專利名稱：金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)，涉及測量磁變量、厚度線性尺寸的測量及管道系統(tǒng)技術領域。
背景技術：
目前，漏磁信號檢測是對金屬管道進行在役腐蝕缺陷檢測的經濟而有效的手段，廣泛用于石油、天然氣等管道的腐蝕缺陷檢測。但當前國內的漏磁檢測都是基于一維的檢測技術，且都是采用模擬信號傳輸方式，有著固有的局限性。三維漏磁檢測技術相比于一維漏磁檢測技術，有著明顯的優(yōu)勢，能夠更全面地反映管道運行狀態(tài)，甚至能夠檢出一維漏磁檢測技術所無法檢出的缺陷。在三維漏磁信號檢測技術中，由于通道數(shù)眾多，如果采用傳統(tǒng)的模擬信號傳輸方式，必然會帶來大量的連接線，使得系統(tǒng)臃腫龐大，可靠性和可維護性都大大降低。2007年3月4日公告的CN1928543A公開了一種基于霍爾傳感器陣列的鋼絲繩無損檢測方法及裝置，它是由永磁勵磁機構、霍爾傳感器陣列、CMOS模擬開關、光電編碼器、傳感器探頭、數(shù)據采集處理器和計算機組成。《計算機測量與控制》第12卷第2期刊登的“海底輸油管道缺陷漏磁檢測信號采集與處理系統(tǒng)設計”的系統(tǒng)由傳感器陣列、多路模擬開關、A/D、數(shù)字信號處理部分組成。該兩技術雖能測出鋼絲繩或海底輸油管道的缺陷，但其測得的信號是一維的，也就是說，不能測到全面的缺陷，仍有很大局限性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種系統(tǒng)較為簡單、可靠性高和可維護性好的金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)。為了克服一維漏磁信號檢測技術在管道缺陷檢測方面的不足，本發(fā)明提出了一種三維漏磁信號檢測技術方案，能夠比一維漏磁檢測技術獲取更多的關于管道缺陷方面的信息。在此方案中，為了降低連接線的數(shù)量，增強系統(tǒng)可靠性和可維護性，該三維漏磁信號檢測技術采用了全數(shù)字化的信號傳輸方案。本發(fā)明解決其技術問題所采取的技術方案是探頭模塊將采集到的三維空間向量上的漏磁場信號就地轉換成數(shù)字信號，并通過高速的串行通信方式傳遞給主控板進行數(shù)據的處理和存儲。在檢測結束時，PC機通過USB總線將存儲在主控板上的檢測結果讀取到計算機中，進行數(shù)據分析。本發(fā)明的構成見圖1，它由多個傳感器、多路模擬開關、A/D、MCU、RS_485組成。多個傳感器輸出接多路模擬開關的輸入，多路模擬開關輸出接A/D的輸入，A/D的輸出接MCU的輸入，MCU的輸出接RS-485。多個傳感器將采集到的三維空間向量上的漏磁場信號經多路模擬開關以串行方式傳遞給A/D，轉換成數(shù)字信號后，由SPI傳遞給主控板MCU進行數(shù)據的處理和存儲，結果由RS-485 發(fā)出。、
本發(fā)明的 電原理圖見圖2，探頭模塊U1-U12的I腳相連后接A/D U15的I腳Vcc及RS-485電平轉換器U16的8腳Ncc ;探頭模塊U1-U12的2腳相連后接地；探頭模塊U1-U12的3腳分別接多路模擬開關U13的19腳、20腳、21腳、22腳、23腳、24腳、25腳、26腳、11腳、10腳、9腳、8腳；多路模擬開關U13的I腳接A/D U15的I腳Vcc，多路模擬開關U13的18腳、14腳、15腳、16腳、17腳分別接MCU U14的12腳、13腳、14腳、15腳、16腳，多路模擬開關U13的12腳和27腳接地，MCU U14的I腳、2腳、4腳接地；A/D U15的6腳、5腳、4腳分別接MCU U14的29腳、31腳、32腳，2腳接地，3腳接多路模擬開關U13的28腳;RS_485電平轉換器U16的4腳、3、2腳、I腳分別接MCUU14的28腳、26腳、27腳，5腳接地。其中U1-U12 為探頭模塊 815 ;U13為多路模擬開關，選用ADG702 ;U14 為 MCU，選用 C8051F903 ；U15 為 A/D 選用 AD7476 ；U16為RS-485電平轉換器，選用ADM4583。本發(fā)明的系統(tǒng)不像已有技術那樣臃腫龐大，較為簡單，可靠性高，可維護性好。


圖I三維漏磁信號采集系統(tǒng)原理框2 二維漏磁彳目號米集系統(tǒng)電原理圖
具體實施例方式實施例.本例的構成見圖1，它由12個傳感器、多路模擬開關、A/D、MCU、RS_485組成。12個傳感器輸出接多路模擬開關的輸入,多路模擬開關輸出接A/D的輸入，A/D的輸出接MCU的輸入，MCU的輸出接RS-485。本例的電原理圖見圖2，探頭模塊U1-U12的I腳相連后接A/D U15的I腳Vcc及RS-485電平轉換器U16的8腳Ncc ;探頭模塊U1-U12的2腳相連后接地；探頭模塊U1-U12的3腳分別接多路模擬開關U13的19腳、20腳、21腳、22腳、23腳、24腳、25腳、26腳、11腳、10腳、9腳、8腳；多路模擬開關U13的I腳接A/D U15的I腳Vcc，多路模擬開關U13的18腳、14腳、15腳、16腳、17腳分別接MCU U14的12腳、13腳、14腳、15腳、16腳，多路模擬開關U13的12腳和27腳接地，MCU U14的I腳、2腳、4腳接地；A/D U15的6腳、5腳、4腳分別接MCU U14的29腳、31腳、32腳，2腳接地，3腳接多路模擬開關U13的28腳;RS_485電平轉換器U16的4腳、3、2腳、I腳分別接MCU U14的28腳、26腳、27腳，5腳接地。