摘要 ：声纳成像技术是市政排水管道病症检测 中的一 种重要检测技术 。研制了基于脉冲回波法的排水管道声纳成像 系统，介绍了声纳连 续旋 转扫描 管壁成像 的 原理 ，给 出了声纳 成像仪 的整 体设 计 方案 ，详 细 阐述 了主 控制 器和探 头的 实现方法 ，最后 进行 了室 内模 拟 管道和 工程现 场排 水管道 的测 试 实验 。实验表明 ，研 制 的声 纳成像系统能 实时测 量显 示排水 管道 的轮 廓 ，准确 定位 并量化管道的缺陷 ，具有误差率低 、便携 、低 功耗 、稳定 等优 异的性 能和 良好的市场应 用 前 景 。城 市地 下 排水 管 网建设 和 维 护 是“十 三 五 ”时期 新型城 镇化 建设 中的重 大工程 ，是 “海 绵城 市”建 设 的重要组 成部 分。排水 管 网系统 是城 市 的“排泄 系 统 ”，担负着城 市居 民生 活污水 、工业 废水 、雨水 等液 体 的收集 、输送 和处理 功能 。一旦 排水 管道 出现破损 裂缝 、塌 陷 、泥沙堵 塞等病 症 问题 ，必然会 导致 排水管 道经 过 区域 内的水生 态系统 被破 坏 、土壤被 污染 、城市 内涝 等严重 后果。
排水管道检测系统能够检测出管道的病症 ，保证 相关 部 门能 及时 维修受损的管 道 。目前排 水管 道检测 系统主要有 3 种 ：管道闭路 电视检测 系统(Closed—Circuit Tele—vision ，CCTV )、潜望 镜 检测 系 统 和声 纳检 测 系统 。CCTV检 测是 使用 最久 的检 测方法 之一 ，在 欧美 有 30 多 年 的使 用历 史 ，其 主 要采 用视 频 技术 ，利 用检 测小 车 在 管道中移动并 记 录管道 内壁视频 ，由技 术人 员对 录像进行 分析 ，从而评 估 管道 的状 况。CCTV 技术 虽然 成熟 ，但实际操作 非 常复 杂 。在 CCTV 检 测前 需对 管道 进行 封堵 、吸淤 泥 、清 洗 、抽 水等 预处 理 ，并 且受 天气 影 响大 ，如雨天不 能施工 ，检测 成本 高 。声 纳成像 技 术是近 几年 兴起的管道 检测技 术等 ，其施 工前 不需要 对 排水管 道做 任何预处理 ，声 纳装 置在 管道 中行 进 一遍就 可实 时显示 管道状 况 ，下 雨 天也可正常施工 ，具 有 检 测 简 单 、成 本 低 、效果 好等 优点 。目前 国内使用 的管道声 纳检 测仪器 全部采用 进 口设备 ，本 文设计 的系统 实现 了排 水管道 声纳 成像检 测仪 器 的国产化 。
1. 排水 管道声纳成 像技 术原理
排 水 管 道 声纳 成 像 技术 的工 作 原理 是 以脉 冲反 射波为基 础 的。仪器 内部装有 步进 电机 和声 纳聚 焦换能器 ，利 用步 进 电机 带动换 能器 在排水 管道 中绕 自身 360。旋 转并 连续 发射声 纳信号 ，反 射信 号 的传播 时间 和幅度被 测量 并记 录下来 显示成 管道 截面 图 ，通 过观 测管 道截面图 的完整性 检测 出病症 管道 。
2. 系统 总 体 结 构
排水管 道声 纳成 像 系统是 一个 复 杂 的控 制 、数 据采集 系统 ，由主控 制 器 (带专 用 采 集 软 件 ) 、探 头 ( 又称 水下 单 元 ，自带 漂 浮 装 置 ) 和 电缆 盘 三 部 分 组 成。
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