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(shù)領(lǐng)域：
本實用新型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(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，漏磁信號檢測是對金屬管道進(jìn)行在役腐蝕缺陷檢測的經(jīng)濟(jì)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(dāng)前國內(nèi)的漏磁檢測都是基于一維的檢測技術(shù)，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(shù)相比于一維漏磁檢測技術(shù)，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(shù)所無法檢出的缺陷。在三維漏磁信號檢測技術(shù)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(hù)性都大大降低。2007年3月4日公告的CN1^8M3A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(jī)構(gòu)、霍爾傳感器陣列、CMOS模擬開關(guān)、光電編碼器、傳感器探頭、數(shù)據(jù)采集處理器和計算機(jī)組成?！队嬎銠C(jī)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(shè)計”的系統(tǒng)由傳感器陣列、多路模擬開關(guān)、 A/D、數(shù)字信號處理部分組成。該兩技術(shù)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。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計一種系統(tǒng)較為簡單、可靠性高和可維護(hù)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(shù)在管道缺陷檢測方面的不足，本實用新型提出了一種三維漏磁信號檢測技術(shù)方案，能夠比一維漏磁檢測技術(shù)獲取更多的關(guān)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(qiáng)系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性，該三維漏磁信號檢測技術(shù)采用了全數(shù)字化的信號傳輸方案。本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)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(zhuǎn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和存儲。在檢測結(jié)束時，PC機(jī)通過USB總線將存儲在主控板上的檢測結(jié)果讀取到計算機(jī)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。本實用新型的構(gòu)成見圖1，它由多個傳感器、多路模擬開關(guān)、A/D、MCU、RS-485組成。多個傳感器輸出接多路模擬開關(guān)的輸入，多路模擬開關(guān)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(jīng)多路模擬開關(guān)以串行方式傳遞給A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，由SPI傳遞給主控板MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和存儲，結(jié)果由 RS-485 發(fā)出。[0009]本實用新型的電原理圖見圖2，探頭模塊U1-U12的1腳相連后接A/D U15的1腳 Vcc及RS-485電平轉(zhuǎn)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(guān)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(guān)U13的1腳接A/D U15的1腳Vcc，多路模擬開關(guān) 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(guān)U13的12腳和27腳接地，MCU U14的1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(guān)U13的28腳； RS-485電平轉(zhuǎn)換器U16的4腳、3、2腳、1腳分別接MCU U14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(guān)，選用ADG702 ；U14 為 MCU，選用 C8051F903 ；U15 為 A/D 選用 AD7476 ；U16為RS-485電平轉(zhuǎn)換器，選用ADM4583。本實用新型的系統(tǒng)不像已有技術(shù)那樣臃腫龐大，較為簡單，可靠性高，可維護(hù)性好。

圖1三維漏磁信號采集系統(tǒng)原理框圖圖2三維漏磁信號采集系統(tǒng)電原理圖
具體實施方式
實施例.本例的構(gòu)成見圖1，它由12個傳感器、多路模擬開關(guān)、A/D、MCU、RS_485組成。12個傳感器輸出接多路模擬開關(guān)的輸入，多路模擬開關(guān)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1腳相連后接A/D U15的1腳Vcc及 RS-485電平轉(zhuǎn)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(guān)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(guān)U13的1腳接A/D U15的1腳Vcc，多路模擬開關(guān)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(guān)U13的12腳和27腳接地，MCU U14的1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(guān)U13的28腳；RS-485 電平轉(zhuǎn)換器肌6的4腳、3、2腳、1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(guān)U13選用ADG702 ；A/D U15 選用 AD7476MCU U14 選用 C8051F903 ；RS-485 電平轉(zhuǎn)換器 U16 選用 ADM4583。[0027]本例中，每個探頭模塊內(nèi)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(jīng)過一個多路模擬開關(guān)后，依次進(jìn)入1個12位的A/D采樣芯片進(jìn)行采樣，采樣結(jié)果被微控制器通過SPI總線獲取。微控制器再將采樣結(jié)果經(jīng)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(jìn)行通訊，以提高系統(tǒng)的信號采樣和數(shù)據(jù)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(jù)存入NAND FLASH存儲器，在采樣過程結(jié)束后，再通過USB總線發(fā)送到計算機(jī)，供數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行金屬試件的缺陷分析。本例經(jīng)試驗，較為簡單，可靠性高，可維護(hù)性好。
權(quán)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(guān)、A/D、MCU、RS-485組成；多個傳感器輸出接多路模擬開關(guān)的輸入，多路模擬開關(guān)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(jīng)多路模擬開關(guān)以串行方式傳遞給A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，由SPI傳遞給主控板MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和存儲，結(jié)果由 RS-485 發(fā)出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1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1腳相連后接A/D U15的1腳Vcc及RS-485電平轉(zhuǎn)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(guān)U13的19腳、20腳、21腳、22腳、23腳、M腳、25腳J6腳、11腳、10腳、9腳、8 腳；多路模擬開關(guān)U13的1腳接A/D U15的1腳Vcc，多路模擬開關(guān)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(guān)U13的12 腳和27腳接地，MCU U14的1腳、2腳、4腳接地；A/D U15的6腳、5腳、4腳分別接MCU U14 的四腳、31腳、32腳，2腳接地，3腳接多路模擬開關(guān)U13的28腳；RS-485電平轉(zhuǎn)換器U16 的4腳、3、2腳、1腳分別接MCU U14的28腳、26腳、27腳，5腳接地。
3.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(guān)選用ADG702。
5.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhuǎn)換器選用ADM4583。
專利摘要本實用新型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(shù)領(lǐng)域。它由多個傳感器、多路模擬開關(guān)、A/D、MCU、RS-485組成；多個傳感器輸出接多路模擬開關(guān)的輸入，多路模擬開關(guān)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(jīng)多路模擬開關(guān)以串行方式傳遞給A/D，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，由SPI傳遞給主控板MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和存儲，結(jié)果由RS-485發(fā)出。本實用新型的系統(tǒng)較為簡單，可靠性高，可維護(hù)性好。
文檔編號G01N27/82GK201965115SQ20112005410
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)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(tuán)公司