摘要
在我国，由于地下排水管道堵塞或者破裂造成的直接或间接经济损失是相当严重的，所以研究和设计一套排水管道自动检测系统很有必要。本文提出将多波束超声相控成像检测技术应用于管道检测，研究工作主要包括以下几部分：
1. 超声波换能器以及微控制器选型的设计：根据超声的相关特性以及管道现状设计，选择超声多波束换能器；为实现超声波频率以及其他参数的精确可调，选择高速低功耗微控制器作为下位机核心测控单元。http://www.16sheji8.cn/
2. 超声发射、接收系统的硬件设计：针对超声波特性设计了相应的超声脉冲激励、功率放大、带通滤波、阻抗匹配等电路，实现了超声信号的发射、接收及功率放大。
3. 下位机控制系统研究的研发：设计了上位机与下位机通信、控制软件，实现上位机对下位机的控制、系统检测的同步。
4. 声纳检测系统传感器及放缆系统机械结构设计：针对地下排水管道的特殊情况，设计声纳检测系统的传感器，及放缆系统机械结构。
5. 超声多波束检测系统实验研究：针对各个部分的软硬件设计，分别进行了实验验证，实验结果表明本文设计的多波束声纳成像检测系统达到了预期的要求。
论文最后对后续的研究工作提出了改进意见。
关键词：管道检测；探测机器人；超声多波束
目 录
摘要... I
Abstract II
第一章 概述... 1
1.1课题背景及意义... 1
1.2 国内外发展现状... 2
第二章 系统工作原理及总体方案设计... 4
2.1 声纳管道检测原理... 4
2.2 多波束超声原理... 4
2.3 多波束检测控制系统... 6
2.4 超声发射接收系统... 7http://www.16sheji8.cn/
2.5下位机软件系统设计方案... 8
2.6 小结... 8
第三章 系统硬件设计... 9
3.1超声波换能器选型设计... 9
3.1.1 频率选择... 9
3.1.2 脉宽确定... 9
3.1.2 盲区分析... 9
3.2 下位机微处理器的硬件设计... 11
3.2.1 微处理器的选型设计... 11
3.2.2 在系统设计中所用到的微处理器片上资源... 12
3.2.3 微处理器核心板硬件设计原理... 12
3.3 多波束超声发射电路设计... 13
3.4 多波束超声信号采集接收系统硬件电路设计... 15
3.5 单片机系统的干扰及硬件抗干扰措施... 16
3.6 小结... 18
第四章 软件系统设计... 19
4.1 下位机控制系统软件设计... 19
4.2 上位机控制系统设计... 20
第五章 管道机器人及放缆机械结构设计... 21
5.1 现有几种管道机器人的比较... 21
5.1.1 自驱动管内机器人... 21
5.1.2 利用管道流体压力... 22
5.1.3 外加推力管道机器人... 22
5.2 轮式管道机器人设计... 22http://www.16sheji8.cn/
5.2.1轮式管道机器人1. 22
5.2.2轮式管道机器人2. 23
5.3 浮标式管道机器人设计... 24
5.4 放缆系统机械结构设计... 24
5.5 机械结构设计中应注意的问题... 25
5.5.1 能源供给问题... 25
5.5.2移动机构的灵活可靠性问题... 25
5.5.3驱动方式... 25
5.5.4 可靠性问题... 25
5.5.5速度及位置识别... 26
5.5.6管道机器人的越障能力... 26
第六章 实验... 27
6.1 实验环境... 27
6.2 实验验证... 27
6.3 实验分析... 31
6.3.1 实验误差分析... 31
6.3.2 实验结论... 32
结束语... 33http://www.16sheji8.cn/
参考文献... 34
