Data acquisition system for three-axis high definition pipeline inspection tool

针对传统管道内检测器清晰度不高的缺点,介绍了一种高清晰度三轴管道漏磁数据采集系统.根据三轴漏磁检测的原理,系统使用了大量霍尔传感器作为数据采集元件,分别在检测器漏磁进行探测舱外围圆周各点处的3个方向上放置传感器,以达到高清晰度的采集要求,漏磁电压信号经单片机进行A/D转换后,所得数据由FPGA与PC-104接收存储到固态硬盘.经实验验证,该系统提高了检测清晰度,检测平均误差不超过10％,证明该系统设计方案切实可行.     

基于FPGA的多传感器管道内漏磁检测系统

针对传统管道漏磁检测器检测精度的不足,提出了新式的基于FPGA的高精度管道漏磁检测系统设计,以适应813 mm管径的管道检测任务。主要介绍了系统逻辑设计,实现了多达400路传感器漏磁检测信号的采集与存储。该设计融合了多种总线协议,可有效解决管道漏磁检测中的采集速率、功耗和精度的问题。经实验验证,方案切实可行,为设计高精度管道漏磁检测系统提供了新的解决方案。     

基于多传感器数据融合技术的漏磁内检测数据分析

管道检测是发现隐患和保障油气管道安全可靠运行的重要措施,漏磁内检测是管道检测的主要手段和趋势,检测数据分析是管道检测结果的前提和保障,通过数据分析能提供金属损失和管道特征的类型、尺寸、形状、位置和方位等信息。从多传感器漏磁内检测器系统构成引出多传感器构成,采取分布式的多传感器数据融合分析技术,分别对漏磁检测器的主传感器、ID/OD传感器、轴向里程传感器、周向钟点传感器的信号进行各自特征量的数据分析,最后采取支持向量机融合分析技术实现对多传感器检测数据的融合分析,相较于传统的单类型传感器数据分析能有效提高数据分析的全面性、质量和准确性。     

管道内部漏磁检测的仿真与实验研究

基于管道漏磁检测原理,以Φ325mm规格的管道内检测器为研究对象,运用有限元分析方法建立漏磁场的数学模型,采用ANSYS软件建立漏磁检测装置的二维实体模型,应用静态磁场仿真方法,计算分析矩形缺陷产生的漏磁信号与磁力线分布。并通过内检测器搭建的漏磁信号检测平台,采集由霍尔传感器阵列采集得到的多通道缺陷漏磁信号,分析对比两组实验数据,结果表明:数值仿真与实验数据的变化趋势一致。     

高清晰度漏磁管道内检测器主控系统的设计

高清晰度漏磁管道内检测器可以判断出管壁缺陷的特征信息,具有单位时间采集数据量和总采集数据量大的特点。主控系统作为检测器的核心,主要完成海量数据的传输和存储,其数据传输速率和数据存储容量决定了检测器的性能。设计以PC104plus CPU主板作为主控系统核心部分,以FPGA作为主控系统辅助部分。其中FPGA完成来自1440只传感器数据的接收,PC104plus CPU主板通过PCI总线接口芯片PCI9054将FPGA接收的数据压缩并储存到固态硬盘中,同时完成检测器调试工作。经验证,该设计的数据传输速度达到20.91 MB/s。该设计方案切实可行、性能稳定,并满足了设计指标。     

Design of master control system of high resolution magnetic-flux leakage detector inside the pipeline

高清晰度漏磁管道内检测器可以判断出管壁缺陷的特征信息,具有单位时间采集数据量和总采集数据量大的特点.主控系统作为检测器的核心,主要完成海量数据的传输和存储,其数据传输速率和数据存储容量决定了检测器的性能.设计以PC104plus CPU主板作为主控系统核心部分,以FPGA作为主控系统辅助部分.其中FPGA完成来自1440只传感器数据的接收,PC104plus CPU主板通过PCI总线接口芯片PCI9054将FPGA接收的数据压缩并储存到固态硬盘中,同时完成检测器调试工作.经验证,该设计的数据传输速度达到20.91MB/s.该设计方案切实可行、性能稳定,并满足了设计指标.     

