CN113703036B - 用于声学相控阵测地下管道位置的管道发声装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于声学相控阵测地下管道位置的管道发声装置及方法，涉及地下管道检测的领域。地下管道发声的装置包括管道探测棒、敲击棒和敲击锤组件，管道探测棒用于插入地面直至接触到管道形成放置洞，敲击锤组件安装于敲击棒一端；当敲击棒放入到放置洞内时，敲击锤组件用于敲击管道管壁。通过探测棒在土地上形成直通管道外壁的放置洞，然后将安装有敲击锤组件的敲击棒伸入到放置洞内，对管道进行敲击，从而让管道进行发声。在该过程中，管道不会有额外的破损，同时也不需放置额外的声源，不需大面积挖土钻孔，大大减少了工艺成本。同时也大大提高了操作效率。可以在成本低效率高的情况下，使地下管道良好的发声，具有较好的推广性。
Description
技术领域
本申请涉及地下管道位置检测的领域，尤其是涉及用于声学相控阵测地下管道位置的管道发声装置及方法。
背景技术
由于历史原因，大量的燃气管道、自来水管道、下水管道在地下的三维位置未全部被精确记录过。这给了燃气公司和市政施工公司造成了很大的麻烦。例如，市政施工公司挖地安装水管，误挖穿燃气管道，造成燃气泄漏、起火、爆炸，对社会造成伤害。
之前从未有过一种方法能快速地、方便地、低成本地把地下的燃气、自来水、下水管道给精确地测绘出来、找出来。
其他领域有采用相控阵原理的声学收听群对声源做定位的方法。但是，埋在地下的管道，包括金属、塑料、水泥管道，不会主动发出声音，这就无法用声学收听群对管道做收听和定位。
如果在管道的管壁上钻个洞，把声源、或超声波源放入管道内部，用此管道内部的声源发声，这管壁洞口会造成管道的损伤，且事后对管壁的修补很耗时、很耗资金、且会留下长期的隐患。
发明内容
为了更好的使地下管道发声，
第一方面，本申请提供的一种使地下管道发声的装置，采用如下的技术方案：
一种使地下管道发声的装置，包括管道探测棒、敲击棒和敲击锤组件，所述管道探测棒用于插入地面直至接触到管道形成放置洞，所述敲击锤组件安装于敲击棒一端；当所述敲击棒放入到放置洞内时，所述敲击锤组件用于敲击管道管壁。
通过采用上述技术方案，通过探测棒在土地上形成直通管道外壁的放置洞，然后将安装有敲击锤组件的敲击棒伸入到放置洞内，对管道进行敲击，从而让管道进行发声。在该过程中，管道不会有额外的破损，同时也不需放置额外的声源，不需大面积挖土钻孔，大大减少了工艺成本。同时也大大提高了操作效率。可以在成本低效率高的情况下，使地下管道良好的发声，具有较好的推广性。
可选的，还包括扩口棒，所述扩口棒用于插入放置洞内对放置洞进行扩粗。
可选的，所述敲击锤组件包括固定安装于敲击棒一端的安装管、锤头和驱动部件，所述驱动部件位于安装管内，所述驱动部件用于驱使锤头以至少3种不同频率沿竖直方向上下运动。
可选的，所述安装管下端安装有封闭座，所述封闭座封闭安装管下端，所述锤头通过敲击封闭座实现对管道管壁的敲击。
可选的，所述驱动部件包括电缸，所述电缸的缸体固定安装于安装管内，所述电缸的输出端连接于锤头，所述锤头沿竖直方向滑动连接于安装管。
可选的，所述驱动部件包括气缸和为气缸供气的气泵，所述气缸缸体和气泵均固定安装于安装管内，所述气缸的输出端连接于锤头，所述锤头沿竖直方向滑动连接于安装管。
可选的，所述驱动部件包括固定安装于锤头上且转动连接于安装管的摆臂、用于驱使摆臂往复摆动的驱动件，所述驱动件安装于安装管，所述驱动件用于驱使摆臂往复摆动而带动锤头敲击管道。
可选的，所述驱动件为伺服电机，所述伺服电机的输出端连接于摆臂，且所述伺服电机固定安装于安装管内。
可选的，所述驱动件包括拨动轮、用于驱使拨动轮转动的电机、用于驱使摆臂稳定在锤头离开管道状态的扭簧，所述拨动轮外壁等间隔安装有若干拨动块，所述拨动轮转动时，所述拨动块拨动摆臂带动锤头朝向管道运动完成敲击。
