[发明专利]用于声学相控阵测地下管道位置的管道发声装置及方法

权利要求书

1.一种使地下管道发声的装置，其特征在于：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。

2.根据权利要求1所述的一种使地下管道发声的装置，其特征在于：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。

3.根据权利要求1所述的一种使地下管道发声的装置，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。

4.根据权利要求1所述的一种使地下管道发声的装置，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。

5.根据权利要求1所述的一种使地下管道发声的装置，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。

6.根据权利要求3或4或5所述的一种使地下管道发声的装置，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)。

7.根据权利要求3或4或5所述的一种使地下管道发声的装置，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)。

8.根据权利要求3或4或5所述的一种使地下管道发声的装置，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。

9.根据权利要求3或4或5所述的一种使地下管道发声的装置，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)。

10.一种采集地下管道发声的方法，其特征在于：使用如权利要求2所述的一种使地下管道发声的装置，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。