專利名稱：通徑儀的仿真測(cè)試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道檢測(cè)裝置，特別是涉及一種通徑儀的仿真測(cè)試系統(tǒng) 及方法。
背景技術(shù)：
通徑儀是檢測(cè)管道變形的重要設(shè)備，也稱管道變徑檢測(cè)器，其機(jī)械結(jié)構(gòu) 如圖1所示，通徑儀的外面為圓柱形的殼體1，在殼體1內(nèi)設(shè)置有電子系統(tǒng)倉4，電子系統(tǒng)倉4內(nèi)安裝有用于采集、處理和記錄信號(hào)的電子系統(tǒng)(圖中未示)， 電子系統(tǒng)中的位移傳感器通過機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與傘架2聯(lián)接，通徑儀端頭外部 固定有皮碗3，呈喇叭形結(jié)構(gòu)，在殼體1的外側(cè)均布有多個(gè)計(jì)程輪6，計(jì)程輪 6通過電纜與電子系統(tǒng)連接，在殼體1頭部?jī)?nèi)安裝有地面標(biāo)記器信號(hào)接收天線 5，地面標(biāo)記器信號(hào)接收天線5通過電纜與電子系統(tǒng)10連接。如圖2所示，電子系統(tǒng)10主要包括接收來自計(jì)程輪的計(jì)程脈沖信號(hào)、 進(jìn)行處理，并將處理后的信號(hào)傳送給主控制器的計(jì)程系統(tǒng)11;準(zhǔn)確記錄通徑 儀電子系統(tǒng)從啟動(dòng)時(shí)起的運(yùn)行時(shí)間，并將該時(shí)間信息傳送給主控制器的時(shí)鐘 13;接收并處理放置在管道外的地面標(biāo)記器發(fā)出的無線電信號(hào)，并將處理后 的信號(hào)傳送給主控制器的地面標(biāo)記器信號(hào)接收模塊12;接收并處理來自位移 傳感器發(fā)出的管道變徑信號(hào)，并將處理后的信號(hào)傳送給主控制器的變徑信號(hào)處理模塊15;接收主控制器發(fā)送的計(jì)程信息、時(shí)間信息、變徑信息和地面標(biāo) 記信息，并按照一定的格式存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)16;以及用于協(xié)調(diào)計(jì)程系統(tǒng)、地面標(biāo)記器信號(hào)接收模塊、時(shí)鐘及變徑信號(hào)處理模塊 的工作，并接收它們發(fā)送的數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理之后發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的主控制器14。計(jì)程輪6的結(jié)構(gòu)如圖3所示，在計(jì)程輪6內(nèi)均勻分布若干個(gè)磁塊7，兩個(gè) 計(jì)程輪臂8固定在計(jì)程輪軸9上，這兩個(gè)計(jì)程輪臂相差的角度為1.5倍磁塊間 距角度，每個(gè)輪臂上分別裝有一個(gè)霍爾傳感器(圖中未示)，隨著計(jì)程輪6 的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁塊7和輪臂8的相對(duì)位置不斷發(fā)生變化，當(dāng)磁塊7運(yùn)行到正對(duì)輪臂8的位置處時(shí)，霍爾傳感器感受到磁塊7的磁信號(hào)而使輸出的電平發(fā)生跳 變(高電平變成低電平，低電平變成高電平)。由于兩個(gè)輪臂8相差的角度 為1.5倍磁塊間距角度，故計(jì)程輪6每轉(zhuǎn)過0.5倍磁塊間距角度就有一個(gè)磁塊 與一個(gè)霍爾傳感器相遇，這就使兩個(gè)霍爾傳感器輸出信號(hào)的相位差保持90。， 如圖3所示。通徑儀在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，是獨(dú)自運(yùn)行于管道內(nèi)部的，由于管道的屏蔽作用， 使得人們目前還未開發(fā)出一種有效的方法對(duì)通徑儀的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān) 控，通徑儀采集的管道變形的數(shù)據(jù)也是等到一段管道檢測(cè)完成后，再從存儲(chǔ) 器中讀取出來的。因此對(duì)于通徑儀在管道中工作的可靠性，尤其是其內(nèi)部的 電子系統(tǒng)工作的可靠性，要求是非常高的。