可选的，所述驱动部件包括固定安装于安装管内的底座、转动连接于底座的第一连杆、转动连接于第一连杆的第二连杆、转动连接于第二连杆的第三连杆和电机，所述第三连杆转动连接于底座，所述电机用于驱使第一连杆相对底座转动，所述锤头通过连接件安装于第三连杆上，所述第三连杆用于带动锤头敲击管道。
可选的，所述驱动部件包括凸轮和用于驱使凸轮转动的电机，所述锤头固定安装于凸轮凸起一端外壁，所述电机固定安装于管道内。
可选的，所述驱动部件包括凸轮和用于驱使凸轮转动的电机，所述安装管内安装有用于限位锤头运动轨迹的限位滑轨，所述锤头沿竖直方向滑动连接于限位滑轨，所述锤头和限位滑轨之间设有用于驱使锤头复位至离开管道位置的弹性件；当所述凸轮转动时，所述凸轮推动锤头敲击管道。
可选的，所述驱动部件包括驱动轮、用于驱使驱动轮转动的电机、偏心转动连接于驱动轮的第一连杆、转动连接于第一连杆远离驱动轮一端的第二连杆、转动连接于第二连杆远离第一连杆一端的第三连杆，所述第二连杆中部转动连接于安装管，所述第三连杆沿竖直方向设置，所述第三连杆远离第二连杆一端转动连接于锤头，所述安装管内安装有用于限位锤头运动轨迹的限位滑轨，所述锤头沿竖直方向滑动连接于限位滑轨。
可选的，所述驱动部件包括转动连接于锤头的第一连杆、转动连接于第一连杆远离锤头一端的第二连杆和驱动第二连杆转动的电机，所述电机固定安装于安装管内，所述安装管内安装有用于限位锤头运动轨迹的限位滑轨，所述锤头沿竖直方向滑动连接于限位滑轨。
可选的，所述驱动部件包括转动连接于安装管内的从动齿轮、用于驱使从动齿轮转动的主动齿轮、用于驱使主动齿轮转动的电机，所述主动齿轮为不完全齿轮，所述锤头通过连接件安装于从动齿轮外周，所述从动齿轮用于带动锤头敲击管道。
可选的，所述敲击锤组件包括锤头，所述锤头设有至少两个，且每个锤头的重量不同，所述锤头可拆卸连接于敲击棒，当敲击锤组件需对管道进行敲击时，其中一个锤头安装于敲击棒上。
可选的，所述管道探测棒包括若干节棒体单元，相邻所述棒体单元呈可拆卸连接。
可选的，所述管道探测棒上端设有脚踏，所述管道探测棒下端呈尖端设置。
可选的，所述管道探测棒下端包覆有柔性层。
第二方面，本申请提供的一种用于地下管道发声的发声采集装置，采用如下的技术方案：
一种用于地下管道发声的发声采集装置，用于采集使地下管道发声的装置使管道发出的声音，包括若干音频传感器，所述音频传感器朝向地面设置，所述音频传感器用于收听管壁上的敲击声。
通过采用上述技术方案，当需要采集一个地区的管道敲击声音时，将音频传感器铺设在此处地面上，从而对声音进行收集。用于为管道三维位置的绘制提供数据。
可选的，音频传感器朝向地面一侧安装有喇叭状的声音收集罩，声音收集罩扣压在地面上。
第三方面，本申请提供的一种采集地下管道发声的方法，采用如下的技术方案：
一种采集地下管道发声的方法，包括如下步骤
第一步：管道探测棒，迅速探知管道的位置，并插入土中达到管道处，形成放置洞；
第二步，扩口棒扩大放置洞的直径，以便让敲击棒插入；
第三步：用敲击棒一端的敲击锤组件敲击管道，在管道上产生敲击声，敲击声会沿固态的管道管壁往前传递，而不是利用管道内的燃气或空气传递，沿着管道管壁前行的声波和震动波，会有所衰减但衰减较慢；
第四步：在地面铺设发声采集装置，接收管道壁上的敲击声，并对管道管壁传递的敲击声予以定位，管道的三维位置被画出；随着一段管道的定位完成，收听群可移往下一段，再做下一段管道的测绘；
第五步，当声音衰减太大，音量变得太小时，在管道的下游或上游开辟新的敲击点，然后重复以上步骤，不断向前推进，画出完整的管道三维分布图。
通过采用上述技术方案，从而在不破坏管道管壁的前提下，较好使管道发声，并对声音进行采集。同时整体成本少，效率高，具有较好的推广应用性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.在用被动相控阵声学法测量地下管道的位置的领域中，是使管道主动发声，从而使得用被动相控阵声学法测量管道的位置成为可能；
2.不需放置额外的声源，不需大面积挖土钻孔，大大减少了工艺成本，同时也大大提高了操作效率；
3.整体工艺快速、方便、低成本、管道无损伤、无长期隐患；