其中探頭模塊U1-U12 選 815 ;多路模擬開關U13選用ADG702 ；A/D U15 選用 AD7476MCU U14 選用 C8051F903 ；RS-485 電平轉換器 U16 選用 ADM4583。本例中，每個探頭模塊內共有12個霍爾傳感器，分為4組，每組3個，分別用于檢測某個位置的徑向、周向和軸向的三維空間向量上的漏磁場信號。12路傳感器的信號在經過一個多路模擬開關后，依次進入I個12位的A/D采樣芯片進行采樣，采樣結果被微控制器通過SPI總線獲取。微控制器再將采樣結果經由高速的RS-485總線，依次發(fā)送給主控板。每個探頭模塊與主控板之間有4根連接線+5V電源線、地線以及RS-485的A、B信號線。如果采用傳統(tǒng)的模擬信號傳輸方式的話則需要至少13根連接線。在圖2中，每個探頭模塊都獨立、并行地與主控板進行通訊，以提高系統(tǒng)的信號采樣和數(shù)據傳輸速度。探頭模塊與主控板之間的RS-485通訊速率為6. 125Mbps。主控板將各探頭模塊傳輸過來的采樣數(shù)據存入NAND FLASH存儲器，在采樣過程結束后，再通過USB總 線發(fā)送到計算機，供數(shù)據分析軟件進行金屬試件的缺陷分析。本例經試驗，較為簡單，可靠性高，可維護性好。
權利要求
1.一種金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)，其特征是它由多個傳感器、多路模擬開關、A/D、MCU、RS-485組成；多個傳感器輸出接多路模擬開關的輸入，多路模擬開關輸出接A/D的輸入，A/D的輸出接MCU的輸入，MCU的輸出接RS-485 ； 多個傳感器將采集到的三維空間向量上的漏磁場信號經多路模擬開關以串行方式傳遞給A/D，轉換成數(shù)字信號后，由SPI傳遞給主控板MCU進行數(shù)據的處理和存儲，結果由RS-485 發(fā)出。
2.根據權利要求I所述的金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)，其特征是其電原理為探頭模塊U1-U12的I腳相連后接A/D U15的I腳Vcc及RS-485電平轉換器U16的8腳Vcc ;探頭模塊U1-U12的2腳相連后接地；探頭模塊U1-U12的3腳分別接多路模擬開關U13的19腳、20腳、21腳、22腳、23腳、24腳、25腳、26腳、11腳、10腳、9腳、8腳；多路模擬開關U13的I腳接A/D U15的I腳Vcc，多路模擬開關U13的18腳、14腳、15腳、16腳、17腳分別接MCU U14的12腳、13腳、14腳、15腳、16腳，多路模擬開關U13的12腳和27腳接地，MCU U14的I腳、2腳、4腳接地;A/D U15的6腳、5腳、4腳分別接MCU U14的29腳、31腳、32腳，2腳接地，3腳接多路模擬開關U13的28腳;RS_485電平轉換器U16的4腳、3、2腳、I腳分別接MCU U14的28腳、26腳、27腳，5腳接地。
3.根據權利要求2所述的金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)，其特征是所述探頭模塊選用815。
4.根據權利要求2所述的金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)，其特征是所述多路模擬開關選用ADG702。
5.根據權利要求2所述的金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)，其特征是所述MCU選用C8051F903。
6.根據權利要求2所述的金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)，其特征是所述A/D選用AD7476。
7.根據權利要求2所述的金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)，其特征是所述RS-485電平轉換器選用ADM4583。
全文摘要
本發(fā)明是一種金屬管道腐蝕缺陷全數(shù)字化三維漏磁信號采集系統(tǒng)，涉及測量磁變量、厚度線性尺寸的測量及管道系統(tǒng)技術領域。它由多個傳感器、多路模擬開關、A/D、MCU、RS-485組成；多個傳感器輸出接多路模擬開關的輸入，多路模擬開關輸出接A/D的輸入，A/D的輸出接MCU的輸入，MCU的輸出接RS-485；多個傳感器將采集到的三維空間向量上的漏磁場信號經多路模擬開關以串行方式傳遞給A/D，轉換成數(shù)字信號后，由SPI傳遞給主控板MCU進行數(shù)據的處理和存儲，結果由RS-485發(fā)出。本發(fā)明的系統(tǒng)較為簡單，可靠性高，可維護性好。
文檔編號G01N27/82GK102654479SQ201110051160
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權日2011年3月3日
發(fā)明者常連庚, 張永江, 曹崇珍, 趙云利, 趙曉光, 陳崇祺, 馬寧 申請人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團公司