[发明专利]一种浅滩掩埋管道超声探测回波模型的建立方法

权利要求书

1.一种浅滩掩埋管道超声探测回波模型的建立方法，其特征在于，所述建立方法包括以下步骤：

基于掩埋管道的简化亮点模型、结合几何声线法，构造由亮点、换能器、亮点与换能器之间的声程确定的浅滩掩埋管道超声探测回波模型；

根据主动激励信号、简化后的亮点模型的传递函数、镜像反射点产生的几何亮点回波、换能器的指向性函数、以及信号时延，仿真出几何亮点的回波信号，使用MATLAB设计仿真参数，得到仿真回波信号；

搭建实验室条件下模拟掩埋管道的水箱实验环境，获取实验信号；

基于百分比均方误差，将仿真回波信号与实验信号做对比，验证浅滩掩埋管道超声探测回波模型的可行性。

2.根据权利要求1所述的一种浅滩掩埋管道超声探测回波模型的建立方法，其特征在于，所述简化亮点模型具体为：

以换能器位置为原点O，以管道径向横截面为二维平面，当n个间隔为d的换能器组成换能器阵列时，构造各个换能器与管道位置关系坐标系；

换能器阵列的工作形式为单个换能器依次发射并接收回波，在管道边缘将对应产生n个亮点位置，得到对应的接收回波信号。

3.根据权利要求1所述的一种浅滩掩埋管道超声探测回波模型的建立方法，其特征在于，所述构造由亮点、换能器确定浅滩掩埋管道超声探测回波模型具体为：

亮点就是管道横截面圆的边缘点，并且亮点位于换能器中心与管道横截面圆的圆心连线上。

4.根据权利要求1或3所述的一种浅滩掩埋管道超声探测回波模型的建立方法，其特征在于，所述管道横截面圆的位置具体为：

其中，(x_i，y_i)为亮点的坐标；(x₀，y₀)为圆心坐标；(x′_i，y′_i)为换能器的坐标；l_i为换能器与亮点的声程。

5.根据权利要求1所述的一种浅滩掩埋管道超声探测回波模型的建立方法，其特征在于，所述换能器的指向性函数与θ有关：

A(θ)＝R²(θ)

其中：

R(θ)＝sin(πdsinθ/λ)cosθ

d为换能器的换能器宽度，λ为介质中的超声波波长。

6.根据权利要求1所述的一种浅滩掩埋管道超声探测回波模型的建立方法，其特征在于，所述搭建实验室条件下模拟掩埋管道的水箱实验环境，获取实验信号具体为：

利用信号发生器作为激励源直接与单个换能器相连，通过数据采集卡接收数据，构成实验室环境下的简要单通道声波接收与发射实验平台；

选取管道边缘正上方为起始坐标，管道中心距换能器垂直距离为某一预设距离；

从起始坐标开始，以某一预设值为间隔，从左至右设置若干个换能器接收待测回波；

在每一个待测点触发一次声波发射与接收，进行一次数据采集；得到某一组水箱实验得到的回波信号。