4.采用主动敲击管道管壁、再加上声学收听群被动听音的方法，既适用于塑料燃气管，又适用于金属燃气管，适用性较广。
附图说明
图1是实施例14的铺设示意图。
图2是实施例14的结构示意图。
图3是实施例1的结构示意图。
图4是实施例1的剖视图。
图5是实施例1中敲击棒插入到土中的示意图。
图6是实施例3锤头抬起时的结构示意图。
图7是实施例3锤头敲击管道时的结构示意图。
图8是实施例4的结构示意图。
图9是实施例5的结构示意图。
图10是实施例6的结构示意图。
图11是实施例7的结构示意图。
图12是实施例8的结构示意图。
图13是实施例9的结构示意图。
图14是实施例10的结构示意图。
图15是实施例11的结构示意图。
图16是实施例12的结构示意图。
图17是实施例13的结构示意图。
附图标记说明：1、管道探测棒；2、扩口棒；3、敲击棒；4、锤头；5、第一螺纹孔；6、第一螺纹杆；7、放置洞；8、棒体单元；9、脚踏；10、第二螺纹孔；11、第二螺纹杆；12、安装管；13、电缸；14、封闭座；15、气缸；16、气泵；17、摆臂；18、伺服电机；19、拨动轮；20、电机；21、扭簧；22、拨动块；23、底座；24、第一连杆；25、第二连杆；26、第三连杆；27、凸轮；28、限位滑轨；29、滑槽；30、限位槽；31、限位块；32、弹簧；33、驱动轮；34、从动齿轮；35、主动齿轮；36、音频传感器；37、柔性层；38、卡环；39、环槽；40、声音收集罩；41、管道；42、安装杆。
具体实施方式
以下结合附图1-17对本申请作进一步详细说明。
如图1和图2，在研发过程中发现，在地面铺设一群麦克风阵列，通过收听地下管道发声到各个麦克风的时间差（相位差）可对地下管道做三维定位。但是，传统的地下爆炸法，不适用；传统的地震检测器检测地震源也不适用；因为地下管道自己不会发声。而如果从地面向地下发超声波，以收听管道的反射，也不适用；因为地下的石头会造成乱反射。所以最佳的方法是让管道自己发声。而如果在管道41的管壁上钻个洞，把声源、或超声波源放入管道内部，用此管道41内部的声源发声，管道41上钻出的洞口会造成管道41的损伤，同时管道41的声源会被管道41阻拦，地面无法听见，依旧无法满足要求。
实施例1
本申请实施例1公开一种使地下管道发声的装置。管道1 可为地下塑料或金属燃气管道、自来水管道、下水管道或其它管道。
参照图3和图4，一种使地下管道发声的装置包括管道探测棒1、扩口棒2、敲击棒3和敲击锤组件。敲击锤组件为锤头4。锤头4设有若干个，且每个锤头4重量不一。可以根据实际情况选择合适重量的锤头4安装到敲击棒3上。锤头4与敲击棒3为可拆卸连接。本实施例中，锤头4一端固定设有第一螺纹杆6，敲击棒3一端开设有第一螺纹孔5，锤头4通过第一螺纹杆6固定安装于敲击棒3一端。
参照图4和图5，由于管道不是位于地表，而是位于地下，故需要管道41发声需要两步，第一步是通过管道探测棒1在土地上戳形成直通管道41外壁的放置洞7，通过扩口棒2来扩大放置洞7的直径。第二步是将安装有锤头4的敲击棒3伸入到放置洞7内，对管道41进行敲击，从而让管道41进行发声。敲击声沿固态的管道41管壁传递。
当然，也可通过钻孔设备等来形成放置洞7，但由于成本较大，故一般不采用。对比
传统的挖洞法，本发明的探棒法其挖土成本至少相差100倍。具体效果比对参照下表：
| 探棒法 | 挖洞法 | |
| 挖土的直径 | 1单位 | 至少大10倍 |
| 挖土的面积 | 1单位 | 至少大102=100倍 |
| 挖土速度 | 至少快10倍 | 1单位 |
| 挖土成本 | 1单位 | 至少贵100倍 |
具体的，参照图4，管道探测棒1、扩口棒2和敲击棒3均包括棒体和脚踏9。脚踏9设有两个且分别安装于棒体上端两侧，脚踏9可供人手扶或脚踩施力。棒体可采用金属、碳纤维、或其他材料具有一定硬度和刚性的材料制作。管道探测棒1的棒体和扩口棒2的棒体下端均呈尖端设置。
管道探测棒1、扩口棒2使用时，脚踏9对棒体施力，棒体在不同的地面位置往下插，直到插到管壁，从而找到管道41的位置。并完成放置洞7的形成。
