摘要 ：聲納成像技術是市政排水管道病癥檢測 中的一 種重要檢測技術 。研制了基于脈沖回波法的排水管道聲納成像 系統(tǒng)，介紹了聲納連 續(xù)旋 轉掃描 管壁成像 的 原理 ，給 出了聲納 成像儀 的整 體設 計 方案 ，詳 細 闡述 了主 控制 器和探 頭的 實現(xiàn)方法 ，最后 進行 了室 內模 擬 管道和 工程現(xiàn) 場排 水管道 的測 試 實驗 。實驗表明 ，研 制 的聲 納成像系統(tǒng)能 實時測 量顯 示排水 管道 的輪 廓 ，準確 定位 并量化管道的缺陷 ，具有誤差率低 、便攜 、低 功耗 、穩(wěn)定 等優(yōu) 異的性 能和 良好的市場應 用 前 景 。城 市地 下 排水 管 網(wǎng)建設 和 維 護 是“十 三 五 ”時期 新型城 鎮(zhèn)化 建設 中的重 大工程 ，是 “海 綿城 市”建 設 的重要組 成部 分。排水 管 網(wǎng)系統(tǒng) 是城 市 的“排泄 系 統(tǒng) ”，擔負著城 市居 民生 活污水 、工業(yè) 廢水 、雨水 等液 體 的收集 、輸送 和處理 功能 。一旦 排水 管道 出現(xiàn)破損 裂縫 、塌 陷 、泥沙堵 塞等病 癥 問題 ，必然會 導致 排水管 道經 過 區(qū)域 內的水生 態(tài)系統(tǒng) 被破 壞 、土壤被 污染 、城市 內澇 等嚴重 后果。

        排水管道檢測系統(tǒng)能夠檢測出管道的病癥 ，保證 相關 部 門能 及時 維修受損的管 道 。目前排 水管 道檢測 系統(tǒng)主要有 3 種 ：管道閉路 電視檢測 系統(tǒng)(Closed—Circuit Tele—vision ，CCTV )、潛望 鏡 檢測 系 統(tǒng) 和聲 納檢 測 系統(tǒng) 。CCTV檢 測是 使用 最久 的檢 測方法 之一 ，在 歐美 有 30 多 年 的使 用歷 史 ，其 主 要采 用視 頻 技術 ，利 用檢 測小 車 在 管道中移動并 記 錄管道 內壁視頻 ，由技 術人 員對 錄像進行 分析 ，從而評 估 管道 的狀 況。CCTV 技術 雖然 成熟 ，但實際操作 非 常復 雜 。在 CCTV 檢 測前 需對 管道 進行 封堵 、吸淤 泥 、清 洗 、抽 水等 預處 理 ，并 且受 天氣 影 響大 ，如雨天不 能施工 ，檢測 成本 高 。聲 納成像 技 術是近 幾年 興起的管道 檢測技 術等 ，其施 工前 不需要 對 排水管 道做 任何預處理 ，聲 納裝 置在 管道 中行 進 一遍就 可實 時顯示 管道狀 況 ，下 雨 天也可正常施工 ，具 有 檢 測 簡 單 、成 本 低 、效果 好等 優(yōu)點 。目前 國內使用 的管道聲 納檢 測儀器 全部采用 進 口設備 ，本 文設計 的系統(tǒng) 實現(xiàn) 了排 水管道 聲納 成像檢 測儀 器 的國產化 。

1. 排水 管道聲納成 像技 術原理
排 水 管 道 聲納 成 像 技術 的工 作 原理 是 以脈 沖反 射波為基 礎 的。儀器 內部裝有 步進 電機 和聲 納聚 焦換能器 ，利 用步 進 電機 帶動換 能器 在排水 管道 中繞 自身 360^。旋 轉并 連續(xù) 發(fā)射聲 納信號 ，反 射信 號 的傳播 時間 和幅度被 測量 并記 錄下來 顯示成 管道 截面 圖 ，通 過觀 測管 道截面圖 的完整性 檢測 出病癥 管道 。
2. 系統(tǒng) 總 體 結 構
排水管 道聲 納成 像 系統(tǒng)是 一個 復 雜 的控 制 、數(shù) 據(jù)采集 系統(tǒng) ，由主控 制 器 (帶專 用 采 集 軟 件 ) 、探 頭 ( 又稱 水下 單 元 ，自帶 漂 浮 裝 置 ) 和 電纜 盤 三 部 分 組 成。