地下管道是城市建设中必不可少的基础设施,是城市的基石,是城市稳定、高效、高质量运转的基本保证。由于种种原因,我国地下管道资料既存在缺失问题,又存在现有资料数据不可靠问题,经常发生地下管道挖断事故,既危及施工人员生命安全,又给居民日常生活和社会稳定造成严重的不良影响。因此研发高精度、高性能的地下管道探测仪器,为城市管道建设提供便携式探测设备,获取准确的地下管道空间位置,促进智慧城市建设具有重要研究意义,基于声波传播原理的管线探测仪器是管道探测设备重要的种类之一。目前,市场上地下管道探测设备种类繁多,基于电磁感应法、地质雷达法、瞬态瑞雷面波法、地震映射法、高密度电法、惯性导航探测法等国内外探测仪器越来越多。但是由于材料学的快速发展,地下管道种类也越来越多,并且管道敷设深度不一,极大的增加地下管道探测难度,目前并不存在适合探测所有地下管道的设备,因此对于不同材质、不同敷设位置的管道采用不同探测方法探测。本文开展声波式地下管道探测仪设计研究,依据声波震动传播原理,结合地下管道敷设情况和现有管道探测方法,尝试研究设计一种基于声波的地下管道探测仪器,设计试验方案,探测敷设埋深浅的地下管道。本文工作内容如下:(1)分析声波式管道探测系统的探测方法和工作原理,按高分辨率震动检波技术要求,详细的给出基于STM32微处理器的高精度地下震动数字检波系统的总体设计方案,系统的信号采集部分采用高精度24-bit∑-?ADC进行设计,提高了采集信号的动态范围和分辨率。(2)数字检波系统电源采用镍铬电池供电,采用LDO线性稳压方案设计低纹波电源为模拟电路供电,采用DC-DC开关稳压方案设计高效率电源为数字电路供电。(3)采用串口实现上位机与下位机之间通信,根据实际需求自定义通信协议,既能提高上、下位机之间通信效率,又能保证数据快速稳定传输。(4)上位机主控系统采用Labview进行设计,实现数据采集、处理、存储。(5)根据系统方案,完成硬件电路设计、制作、调试和上、下位机软件编写;经过对检波系统的电源参数、系统噪声及性能分析,并完善系统后,进行了实际地下管道水平位置探测实验。