参照图4，为了减少管道探测棒1和扩口棒2在工作时刺穿塑料管道41管壁的概率，管道探测棒1的棒体和扩口棒2的棒体下端包覆有柔性层。柔性层由柔性材料制成，柔性材料可为橡胶、硅胶等。为了使拔起棒体时柔性层37脱落，棒体外壁开设有环槽39，柔性层37内壁设有卡环38，卡环38卡设于环槽38内。从而使柔性层37可更稳定的安装在棒体上。
参照图4，为了使管道探测棒1、扩口棒2、敲击棒3可更好的使用于多种深度的管道41，棒体包括若干棒体单元8。相邻棒体单元8之间呈可拆卸连接。具体的可拆卸连接方式可为螺栓连接、卡接等。本实施例中，最上方的棒体单元8上端安装有脚踏9，下端安装有第二螺纹杆11。最下方的棒体单元8上端开设有第二螺纹孔10，下端呈尖端设置。其他棒体单元8上端开设有第二螺纹孔10，下端安装有第二螺纹杆11。通过将第二螺纹杆11螺纹连接到第二螺纹孔10内来实现相邻棒体单元8的连接安装。从而可根据管道41深度来调节棒体长度，使本装置适用于不同埋设深度的管道41。
实施例2
一种采集地下管道发声的方法，使用实施例1所述的一种使地下管道41发声的装置，包括如下步骤
第一步：使用管道探测棒1在地面上戳洞，迅速探知管道41的位置，并插入土中达到管道41处，形成放置洞7；
第二步，将扩口棒2插入放置洞7内，通过扩口棒2扩大放置洞7的直径，以便让敲击棒3插入；
第三步：选取合适的锤头4安装到敲击棒3上，例如，对口径粗大、管壁厚的管道41用重锤头4，对口径细小、管壁薄的管道41用轻锤头4；将敲击棒3放入放置洞7内，用敲击棒3上的锤头4敲击管道41，在管道41上产生敲击声，敲击声会沿固态的管壁往前传递，而不是利用管内的燃气或空气传递，沿着管壁前行的声波和震动波，会有所衰减但衰减较慢；
如果事先并不知管道41的共振频率，则选用至少三种重量的锤头4各用一次，以地面收听到的音量最大的为准；音量大时，在不换敲击点的情况下，就能测绘较长的长度；
第四步：在地面铺设发声采集装置，接收管道41壁上的敲击声，并对管壁传递的敲击声予以定位，管道41的三维位置被画出；随着一段管道41的定位完成，收听群可移往下一段，再做下一段管道41的测绘；
第五步，当声音衰减太大，音量变得太小时，在管道41的下游或上游开辟新的敲击点，然后重复以上步骤，不断向前推进，画出完整的管道41三维分布图。
实施例3
参照图6和图7，实施例3和实施例1的区别在于，敲击锤组件包括安装管12、锤头4和驱动部件。安装管12固定安装于敲击棒3下端，且安装管12内腔形成安装腔。驱动部件包括电缸13，电缸13的缸体固定安装于安装管12内，电缸13的输出端连接于锤头4，锤头4沿竖直方向滑动连接于安装管12。锤头4可通螺栓连接等可拆卸连接方式连接于电缸13的输出端，也可通过焊接等固定连接的方式连接于电缸13的输出端。
通过电缸13带动锤头4沿竖直方向运动，从而实现对管道41的敲击。通过控制电缸13中电机20的转速可控制电缸13带动锤头4运动的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例4
参照图8，实施例4和实施例3的区别在于，安装管12下端通过封闭座14呈封闭设置。封闭座14可通过焊接或螺栓连接的方式固定安装于安装管12。在工作时，将敲击棒3伸入到封闭座14抵接于管道41的状态，然后锤头4通过敲击封闭座14来实现对管道41的敲击。从而使管道41可被更稳定的敲击。
实施例5
参照图9，实施例5和实施例4的区别在于，驱动部件不同。驱动部件包括气缸15和为气缸15供气的气泵16。安装管12外壁开设有透气孔。气缸15缸体和气泵16均固定安装于安装管12内。也可以气缸15缸体固定安装于安装管12内，气泵16安装于地面上。气缸15的输出端连接于锤头4，锤头4沿竖直方向滑动连接于安装管12。
通过气缸15带动锤头4沿竖直方向运动，从而实现对管道41的敲击。通过控制气泵16对气缸15的供气速度可控制电缸13带动锤头4运动的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例6
