一种测量管道长度的装置制造方法
【专利摘要】一种测量管道长度的装置，涉及管道长度测量领域，信号发生电路由相连接的直接数字式频率合成器和低通滤波器组成，用于产生标准正弦波信号；信号发送电路由相连接的功率放大器和喇叭组成；信号检测电路由依次连接的拾音器、放大器和A/D转换器组成，用于接收由被测管道反馈的信号与信号发送电路产生的发送信号组成的叠加信号；信号处理显示电路由相连接的单片机和显示器组成。本装置使用直接数字式频率合成器产生正弦波信号，具有输出正弦波信号频率精度高、输出正弦波信号频率范围大、输出正弦波信号频率分辨率小等优点。较小的分辨率和较高的精度可以使测量出的驻波频率更精准，从而使测量结果更准确。
【专利说明】一种测量管道长度的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及管道长度测量领域，尤其涉及一种测量管道长度的装置。
【背景技术】
[0002]现在城市中的管道非常多，也非常长，处在复杂的管网中，其中管道长度的测量是几何测量的一个难题。目前也有基于激光、超声波来测量管道长度的研究，但激光制造成本高，对测量现场环境要求高；超声波的频率高、波长短、易衰减，仅限于短距离的测量，并且测量精度不高。本发明利用声波在管道内形成驻波，通过调整声波频率找到两个相邻的驻波频率点，然后计算出管道长度。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:提供一种测量管道长度的装置，能够有效解决现有的测量装置测量精度低的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种测量管道长度的装置，包括信号发生电路、信号发送电路、信号检测电路和信号处理显示电路，
信号发生电路，由相连接的直接数字式频率合成器和低通滤波器组成，用于产生标准正弦波信号，并将标准正弦波信号通过信号处理显示电路传输给信号发送电路；
信号发送电路，由相连接的功率放大器和喇叭组成，将信号发生电路产生的信号放大后发送到被测管道内；
信号检测电路，由依次连接的拾音器、放大器和A/D转换器组成，用于接收叠加信号，所述的叠加信号由被测管道反馈的信号与信号发送电路产生的发送信号组成，并将叠加信号转换成数字信号，传送至信号处理显示电路；
信号处理显示电路，由相连接的单片机和显示器组成，单片机将信号检测电路转换后的数字信号进行处理并输送给显示器显示。
[0005]所述单片机依次与直接数字式频率合成器、低通滤波器、功率放大器和喇叭连接；拾音器、放大器和A/D转换器与单片机依次连接。
[0006]所述单片机还连接有用于测量被测管道所处的环境温度的数字温度传感器。
[0007]所述显示器为IXD显示器。
[0008]所述直接数字式频率合成器的芯片的型号为AD9850。
[0009]本发明带来的有益效果为:
在整体功能上，本装置不仅可以测量直管管长，还可测量弯管管长。装置操作简单，体积小容易携带，便于在各种室外环境中进行作业。
[0010]在结构设计上，本装置使用直接数字式频率合成器(DDS原理)产生正弦波信号，因此系统具有输出正弦波信号频率精度高、输出正弦波信号频率范围大、输出正弦波信号频率分辨率小等优点。较小的分辨率和较高的精度可以使测量出的驻波频率更精准，从而使测量结果更准确。较大的频率范围可以提高系统的测量量程。本装置还具有一个温度测量单元即数字温度传感器，用于测量管道所处环境的温度，根据温度的不同进而可以对声速进行补偿，进一步提高了测量精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例的电路连接框图；
图2为直接数字式频率合成器的电路原理图；
图3为显示器的电路原理图；
图4为按键的电路原理图；
图5为数字温度传感器的电路原理图；
图6为低通滤波器的电路原理图；
图7为功率放大器和喇叭的电路原理图；