管道腐蚀检测中新型脉冲漏磁传感器的设计与实验验证

在金属管道腐蚀检测方面,脉冲漏磁技术显示了潜在的优势.在对多种不同结构的传感器进行实验和仿真分析的基础上,提出了一种新型结构的脉冲漏磁传感器,用于带一定厚度保温层管道腐蚀缺陷的检测.该新型传感器在结构上采用传统漏磁检测的磁路设计方法,同时采用脉冲方波作为激励,这样既利用了漏磁检测聚磁效果好的优点,提高了激励场的穿透深度,又利用了脉冲激励所具有的频率成分丰富的优点,增强了激励场对保温层的穿透效果和对管道深层缺陷的检测效果.实验证明了传感器设计的正确性及有效性.     

管道腐蚀检测中的脉冲漏磁检测技术

漏磁检测技术广泛应用于管道等铁磁性材质的检测;由于常规漏磁检测的局限性,往往难以检测近表面和表面下缺陷;在分析漏磁检测原理基础上,采用脉冲交流磁化方式;介绍了脉冲漏磁检测系统,并对不同深度的缺陷钢管试件进行了试验,试验结果表明提取脉冲漏磁检测传感器(径向分量)输出的瞬态输出电压信号可对表面和表面下腐蚀缺陷进行有效识别;脉冲漏磁检测方法综合了漏磁检测和脉冲涡流检测的优点,具有快速、定量检测的特点,在管道等的缺陷检测中具有广阔的应用前景。     

基于三轴漏磁与电涡流检测的管道内外壁缺陷识别方法

提出一种用于管道检测中内外缺陷识别装置方案及识别方法,分别通过三轴正交霍尔传感器和电涡流传感器对管道进行检测,将采集的电压信号经由放大滤波、A/D转换进行信号处理后,将漏磁数据存储下来,将存储数据导入上位机软件,训练出SVM分类机后对这些数据进行分类,甄别出缺陷信号,剔除由于管道自身结构影响所产生的干扰信号。再判断漏磁检测出现缺陷异常时,电涡流是否同样检测到缺陷异常,若电涡流的检测未出现异常,则证明管道有外部缺陷;若电涡流的检测出现异常,则证明管道有内部缺陷。利用本方法进行管道缺陷内检测时,可以更准确地识别内外缺陷。     

基于优化回归估计的电站管道漏磁检测系统设计

现有管道漏磁检测系统在管道内壁结蜡的情况下,会造成数据提取后参数非线性程度无法把握,难以形成有效的漏磁检测模型,因此,设计了一种基于优化组合回归估计算法的电站管道漏磁检测系统;在电站管道漏磁检测技术中,使用数据挖掘的自回归技术与移动平均回归技术的优化组合,解决了管道非线性数据无确定性模型判定的问题;文章还对步进电机、霍尔传感器等硬件进行了设计,设计完成后,在不同型号的结蜡管道中进行系统的测试,数据来自胜利油田河口采油厂的义首线,孤东线输油管道上采集到的2010年8月~2013年9月的压力和流量数据,检测的准确率较传统的方法提高15%,抗干扰能力大大加强,具有很强的实用价值。     

计算机仿真在管道漏磁检测中的应用

磁路的设计、校验和提高设计开发效率是漏磁检测的关键问题。该文介绍了管道漏磁检测技术的基本原理和设计要素。采用有限元仿真的方法对漏磁检测进行分析仿真,实验结果表明这是一种有效的设计校验方法。在有限元仿真、三维cad、产品数据管理等子系统的基础上构建了漏磁检测器的设计开发系统,使产品研发工作得以优化重组,有效提高了开发效率、缩短开发时间、减少开发成本。     

基于FPGA的管道缺陷检测系统设计

针对长输管道在长时间使用过程中为保证安全，需定期进行管道检测的问题，该文设计了一种基于FPGA的管道缺陷检测系统，该系统通过对多路漏磁传感器的信号经过放大、滤波后采集并经过FPGA控制数据存储到Nand Flash中，完成管道内缺陷信息采集与存储。当完成检测后通过上位机读取检测的数据并进行分析处理，判断管道是否存在缺陷以及缺陷的位置。经实验测试表明，该系统能够准确地定位管道缺陷的位置，位置误差在0.1 m之内，且系统可靠性高、体积小，具有一定的工程应用价值。     

漏磁测厚系统的研制

无损检测技术在在役管道检测中扮演举足轻重的角色，漏磁法是其中较常用的一种，文章阐述了漏磁法测量钢板厚度的原理，并利用ANSYS软件对该方法进行可行性分析，验证利用漏磁法对在役管道壁厚进行实时测量的可能性以及漏磁测厚系统的具体软硬件实现。     

基于脉冲漏磁原理的涂覆层下腐蚀缺陷检测

脉冲漏磁检测技术在铁磁性板材、管道的裂纹、腐蚀等缺陷的检测方面有很大的优势.但是由于腐蚀类缺陷产生的漏磁信号非常微弱,导致常规的对称励磁结构型脉冲漏磁传感器对不同程度的腐蚀缺陷的检测灵敏度不高.为解决这一问题,提出一种新型非对称励磁结构型传感器.并利用有限元分析以及实验的方法验证了新型非对称励磁结构型传感器对无涂覆层以...     