参照图10，实施例6和实施例4的区别在于，驱动部件不同。驱动部件包括摆臂17和驱动件。驱动件为伺服电机18。锤头4上端沿竖直方向固定安装有安装杆42，摆臂17固定安装于安装杆42上端。摆臂17远离安装杆一端转动连接于安装管12。伺服电机18的输出端连接于摆臂17，且伺服电机18固定安装于安装管12内壁。伺服电机18用于驱使摆臂17往复摆动而带动锤头4敲击管道41。
通过伺服电机18输出端正反转来带动摆臂17往复转动，从而带动锤头4对管道41的敲击。通过控制电机20的正反转的转速来控制锤头4敲击的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例7
参照图11，实施例7和实施例4的区别在于，驱动件不同。驱动件包括拨动轮19、电机20和扭簧21。拨动轮19转动连接于安装管12。电机20的输出端连接于拨动轮19，且电机20固定安装于安装管12内壁。拨动轮19外壁等间隔安装有若干拨动块22。扭簧21安装于摆臂17和安装管12之间，扭簧21用于驱使摆臂17稳定在锤头4离开封闭座14的状态。
通过电机20带动拨动轮19转动，从而使拨动块22拨动摆臂17带动锤头4朝向管道41运动完成敲击。在拨动块22离开摆臂17时，摆臂17在扭簧21的作用下复位。当再次有拨动块22拨动到摆臂17后，摆锤再次带动锤头4朝向管道41运动完成敲击。如此往复，实现对管道41的多次敲击。通过控制电机20的转速来控制锤头4敲击的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例8
参照图12，实施例8和实施例4的区别在于，驱动部件不同。驱动部件包括底座23、第一连杆24、第二连杆25、第三连杆26和电机20。底座23固定安装于安装管12内。第三连杆26转动连接于底座23，第二连杆25转动连接于第三连杆26远离底座23一端，第一连杆24转动连接于第二连杆25远离第三连杆26一端。电机20安装于安装管12内，电机20用于驱使第一连杆24相对底座23转动。锤头4通过连接件安装于第三连杆26上，连接件呈杆件。连接件两端分别固定安装于第三连杆26和锤头4上端。第三连杆26用于带动锤头4敲击管道41。
通过电机20输出端带动第一连杆24相对安装管12转动，从而带动第三连杆26相对底座23往复摆动，从而带动锤头4对管道41的敲击。通过控制电机20的转速来控制锤头4敲击的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例9
参照图13，实施例9和实施例4的区别在于，驱动部件不同。驱动部件包括凸轮27和用于驱使凸轮27转动的电机20。电机20固定安装于安装管12内。锤头4固定安装于凸轮27凸起一端外壁。
通过电机20输出端带动凸轮27转动，从而带动锤头4对管道41的敲击。通过控制电机20的转速来控制锤头4敲击的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例10
参照图14，实施例10和实施例4的区别在于，驱动部件不同。驱动部件包括凸轮27和用于驱使凸轮27转动的电机20。电机20固定安装于安装管12内，电机20的输出端连接于凸轮27。
安装管12内安装有用于限位锤头4运动轨迹的限位滑轨28，限位滑轨28上设有沿竖直方向开设的滑槽29。滑槽29侧壁沿竖直方向开设有限位槽30，限位槽30设有两个且分别位于滑槽29两侧侧壁。锤头4沿竖直方向滑动连接于滑槽29。锤头4两侧还固定连接有限位块31。一块限位块31对应一个限位槽30，限位块31滑动连接于限位槽30内。限位块31和限位槽30槽壁之间设有弹性件，弹性件为弹簧32。
通过电机20输出端带动凸轮27转动，通过凸轮27推动锤头4相对限位滑轨28向下运动，直至锤头4敲击到封闭座14，实现对管道41的敲击。然后凸轮27继续转动，在弹性件的作用下锤头4复位，为下一次敲击进行准备。当电机20持续带动凸轮27转动时，锤头4持续的敲击管道41。通过控制电机20的转速来控制锤头4敲击的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例11