這就需要在通徑儀執(zhí)行任務(wù)前檢 驗(yàn)通徑儀能否正常工作。 一旦出現(xiàn)問題就進(jìn)行維修，這樣就可以避免讓工作 不正常的通徑儀去執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)而造成的人力、財(cái)力、物力及時(shí)間上的巨大 損失。傳統(tǒng)的檢測(cè)通徑儀工作是否正常的方法是先建立一個(gè)巨大的通徑儀牽拉 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，在場(chǎng)地中布置一條空管道，在管道的兩頭布置兩個(gè)巨大的絞車，用 絞車?yán)◤絻x在管道中運(yùn)行，由于這條管道是完全暴露在外面的，因此人 們可以很容易了解管道的直徑、長(zhǎng)度、缺陷位置等信息，將通徑儀檢測(cè)到的 數(shù)據(jù)與這些信息進(jìn)行對(duì)照就可以判斷通徑儀是否工作正常。采用這種方法對(duì) 通徑儀進(jìn)行檢測(cè)是目前一種比較有效的方法，可以對(duì)通徑儀的機(jī)械部分和電 子系統(tǒng)部分進(jìn)行檢測(cè)。但是這種方法存在以下缺點(diǎn)1) 成本高。建立一個(gè)牽拉實(shí)驗(yàn)場(chǎng)一般要耗資數(shù)百萬至上千萬元人民幣-,2) 效率低。 一個(gè)牽拉實(shí)驗(yàn)場(chǎng)的場(chǎng)地是有限的，這就使得實(shí)驗(yàn)管道的長(zhǎng)度 有限， 一般為一百多米。通徑儀在實(shí)驗(yàn)管道中運(yùn)行一次只能檢測(cè)很短的一段 距離，若要繼續(xù)檢測(cè)，必須用起重機(jī)將通徑儀掉頭而后放進(jìn)管道內(nèi)再運(yùn)行， 這樣效率很低，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力；3) 無法進(jìn)行長(zhǎng)距離實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)管道比較短，每檢測(cè)一遍就需要掉頭， 這樣若要進(jìn)行數(shù)百公里的長(zhǎng)距離實(shí)驗(yàn)則要掉頭數(shù)千次，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的， 實(shí)際上也沒有人這樣去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。然而實(shí)際管道檢測(cè)工程一般動(dòng)輒上百公里， 若不進(jìn)行連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)就無法得知通徑儀長(zhǎng)時(shí)間工作的可靠性；4) 實(shí)驗(yàn)管道單一，通徑儀運(yùn)行工況簡(jiǎn)單，不能有效驗(yàn)證通徑儀中的電子系統(tǒng)在復(fù)雜工況下，如多三通、多彎頭、劇烈振動(dòng)情況下運(yùn)行的可靠性；5) 無法進(jìn)行溫度實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)管道是空管道，且一般建造在露天環(huán)境中，因此實(shí)驗(yàn)溫度就是環(huán)境中的大氣溫度，而在實(shí)際石油管道中，有些石油 是加熱輸送的，而且有的加熱溫度還很高，達(dá)七、八十?dāng)z氏度，通徑儀能否在這樣的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)行靠牽拉實(shí)驗(yàn)是無法完成的；6) 無法一次性批量檢測(cè)通徑儀的電子系統(tǒng)，若要檢測(cè)多個(gè)通徑儀的電子 系統(tǒng)，必須在一次實(shí)驗(yàn)后更換另一套電子系統(tǒng)再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、效率高、小型 化、操作方便且可以同時(shí)對(duì)多個(gè)通徑儀電子系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行測(cè)試的通徑儀 的仿真測(cè)試系統(tǒng)及仿真測(cè)試方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的.