基于捷联惯性导航的非开挖管道位置检测系统

非开挖技术敷设的管道往往深度较大,常出现穿越河流和湖泊的情况,向管道探测提出更大挑战。设计一种基于捷联惯性导航原理的非开挖管道位置检测系统,完成管道坐标的检测、存储与显示。检测器以STM32为控制核心,以MEMS惯性传感器和里程轮为数据采集单元;存储的数据由MATLAB读取并进行三维显示。重点阐述系统组成和惯性导航基本原理。针对惯性传感器随机噪声影响定位精度的问题,利用卡尔曼滤波算法对姿态信息进行最优估计。在15m长的管道内进行两组检测实验,验证磁场对系统检测精度是否产生影响,三个轴向的最大的测量偏差为0.64m。结果表明,该系统可以为地下管道管理提供一种有效的位置检测手段。     

用实时时钟芯片ICM7170设计高精度标准时钟源

介绍了用高精度时钟芯片ＩＣＭ７１７０实现标准时钟源的设计。该时钟源已经成功地应用于作者研制的管道腐蚀漏磁检测器地面标记系统中     

基于磁阻传感器的铁磁体探测系统设计

简要介绍了铁磁体在地磁场中的模型,针对磁异信号的检测,设计了一种基于各项异性磁阻传感器的三轴测试系统。硬件电路主要包括：磁阻传感器、置位／复位电路、信号调理电路、A／D转换电路及控制电路。该系统由Honeywell公司HMC1001和1002组成三轴测量传感器,利用FPGA作为控制器实现对磁异信号的采集。试验结果表明,系统能够对移动目标铁磁体进行有效检测,并可达到较高的检测精度。     

基于双处理器的磁记忆/漏磁检测系统

为了弥补磁记忆和漏磁无损检测机理的局限性,提出漏磁辅助磁记忆检测的构想,设计了一种基于DSP和PC104双处理器架构的新型检测系统。硬件设计主要分析了传感器、信号调理、AD采样和双处理器架构;软件设计以上位机操作系统和下位机信号通信传输模块开发为主。通过硬件设计与软件开发,将磁记忆与漏磁检测技术基于同一操作平台组合在一起,从而实现了金属磁记忆和漏磁检测技术在管道检测工程中的完整应用。实验结果表明,相对单一检测技术,新型检测系统具有更强的缺陷识别能力和识别有效性。     

基于ARM的输油管道漏磁检测实验平台的研制

为了分析出在海底输油管道中采集到的管道缺陷数据与管道缺陷类型之间存在的对应关系,研制了一套分析管道缺陷类型的评估试验平台;该平台基于漏磁检测原理,运用ARM处理器和μC/OS-Ⅱ系统为核心,将漏磁探头传感器检测到的大量管道数据经过ARM模块预处理后存储到IDE硬盘,同时通过设计的USB接口将预处理后的数据上传到PC机,采用相应的软件对数据进行分析评估得到不同类型缺陷的信息;经过不断的研究和修改使实验平台的功能得以实现并成功进行数据的采集和分析,该实验平台为实际工程中输油管道的缺陷检测提供理论依据和现实意义。     

基于卡尔曼滤波的航姿参考系统设计

针对传统的航姿参考系统AHRS（Attitude and Heading Reference System）中姿态角精度不高的问题,设计了一种新型的基于卡尔曼滤波的姿态检测系统。该系统采用了三轴磁传感器、三轴陀螺仪及三轴加速度计,用四元数的方法来描述载体运动的姿态,通过陀螺仪测姿态四元数,卡尔曼滤波算法融合加速度计和磁传感器数据,对姿态四元数进行修正,从而提高姿态解算精度。实验数据表明,系统能够较好修正陀螺仪漂移,且三个角度的均方根误差均优于0.25°,具有良好的噪声抑制能力。