图8为单片机和A/D转换器的电路原理图；
图9为放大器和拾音器的电路原理图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0013]如图所示，一种测量管道长度的装置，包括信号发生电路、信号发送电路、信号检测电路和信号处理显示电路，
信号发生电路，由相连接的直接数字式频率合成器和低通滤波器组成，用于产生标准正弦波信号，并将标准正弦波信号通过信号处理显示电路传输给信号发送电路；
信号发送电路，由相连接的功率放大器和喇叭组成，将信号发生电路产生的信号放大后发送到被测管道内；
信号检测电路，由依次连接的拾音器、放大器和A/D转换器组成，用于接收叠加信号，所述的叠加信号由被测管道反馈的信号与信号发送电路产生的发送信号组成，并将叠加信号转换成数字信号，传送至信号处理显示电路；
信号处理显示电路，由相连接的单片机和显示器组成，单片机将信号检测电路转换后的数字信号进行处理并输送给显示器显示。
[0014]所述单片机依次与直接数字式频率合成器、低通滤波器、功率放大器和喇叭连接；拾音器、放大器和A/D转换器与单片机依次连接。
[0015]所述单片机还连接有用于测量被测管道所处的环境温度的数字温度传感器。
[0016]所述显示器为IXD显示器。
[0017]所述直接数字式频率合成器的芯片的型号为AD9850。
[0018]直接数字式频率合成器(DDS)和低通滤波器组成数字正弦信号发生器。使用者通过按键使单片机(MCU)启动一次测量，单片机控制直接数字式频率合成器产生指定频率的数字正弦波信号，数字正弦波信号再经低通滤波器产生指定频率的标准正弦波信号。标准正弦波信号经功率放大器放大后送入喇叭中产生正弦声波信号，声波信号经被测管道反馈之后与发送信号叠加，拾音器检测到叠加信号后，将其转换成电信号，电信号再经放大器放大，送入A/D转换器转换成数字信号并送入单片机，由单片机处理判断是否产生驻波。单片机通过调整声波频率找到两个相邻的驻波频率点，然后计算出管道长度，送入显示器中显示。本系统中还连接有数字温度传感器，系统可根据环境温度值纠正声速，从而提高了测量精度。
[0019]根据原有的管道内形成稳定驻波是频率和管长的关系，推出闭管时频率与管
长的关系公式为
【权利要求】
1.一种测量管道长度的装置，其特征在于:包括信号发生电路、信号发送电路、信号检测电路和信号处理显示电路， 信号发生电路，由相连接的直接数字式频率合成器和低通滤波器组成，用于产生标准正弦波信号，并将标准正弦波信号通过信号处理显示电路传输给信号发送电路； 信号发送电路，由相连接的功率放大器和喇叭组成，将信号发生电路产生的信号放大后发送到被测管道内； 信号检测电路，由依次连接的拾音器、放大器和A/D转换器组成，用于接收叠加信号，所述的叠加信号由被测管道反馈的信号与信号发送电路产生的发送信号组成，并将叠加信号转换成数字信号，传送至信号处理显示电路； 信号处理显示电路，由相连接的单片机和显示器组成，单片机将信号检测电路转换后的数字信号进行处理并输送给显示器显示。
2.如权利要求1所述的一种测量管道长度的装置，其特征在于:所述单片机依次与直接数字式频率合成器、低通滤波器、功率放大器和喇叭连接；拾音器、放大器和A/D转换器与单片机依次连接。
3.如权利要求1所述的一种测量管道长度的装置，其特征在于:所述单片机还连接有用于测量被测管道所处的环境温度的数字温度传感器。
4.如权利要求1所述的一种测量管道长度的装置，其特征在于:所述显示器为LCD显示器。
5.如权利要求1所述的一种测量管道长度的装置，其特征在于:所述直接数字式频率合成器的芯片的型号为AD9850。
【文档编号】G01B17/00GK103791865SQ201410039274
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】汤正新, 张瑞州, 刘哲 申请人:河南科技大学