-一種通徑儀的仿真測(cè)試方法，包括以下步驟1) 將虛擬通徑儀和管道的參數(shù)、設(shè)定的管道缺陷距起始點(diǎn)的位置以及地 面標(biāo)記器距起始點(diǎn)的位置輸入計(jì)算機(jī)中，啟動(dòng)運(yùn)行程序；2) 查詢程序運(yùn)行的起始時(shí)間，記為tl，然后進(jìn)入循環(huán)；在循環(huán)中先查詢 系統(tǒng)時(shí)鐘，將査詢的時(shí)間記為t2;計(jì)算t2與tl的時(shí)間差dt=t2-tl(步驟S3); 之后再查詢系統(tǒng)時(shí)鐘，用查詢的時(shí)間替換之前的tl (步驟S4);從輸入的參數(shù)中獲取通徑儀的運(yùn)行速度(步驟S5);計(jì)算各計(jì)程輪的轉(zhuǎn)速(步驟S6); 根據(jù)工況計(jì)算各計(jì)程輪轉(zhuǎn)過的距離，ds[i]x二ds[a—一dtXi號(hào)計(jì)程輪的轉(zhuǎn)速(x 表示當(dāng)前循環(huán)，x-l表示上一次循環(huán))(步驟S7);然后計(jì)算通徑儀運(yùn)行的 距離，SX=SX—^dtXi號(hào)計(jì)程輪轉(zhuǎn)速(步驟S8);計(jì)算ds[i]x是否大于半個(gè)磁 塊間距(步驟S9)，若ds[iL大于半個(gè)磁塊間距，則ds[i]x清零，計(jì)程脈沖 計(jì)數(shù)器增1 (步驟SIO)，然后判斷計(jì)數(shù)器值是否為奇數(shù)(步驟Sll)，若為 奇數(shù)則虛擬的i號(hào)計(jì)程輪中l(wèi)號(hào)霍爾傳感器輸出電平翻轉(zhuǎn)(高電平變成低電平， 低電平變成高電平)(步驟S13)，若為偶數(shù)則2號(hào)霍爾傳感器輸出電平翻轉(zhuǎn) (步驟S12);若計(jì)算得ds[iL仍小于半個(gè)磁塊間距，則不對(duì)霍爾傳感器的輸出進(jìn)行任何處理；然后分別判斷Sx是否處于變徑位置(步驟S14)和地面標(biāo) 記信號(hào)接收范圍內(nèi)(步驟S16)，若處于變徑位置，則調(diào)整變徑輸出信號(hào)(高 電平變成低電平，低電平變成高電平)(歩驟S15)，若處于地面標(biāo)記信號(hào)接 收范圍內(nèi)則輸出標(biāo)記信號(hào)(步驟S17)，之后向顯示器輸出通徑儀當(dāng)前的運(yùn)行 距離(步驟S18);3)判斷是否滿足結(jié)束條件(步驟S19、 S20)，如滿足就退出(步驟S21)， 若不滿足則進(jìn)行下一次循環(huán)(步驟S2)。上述的虛擬通徑儀的參數(shù)包括通徑儀的運(yùn)行速度、各個(gè)計(jì)程輪的直徑 以及各計(jì)程輪上的磁塊個(gè)數(shù)。上述的管道的參數(shù)包括管道直徑，直管道、彎頭及三通的位置，直管道部分的長(zhǎng)度、彎頭轉(zhuǎn)角和彎頭半徑。一種通徑儀的仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于包括計(jì)算機(jī)以及連接在計(jì)算 機(jī)的并行接口和通徑儀的電子系統(tǒng)之間的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器。上述的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器具有一個(gè)或多個(gè)接口，分別與一個(gè)或多個(gè)通徑儀的電 子系統(tǒng)連接。上述的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路由多組相同的子驅(qū)動(dòng)電路組成，每組 子驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)算機(jī)端口的一路信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路，供多個(gè)通徑儀的電子系統(tǒng) 同時(shí)使用。上述的子驅(qū)動(dòng)電路包括 一個(gè)NPN型功率三極管和多個(gè)光電耦合器，其中NPN型功率三極管的基極連接計(jì)算機(jī)的并行接口、射極接地、集電極分別 與多個(gè)光電耦合器中發(fā)光二極管的陰極連接，每個(gè)發(fā)光二極管的陽極分別連 接一個(gè)限流電阻，每個(gè)限流電阻的另一端分別連接電源的正極；每個(gè)光電耦 合器中的光電三極管的射極接地，集電極連接一個(gè)通徑儀的電子系統(tǒng)的一路 信號(hào)的輸入端。本發(fā)明的通徑儀的仿真測(cè)試方法與現(xiàn)有的方法相比具有成本低、效率高、 小型化、操作方便的特點(diǎn)，且可以同時(shí)對(duì)多個(gè)通徑儀的電子系統(tǒng)的可靠性進(jìn) 行測(cè)試。


