方可達到粉碎效果;特別是對于較大尺寸固體垃圾，由于粉碎機構(gòu)入口的限制，往往需要人工干預(yù)進行排除以保證污水管道疏通。由于城市污水高度渾濁且包含大量家用、化工等液體污物，無法采用光學(xué)視覺方法對管渠污水中固體垃圾進行探測，采用傳統(tǒng)超聲波探測手段可對液體中固體目標(biāo)有無進行探測，但在狹窄，封閉的污水管渠中進一步檢測固體垃圾的尺寸、材質(zhì)則有極大的困難，因此，目前尚此類可用于對污水中固體垃圾進行掃描成像探測的設(shè)備。如：申請?zhí)枮?01320053443. 8的中國專利公開了名為“一種城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)”的實用新型專利，申請?zhí)?01410136363. 8的中國專利公開了名為“一種多功能跟蹤采樣聯(lián)動系統(tǒng)“的發(fā)明專利，這些專利文獻雖然提供了一些城市污水處理及監(jiān)控的技術(shù)方案，但并沒有針對以上問題提出可行的技術(shù)方案。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本實用新型的目的在于提供一種管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置，用于進行污水管渠的斷面掃描檢測，通過斷面掃描成像探測污水中固體垃圾的材質(zhì)、尺寸控制粉碎格柵以相應(yīng)的優(yōu)化模式啟動粉碎作業(yè)，設(shè)置在必要時通過報警引入人工干預(yù)，提高泵站粉碎格柵快速、高效處理各類污水阻塞問題的能力。

　　本實用新型的上述目的是通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

　　一種管渠污水的斷面掃描成像聲納裝置，包括發(fā)射電路、發(fā)射換能器陣列、接收換能器陣列、接收電路、多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和信號處理及掃描成像輸出模塊;所述發(fā)射電路產(chǎn)生多個具有尖銳相關(guān)特性(偽隨機碼或線性調(diào)頻類型)的發(fā)射信號并連接到發(fā)射換能器陣列;發(fā)射換能器陣列安裝在污水管渠的底部，發(fā)射聲波信號;接收換能器陣列安裝在污水管渠的頂部，接收發(fā)射換能器陣列所發(fā)出的聲波信號，將聲波信號轉(zhuǎn)換為陣列掃描信號;接收電路連接接收換能器陣列，將接收換能器陣列的陣列掃描信號經(jīng)前置放大、增益控制和帶通濾波處理后傳送至多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將經(jīng)接收電路處理后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;信號處理及掃描成像輸出模塊通過數(shù)據(jù)線連接多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊所產(chǎn)生的數(shù)字信號進行特征提取，顯示出污水中固體垃圾的位置和尺寸。

　　所述發(fā)射換能器陣列可包括多個發(fā)射換能器，接收換能器陣列可包括多個接收換能器。

　　所述發(fā)射換能器陣列(優(yōu)選)包括2個發(fā)射換能器，接收換能器陣列(優(yōu)選)包括10個接收換能器。

　　所述發(fā)射換能器和接收換能器選用防水型T/R40-16換能器，其中心頻率為40kHz，防水封裝。

　　所述接收電路由前置芯片NJM2100組成的前置放大電路、AD603芯片組成的增益控制電路和MAX274芯片組成的40kHz帶通濾波電路組成。

　　所述多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊由1394接口和10通道模數(shù)采集卡組成，將信號以200ksps的速率進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并通過1394接口將轉(zhuǎn)換結(jié)果傳送至上位機。

　　采用上述技術(shù)方案后，本實用新型的有益效果是：1、能夠?qū)ξ鬯�管渠中固體垃圾進行斷面掃描成像，獲取固體垃圾的材質(zhì)、尺寸等信息從而進行泵站粉碎設(shè)備的控制以及時進行處理;2、為極端天氣等突發(fā)情況下城市污水的應(yīng)急監(jiān)控和處理提供方便、可靠的探測手段;3、利用管渠斷面內(nèi)固體垃圾對收發(fā)換能器陣列間聲信號直達路徑的遮擋效應(yīng)實現(xiàn)對水質(zhì)不均勻、狹窄、封閉、水位變化的管渠中固體垃圾位置、尺寸信息的斷面掃描檢查及圖形化監(jiān)測，避免了采用復(fù)雜、昂貴的陣列技術(shù)進行目標(biāo)尺寸探測，維護方便成本低廉。