参照图15，实施例11和实施例4的区别在于，驱动部件不同。驱动部件包括驱动轮33、电机20、第一连杆24、第二连杆25和第三连杆26。驱动轮33转动连接于安装管12，电机20固定安装于安装管12内，电机20的输出端连接于驱动轮33，从而电机20可带动驱动轮33转动。第一连杆24一端偏心转动连接于驱动轮33，另一端转动连接于第二连杆25。第二连杆25中部转动连接于安装管12。第二连杆25远离第一连接杆一端转动连接于第三连杆26。第三连杆26沿竖直方向设置。第三连杆26远离第二连杆25一端转动连接于锤头4。安装管12内安装有用于限位锤头4运动轨迹的限位滑轨28，限位滑轨28上设有沿竖直方向开设的滑槽29。锤头4沿竖直方向滑动连接于滑槽29内。
电机20带动驱动轮33转动，在经过第一连杆24、第二连杆25、第三连杆26传力后，带动锤头4在限位滑轨28内往复滑动。从而实现锤头4对管道41的敲击。通过控制电机20的转速来控制锤头4敲击的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例12
参照图16，实施例12和实施例4的区别在于，驱动部件不同。驱动部件包括转动连接于锤头4的第一连杆24、转动连接于第一连杆24远离锤头4一端的第二连杆25和驱动第二连杆25转动的电机20，电机20固定安装于安装管12内。安装管12内安装有用于限位锤头4运动轨迹的限位滑轨28，限位滑轨28上设有沿竖直方向开设的滑槽29。锤头4沿竖直方向滑动连接于滑槽29内。
电机20带动第二连杆25相对安装管12转动，在经过第一连杆24传力后，带动锤头4在限位滑轨28内往复滑动。从而实现锤头4对管道41的敲击。通过控制电机20的转速来控制锤头4敲击的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例13
参照图17，实施例13和实施例4的区别在于，驱动部件不同。驱动部件包括从动齿轮34、主动齿轮35和电机20。从动齿轮34转动连接于安装管12内，且从动齿轮34上设有扭簧，扭簧连接于从动齿轮34和安装管12。扭簧用于使从动齿轮34保持自然状态。电机20固定安装于安装管12内，且电机20的输出端连接于主动齿轮35，从而带动主动齿轮35转动。主动齿轮35为不完全齿轮，且主动齿轮35啮合于从动齿轮34。锤头4通过连接件安装于从动齿轮34侧面，且锤头4位于从动齿轮34外周下端。连接件呈杆状且连接件一端转动连接于从动齿轮34且另一端固定安装于锤头4。
电机20带动主动齿轮35相对安装管12转动，在主动齿轮35转动至与从动齿轮34啮合时，带动从动齿轮34转动从而使锤头4朝向远离管道41的方向运动，此时扭簧张紧。当主动齿轮35转动至不再与从动齿轮34啮合后，在锤头4的重力作用和扭簧扭力的作用下，从动齿轮34反向转动至锤头4敲击管道41。当电机20持续带动主动齿轮35转动时，锤头4持续的敲击管道41。通过控制电机20的转速来控制锤头4敲击的频率，从而可根据实际情况来调节锤头4敲击管道41的频率。
实施例14
参照图1和图2，实施例14公开一种用于地下管道发声的发声采集装置。一种用于地下管道发声的发声采集装置包括若干音频传感器36。音频传感器36为一群手机麦克风或声学收听麦克风组成，天线群铺设在地面，收听管道41管壁上的敲击声。音频传感器36朝向地面一侧安装有喇叭状的声音收集罩40，声音收集罩40为柔性材料制成，如橡胶等。声音收集罩40扣压在地面上，以便更好地接收地下的声音。
在地面铺设音频传感器36，接收管道41管壁上的敲击声，并对管道41管壁传递的敲击声予以定位。为绘制管道41的三维位置提供数据。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种采集地下管道发声的方法，其特征在于：利用一种使地下管道发声的装置，包括管道探测棒(1)、敲击棒(3)和敲击锤组件，所述管道探测棒(1)用于插入地面直至接触到管道(41)形成放置洞(7)，所述敲击锤组件安装于敲击棒(3)一端；当所述敲击棒(3)放入到放置洞(7)内时，所述敲击锤组件用于敲击管道(41)管壁；