圖1為本發(fā)明涉及的通徑儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中通徑儀的電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖3為圖1中通徑儀的計(jì)程輪的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖4為通徑儀的計(jì)程輪內(nèi)兩個(gè)霍爾傳感器的輸出信號(hào)示意圖；圖5為本發(fā)明的通徑儀仿真測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖-，圖6為本發(fā)明的通徑儀仿真測(cè)試系統(tǒng)中信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的連接關(guān)系框圖； 圖7為本發(fā)明的通徑儀仿真測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器中一組子驅(qū)動(dòng)電路的 原理圖；圖8為本發(fā)明的通徑儀仿真測(cè)試系統(tǒng)的程序流程圖；圖9為本發(fā)明的通徑儀仿真測(cè)試系統(tǒng)程序流程圖中計(jì)程輪轉(zhuǎn)速計(jì)算的子 程序流程圖。圖10為利用本發(fā)明的仿真測(cè)試系統(tǒng)和方法獲得的通徑儀電子系統(tǒng)的仿真 測(cè)試數(shù)據(jù)(局部)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的通徑儀仿真測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的仿真測(cè)試方法主要是利用計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的程序來控制計(jì)算機(jī)的 并行端口，實(shí)時(shí)向通徑儀的電子系統(tǒng)發(fā)出計(jì)程脈沖信號(hào)、地面標(biāo)記信號(hào)、管 道變徑信號(hào)。在該程序中虛擬出一段管道和一個(gè)在其中運(yùn)行的通徑儀，管道 和通徑儀的特征參數(shù)由實(shí)驗(yàn)者輸入設(shè)定。程序運(yùn)行時(shí)，以計(jì)算機(jī)內(nèi)部的高精 度時(shí)鐘為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)計(jì)算通徑儀的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)通徑儀當(dāng)前在管道中的位 置，和提前設(shè)定好的管道和通徑儀的參數(shù)，判斷當(dāng)前是否應(yīng)該發(fā)出計(jì)程脈沖 信號(hào)、地面標(biāo)記信號(hào)和管道變徑信號(hào)。由于計(jì)算機(jī)并行端口的驅(qū)動(dòng)能力弱，因此不能直接將通徑儀的電子系統(tǒng) 接口與其相連，之間必須有一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，不僅可以驅(qū)動(dòng)通徑儀電子系統(tǒng)， 而且可以起到將通徑儀與計(jì)算機(jī)隔離的作用，避免兩者之間的相互干擾。此 外，在驅(qū)動(dòng)電路中留有多路接口，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)通徑儀電子系統(tǒng)的批量檢驗(yàn)。如圖5所示，本發(fā)明的通徑儀仿真測(cè)試系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)20和連接在計(jì) 算機(jī)的并行端口和通徑儀的電子系統(tǒng)40之間的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器30。在計(jì)算機(jī)20中運(yùn)行的仿真測(cè)試程序控制計(jì)算機(jī)20的并行端口，并實(shí)時(shí) 向通徑儀電子系統(tǒng)40發(fā)出計(jì)程脈沖信號(hào)、地面標(biāo)記信號(hào)以及管道變徑信號(hào)。 在該測(cè)試程序中虛擬出一段管道和一個(gè)在其中運(yùn)行的通徑儀，管道和通徑儀 的特征參數(shù)由測(cè)試者根據(jù)實(shí)際情況輸入設(shè)定。在仿真測(cè)試程序運(yùn)行時(shí)，以計(jì) 算機(jī)20內(nèi)部的高精度時(shí)鐘為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)計(jì)算通徑儀的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)通徑儀 在管道中的當(dāng)前位置和提前設(shè)定好的管道參數(shù)和通徑儀參數(shù)，判斷當(dāng)前是否 應(yīng)該發(fā)出計(jì)程脈沖信號(hào)、地面標(biāo)記信號(hào)、管道變徑信號(hào)。信號(hào)驅(qū)動(dòng)器30的作用包括1)為通徑儀提供電源；2)增強(qiáng)計(jì)算機(jī)并行端口輸出的信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力；3)將計(jì)算機(jī)與通徑儀電子系統(tǒng)隔離，避免兩者 之間的相互干擾；4)對(duì)計(jì)算機(jī)并行端口輸出的信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，使信號(hào)電 平符合通徑儀電子系統(tǒng)的電平標(biāo)準(zhǔn)；5)將計(jì)算機(jī)的一個(gè)并行端口擴(kuò)展成多個(gè) 端口以便實(shí)現(xiàn)對(duì)通徑儀電子系統(tǒng)進(jìn)行批量測(cè)試。如圖6和圖7所示，信號(hào)驅(qū)動(dòng)器30的驅(qū)動(dòng)電路由多組相同的子驅(qū)動(dòng)電路 組成，每一組子驅(qū)動(dòng)電路可以將計(jì)算機(jī)端口的一路信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路信號(hào)供多 個(gè)相同型號(hào)的通徑儀的電子系統(tǒng)同時(shí)使用。當(dāng)一路信號(hào)從計(jì)算機(jī)的并行端口 輸出后，進(jìn)入NPN型功率三極管51中，當(dāng)輸入高電平時(shí)，NPN型功率三極 管51輸出低電平，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)后面的光電耦合器53，使其輸出為低電平，當(dāng)輸 入低電平時(shí)，NPN型功率三極管51輸出高電平，進(jìn)而光電耦合器53不輸出 信號(hào)，這樣，通徑儀電子系統(tǒng)默認(rèn)為是高電平。在圖7的實(shí)施例中，VCC表 示電源信號(hào)，01、 ......On分別表示經(jīng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換后輸出的信號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，NPN型功率三極管51的型號(hào)為ULN2003，光電 耦合器53的型號(hào)為TLP281，電阻52的阻值為510Q。當(dāng)然，NPN型功率三 極管51、光電耦合器53也可以是其它型號(hào)，只要使電阻52的阻值與其匹配 即可。在計(jì)算機(jī)內(nèi)運(yùn)行的仿真測(cè)試程序50由以下兩個(gè)部分組成 1.人機(jī)交互界面。操作者根據(jù)計(jì)算機(jī)20的顯示器界面上的提示輸入相應(yīng) 的虛擬管道和虛擬通徑儀的參數(shù)。