还包括扩口棒(2)，所述扩口棒(2)用于插入放置洞(7)内对放置洞(7)进行扩粗；
具体包括如下步骤
第一步：采用管道探测棒(1)，迅速探知管道(41)的位置，并插入土中达到管道(41)处，形成放置洞(7)；
第二步，扩口棒(2)扩大放置洞(7)的直径，以便让敲击棒(3)插入；
第三步：用敲击棒(3)一端的敲击锤组件敲击管道(41)，在管道(41)上产生敲击声，敲击声会沿固态的管道(41)管壁往前传递，而不是利用管道(41)内的燃气或空气传递，沿着管道(41)管壁前行的声波和震动波，会有所衰减但衰减较慢；
第四步：在地面铺设发声采集装置，接收管道(41)壁上的敲击声，并对管道(41)管壁传递的敲击声予以定位，管道(41)的三维位置被画出；随着一段管道(41)的定位完成，收听群移往下一段，再做下一段管道(41)的测绘；
第五步，当声音衰减太大，音量变得太小时，在管道(41)的下游或上游开辟新的敲击点，然后重复以上步骤，不断向前推进，画出完整的管道(41)三维分布图。
2.根据权利要求1所述的一种采集地下管道发声的方法，其特征在于：所述敲击锤组件包括固定安装于敲击棒(3)一端的安装管(12)、锤头(4)和驱动部件，所述驱动部件位于安装管(12)内，所述驱动部件用于驱使锤头(4)以至少3种不同频率沿竖直方向上下运动。
3.根据权利要求2所述的一种采集地下管道发声的方法，其特征在于：所述安装管(12)下端安装有封闭座(14)，所述封闭座(14)封闭安装管(12)下端，所述锤头(4)通过敲击封闭座(14)实现对管道(41)管壁的敲击。
4.根据权利要求2所述的一种采集地下管道发声的方法，其特征在于：所述敲击锤组件包括锤头(4)，所述锤头(4)设有至少两个，且每个锤头(4)的重量不同，所述锤头(4)可拆卸连接于敲击棒(3)，当敲击锤组件需对管道(41)进行敲击时，其中一个锤头(4)安装于敲击棒(3)上。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种采集地下管道发声的方法，其特征在于：所述驱动部件包括固定安装于锤头(4)上且转动连接于安装管(12)的摆臂(17)、用于驱使摆臂(17)往复摆动的驱动件，所述驱动件安装于安装管(12)，所述驱动件用于驱使摆臂(17)往复摆动而带动锤头(4)敲击管道(41)。
6.根据权利要求2或3或4所述的一种采集地下管道发声的方法，其特征在于：所述驱动部件包括转动连接于安装管(12)内的从动齿轮(34)、用于驱使从动齿轮(34)转动的主动齿轮(35)、用于驱使主动齿轮(35)转动的电机(20)，所述主动齿轮(35)为不完全齿轮，所述锤头(4)通过连接件安装于从动齿轮(34)外周，所述从动齿轮(34)用于带动锤头(4)敲击管道(41)。
7.根据权利要求2或3或4所述的一种采集地下管道发声的方法，其特征在于：所述驱动部件包括凸轮(27)和用于驱使凸轮(27)转动的电机(20)，所述锤头(4)固定安装于凸轮(27)凸起一端外壁，所述电机(20)固定安装于管道(41)内。
8.根据权利要求2或3或4所述的一种采集地下管道发声的方法，其特征在于：所述驱动部件包括凸轮(27)和用于驱使凸轮(27)转动的电机(20)，所述安装管(12)内安装有用于限位锤头(4)运动轨迹的限位滑轨(28)，所述锤头(4)沿竖直方向滑动连接于限位滑轨(28)，所述锤头(4)和限位滑轨(28)之间设有用于驱使锤头(4)复位至离开管道(41)位置的弹性件；当所述凸轮(27)转动时，所述凸轮(27)推动锤头(4)敲击管道(41)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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