虛擬管道參數(shù)包括管道直徑、每段管道 的結(jié)構(gòu)(直管道、三通或彎頭)，其中直管道部分還需要輸入管道長(zhǎng)度，彎 頭部分需要輸入彎頭轉(zhuǎn)角和彎頭半徑，彎頭半徑以管道直徑為單位；另外還要輸入設(shè)定的管道缺陷距起始點(diǎn)的位置以及地面標(biāo)記器距起始點(diǎn)的位置，由 于實(shí)際中地面標(biāo)記信號(hào)有一定的接收范圍，因此在仿真系統(tǒng)中也要設(shè)定地面 標(biāo)記信號(hào)的范圍，該范圍是指距地面標(biāo)記器位置的前后距離；通徑儀經(jīng)過三通時(shí)有一個(gè)計(jì)程輪會(huì)落入其中，該計(jì)程輪將減速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此用戶需要輸入計(jì) 程輪落入三通中時(shí)的減速參數(shù)，該參數(shù)表示將計(jì)程輪的轉(zhuǎn)速縮小為原來的多少倍，如減速參數(shù)為0. 3，則落在三通的計(jì)程輪的轉(zhuǎn)速就為正常轉(zhuǎn)速的0. 3倍。 虛擬通徑儀參數(shù)包括通徑儀運(yùn)行速度，各個(gè)計(jì)程輪直徑，各計(jì)程輪上的磁塊個(gè)數(shù)。2.仿真界面。當(dāng)用戶輸入完參數(shù)后點(diǎn)擊"運(yùn)行"按鈕，程序進(jìn)入仿真界 面，并根據(jù)輸入的參數(shù)啟動(dòng)仿真運(yùn)行程序，在運(yùn)行過程中計(jì)算機(jī)20的顯示器 實(shí)時(shí)顯示通徑儀運(yùn)行的距離。程序的結(jié)束有兩種方式， 一種是在運(yùn)行過程中 隨意敲擊鍵盤即可結(jié)束，另一種是等待通徑儀完全通過設(shè)定的虛擬管道后自 然結(jié)束。仿真測(cè)試程序運(yùn)行的流程如圖8所示。程序啟動(dòng)時(shí)先查詢程序運(yùn)行的起 始時(shí)鐘，記為tl (步驟S1)，然后進(jìn)入循環(huán)，循環(huán)中先查詢系統(tǒng)時(shí)鐘，記為 t2 (步驟S2)，計(jì)算與上次查詢的時(shí)間差dt42-tl (步驟S3);之后再查詢 系統(tǒng)時(shí)鐘，替換之前的tl (步驟S4)，從輸入的參數(shù)中獲取通徑儀的運(yùn)行速 度(步驟S5);計(jì)算各計(jì)程輪的轉(zhuǎn)速(歩驟S6);根據(jù)工況計(jì)算各計(jì)程輪轉(zhuǎn) 過的距離，其中ds[i]^ds[i]H+dtXi號(hào)計(jì)程輪轉(zhuǎn)速(x表示當(dāng)前循環(huán)，x-l 表示上一次循環(huán))(步驟S7)，再計(jì)算通徑儀運(yùn)行的距離，其中S,SH+dtX i號(hào)計(jì)程輪轉(zhuǎn)速(步驟S8)。然后計(jì)算ds[iL是否大于半個(gè)磁塊間距(磁塊 間距=計(jì)程輪周長(zhǎng)+磁塊個(gè)數(shù))(步驟S9)，若ds[i]x大于半個(gè)磁塊間距， 則ds[i],清零，計(jì)程脈沖計(jì)數(shù)器i增l (步驟SIO)，然后判斷計(jì)數(shù)器i的值 是否為奇數(shù)(步驟Sll)，若為奇數(shù)則虛擬的i號(hào)計(jì)程輪中l(wèi)號(hào)霍爾傳感器輸 出電平翻轉(zhuǎn)(高電平變成低電平，低電平變成高電平)(步驟S13)，若為偶 數(shù)則2號(hào)霍爾傳感器輸出電平翻轉(zhuǎn)(步驟S12);若計(jì)算得ds[i]x仍小于半個(gè) 磁塊間距，則不對(duì)霍爾傳感器的輸出進(jìn)行任何處理。然后分別判斷&是否處 于變徑位置(步驟S14)和地面標(biāo)記信號(hào)接收范圍內(nèi)(步驟S16)，若處于變 徑位置，則調(diào)整變徑輸出信號(hào)(高電平變成低電平，低電平變成高電平)(步驟S15)，若處于地面標(biāo)記信號(hào)接收范圍內(nèi)則輸出標(biāo)記信號(hào)(歩驟S17)，之 后向顯示器輸出通徑儀當(dāng)前運(yùn)行距離S,(步驟S18)，最后判斷是否滿足結(jié)束 條件(步驟S19、 S20)，滿足就退出(步驟S21)，若不滿足則返回到下一 次循環(huán)(步驟S2)。計(jì)算各計(jì)程輪的轉(zhuǎn)速(步驟S6)時(shí)共有5種情況，如圖9所示。(l)在 直管道中時(shí)，所有計(jì)程輪按照正常轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，正常轉(zhuǎn)速-通徑儀運(yùn)行速度；(2) 在遇到左三通時(shí)，通徑儀左端計(jì)程輪落入三通，左端計(jì)程輪轉(zhuǎn)速-正常轉(zhuǎn)速X 減速參數(shù)；(3)在遇到右三通時(shí)，通徑儀右端計(jì)程輪落入三通，右端計(jì)程輪 轉(zhuǎn)速=正常轉(zhuǎn)速乂減速參數(shù)；(4)在遇到左彎頭(管道向左彎)時(shí)，左端計(jì) 程輪轉(zhuǎn)速正常計(jì)程輪轉(zhuǎn)速X (1—0.5 +彎頭半徑)，右端計(jì)程輪轉(zhuǎn)速-正常計(jì) 程輪轉(zhuǎn)速X (l+0.5 +彎頭半徑)；(5)在遇到右彎頭(管道向右彎)時(shí)，右 端計(jì)程輪轉(zhuǎn)速=正常計(jì)程輪轉(zhuǎn)速乂 (l一0.5 +彎頭半徑)，左端計(jì)程輪轉(zhuǎn)速= 正常計(jì)程輪轉(zhuǎn)速X (l+0.5 +彎頭半徑)。減速參數(shù)可以為任意小于1的數(shù)。對(duì)通徑儀進(jìn)行仿真測(cè)試后，將通徑儀電子系統(tǒng)采集的管道變形的數(shù)據(jù)從 存儲(chǔ)器中讀取出來進(jìn)行分析、對(duì)比，即可驗(yàn)證通徑儀電子系統(tǒng)工作的可靠性。圖IO所示為本系統(tǒng)對(duì)通徑儀電子系統(tǒng)的仿真測(cè)試數(shù)據(jù)，仿真管道為全長(zhǎng) 400km的直管道，最后一個(gè)變徑點(diǎn)位置為距起始點(diǎn)399900m處，在該處仿真 系統(tǒng)的變徑輸出發(fā)生了一次跳變(低電平變成高電平)，從數(shù)據(jù)上可以看到 通徑儀在399899.321m處檢測(cè)到變徑，誤差不到十萬分之l，證明被檢測(cè)的通 徑儀電子的系統(tǒng)工作可靠。另外，還可以將通徑儀的電子系統(tǒng)放入烘箱或振動(dòng)裝置中進(jìn)行仿真測(cè)試， 以檢驗(yàn)高溫、振動(dòng)等情況下通徑儀電子系統(tǒng)工作的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種通徑儀的仿真測(cè)試方法，其特征在于包括以下步驟1)將虛擬通徑儀和管道的參數(shù)、設(shè)定的管道缺陷距起始點(diǎn)的位置以及地面標(biāo)記器距起始點(diǎn)的位置輸入計(jì)算機(jī)中，啟動(dòng)運(yùn)行程序；2)查詢程序運(yùn)行的起始時(shí)間，記為t1，然后進(jìn)入循環(huán)；在循環(huán)中先查詢系統(tǒng)時(shí)鐘，將查詢的時(shí)間記為t2；計(jì)算t2與t1的時(shí)間差dt＝t2-t1(步驟S3)；之后再查詢系統(tǒng)時(shí)鐘，用查詢的時(shí)間替換之前的t1(步驟S4)；從輸入的參數(shù)中獲取通徑儀的運(yùn)行速度(步驟S5)；計(jì)算各計(jì)程輪的轉(zhuǎn)速(步驟S6)；根據(jù)工況計(jì)算各計(jì)程輪轉(zhuǎn)過的距離，ds[i]x＝ds[i]x-1+dt×i號(hào)計(jì)程輪的轉(zhuǎn)速(x表示當(dāng)前循環(huán)，x-1表示上一次循環(huán))(步驟S7)；然后計(jì)算通徑儀運(yùn)行的距離，Sx＝Sx-1+dt×i號(hào)計(jì)程輪轉(zhuǎn)速(步驟S8)；計(jì)算ds[i]x是否大于半個(gè)磁塊間距(步驟S9)，若ds[i]x大于半個(gè)磁塊間距，則ds[i]x清零，計(jì)程脈沖計(jì)數(shù)器i增1(步驟S10)，然后判斷計(jì)數(shù)器i的值是否為奇數(shù)(步驟S11)，若為奇數(shù)則虛擬的i號(hào)計(jì)程輪中1號(hào)霍爾傳感器輸出電平翻轉(zhuǎn)(高電平變成低電平，低電平變成高電平)(步驟S13)，若為偶數(shù)則2號(hào)霍爾傳感器輸出電平翻轉(zhuǎn)(步驟S12)；若計(jì)算得ds[i]x仍小于半個(gè)磁塊間距，則不對(duì)霍爾傳感器的輸出進(jìn)行任何處理；然后分別判斷Sx是否處于變徑位置(步驟S14)和地面標(biāo)記信號(hào)接收范圍內(nèi)(步驟S16)，若處于變徑位置，則調(diào)整變徑輸出信號(hào)(高電平變成低電平，低電平變成高電平)(步驟S15)，若處于地面標(biāo)記信號(hào)接收范圍內(nèi)則輸出標(biāo)記信號(hào)(步驟S17)，之后向顯示器輸出通徑儀當(dāng)前的運(yùn)行距離(步驟S18)；3)判斷是否滿足結(jié)束條件(步驟S19、S20)，如滿足就退出(步驟S21)，若不滿足則進(jìn)行下一次循環(huán)(步驟S2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真測(cè)試方法，其特征在于所述的虛擬通徑儀 的參數(shù)包括通徑儀的運(yùn)行速度、各個(gè)計(jì)程輪的直徑以及各計(jì)程輪上的磁塊 個(gè)數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真測(cè)試方法，其特征在于所述的管道的參數(shù) 包括管道直徑，直管道、彎頭及三通的位置，直管道部分的長(zhǎng)度、彎頭轉(zhuǎn) 角和彎頭半徑。
4. 一種通徑儀的仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于包括計(jì)算機(jī)以及連接在計(jì)算機(jī)的并行接口和通徑儀的電子系統(tǒng)之間的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)驅(qū)動(dòng) 器具有一個(gè)或多個(gè)接口 ，分別與一個(gè)或多個(gè)通徑儀的電子系統(tǒng)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的信號(hào)驅(qū)動(dòng) 器的整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路由多組相同的子驅(qū)動(dòng)電路組成，每組子驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)算機(jī) 端口的一路信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路，供多個(gè)通徑儀的電子系統(tǒng)同時(shí)使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿真測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的子驅(qū)動(dòng)電路包括 一個(gè)npn型功率三極管和多個(gè)光電耦合器，其中npn型功率三極管的基極連接計(jì)算機(jī)的并行接口、射極接地、集電極分別與多個(gè)光電耦合器中發(fā)光 二極管的陰極連接，每個(gè)發(fā)光二極管的陽極分別連接一個(gè)限流電阻，每個(gè)限流電阻的另一端分別連接電源的正極；每個(gè)光電耦合器中的光電三極管的射 極接地，集電極連接一個(gè)通徑儀的電子系統(tǒng)的一路信號(hào)的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通徑儀的仿真測(cè)試系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)以及連接在計(jì)算機(jī)的并行接口和通徑儀的電子系統(tǒng)之間的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，所述的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器具有一個(gè)或多個(gè)接口，分別與一個(gè)或多個(gè)通徑儀的電子系統(tǒng)連接，上述的信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路由多組相同的子驅(qū)動(dòng)電路組成，每組子驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)算機(jī)端口的一路信號(hào)轉(zhuǎn)換成多路，供多個(gè)通徑儀的電子系統(tǒng)同時(shí)使用。本發(fā)明還公開了此系統(tǒng)的仿真測(cè)試方法。本發(fā)明的通徑儀的仿真測(cè)試系統(tǒng)及方法與現(xiàn)有的方法相比具有成本低、效率高、小型化、操作方便的特點(diǎn)，且可以同時(shí)對(duì)多個(gè)通徑儀的電子系統(tǒng)進(jìn)行可靠性測(cè)試。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101226112SQ200810052218
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者曾周末, 李一博, 王偉魁, 靳世久 申請(qǐng)人:天津大學(xué)