管道漏磁检测系统、数据采集装置及方法制造方法及图纸

本公开提供了一种管道漏磁检测系统、数据采集装置及方法。管道漏磁检测系统包括：磁化装置、传感元件和数据采集装置；传感元件用于检测磁信号，磁信号为所述磁场的漏磁信号；数据采集装置包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；ARM核心模块用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中；AD转换器件用于将从传感元件接收到的磁信号进行模‑数转换；所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并在压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。

Pipeline magnetic flux leakage detecting system, data collecting device and method

The invention discloses a pipeline magnetic flux leakage detection system, a data acquisition device and a method thereof. The pipeline leakage detection system includes: magnetic device, sensor and data acquisition device; sensing element for detecting magnetic signal of magnetic flux leakage signal for the magnetic field of the magnetic signal; data acquisition device includes: ARM core module, storage medium, FPGA, AD converter, USB/FIFO converter and power management module; ARM module a storage medium for storing the data to the FPGA acquisition; AD converter for the magnetic signal from the sensing element to receive the number of mode conversion; the FPGA according to the magnetic signal collected by magnetic data, and compressed by USB/FIFO converter will transfer the collected magnetic data to the ARM core module; the USB/FIFO converter is used for data transmission between the ARM module and the FPGA.

【技术实现步骤摘要】
管道漏磁检测系统、数据采集装置及方法
本公开涉及数据采集
，尤其涉及一种管道漏磁检测系统及方法、数据采集装置。
技术介绍
已有技术中，油气管道漏磁检测设备通常选择工控机加外围扩展电路的方案用于系统控制及数据采集、处理及存储。其他已有技术中，还通过按功能将系统划分为多块电路板及组件，如主控板、采集板、存储板、电子硬盘等，再将多块电路板通过连接器连接成一个整体，用于系统控制及数据采集、处理及存储。在应用中，携带数据采集装置的漏磁检测设备是在各种口径的油气管道内高速前进，可能面对高强度的机械振动和冲击，此外还可能面对高温和高压，工作环境恶劣。因此上述已有技术存在多种隐患。例如，由于工控机接口众多(绝大多数接口对该系统无用)，体积较大，因此利用工控机的方案导致系统体积大，抗震性能差，在小管径的漏磁检测装置中可能完全不适用；利用多块电路板的方案集成度低，而且由于连接器的缘故导致系统稳定性和可靠性差，抗震性能差，抗电磁干扰能力也弱。电子硬盘体积相对较大，与电路板之间的连接器抗震性能也比较差。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种管道漏磁检测系统、数据采集装置及方法。根据本公开一方面，提供了一种管道漏磁检测系统，包括：磁化装置、传感元件和数据采集装置；其中，所述磁化装置用于局部磁化待检测管道壁，并与当前被磁化的待检测管道壁形成磁场回路；所述传感元件用于检测磁信号，所述磁信号为所述磁场的漏磁信号；所述数据采集装置根据所述传感元件检测到的磁信号采集并保存磁数据；包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；所述ARM核心模块用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中，并与外部系统进行通信；所述AD转换器件用于将从传感元件接收到的磁信号进行模-数转换，并输出至FPGA；所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并在压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。其中，所述传感元件包括霍尔传感器和非磁传感元件；所述霍尔传感器用于检测磁信号，所述非磁传元件用于检测非磁信号。其中，还包括：多个信号路由装置，根据数据采集装置的选通地址信号，选通所述选通地址信号对应的磁信号通道，以将所述磁信号通道对应的霍尔传感器检测到的磁信号传送至数据采集装置。其中，还包括：模拟开关，其用于根据数据采集系统的控制，切换选通非磁信号通道，以将所述非磁信号通道对应的非磁传感元件检测到的非磁信号传送至数据采集装置。其中，所述信号路由装置与所述AD转换器件一一对应设置；每个信号路由装置对应连接多个霍尔传感器，在一次数据采集中，每个信号路由装置根据选通地址信号将选通的一个霍尔传感器所检测到的磁信号传送至AD转换器件。其中，所述模拟开关对应连接至一个AD转换器件；所述模拟开关对应连接多个非磁传感元件，在一次数据采集中，模拟开关根据选通地址信号将选通的一个非磁传感元件检测到的非磁信号传送至AD转换器件。其中，所述存储介质为TF卡或SD卡。其中，所述FPGA将所采集的数据暂存于内部的FIFO，在所述FIFO满时，通过USB/FIFO转换器件传输给ARM核心模块。根据本公开第二方面，提供了一种数据采集装置，所述数据采集装置用于管道漏磁检测的数据采集；所述数据采集装置包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；所述ARM核心模块用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中，并与外部系统进行通信；所述AD转换器件用于将从检测漏磁信号的传感元件接收到的磁信号进行模-数转换，并输出至FPGA；所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并在压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。根据本公开第三方面，提供了一种利用所述的管道漏磁检测系统中的数据采集装置进行数据采集的方法，包括：在接收到采样触发信号时，FPGA向各个信号路由装置输出选通地址信号，以选通最多与信号路由装置数量相等的一个或多个磁信号通道并进行AD采样；在一次AD采样后，FPGA输出下一选通地址信号，选择最多与信号路由装置数量相等的一个或多个其他磁信号通道，进行下一次AD采样，直至一帧数据采样完毕。本公开实施例所提供的上述技术方案中，数据采集装置采用高度集成的方法，在同一块小体积的电路板上实现上述所有功能；采用ARM核心模块作为系统的中央处理单元，用体积小、容量大的TF卡或SD卡作为存储介质，ARM核心模块有相应的接口可以直接高速读写TF卡或SD卡；通过FPGA同时采集所有通道的大量数据并进行数据的压缩处理；FPGA与ARM核心模块之间通过USB转FIFO的器件进行通信，交换命令和传输数据。FPGA构建对外FIFO接口，ARM核心模块则通过DMA的方式从FPGA高速获取压缩过的数据。本公开利用FPGA进行所有通道数据的同步、实时高速采集及压缩处理；利用ARM核心模块进行数据的实时高速存储，简化控制系统与存储介质的接口设计；ARM核心模块与FPGA之间通过高速USB转FIFO器件进行通信，实现数据的高速实时传输；利用TF卡或SD卡进行大容量数据存储，存储介质轻便，机械稳定性及可靠性好；利用本公开的数据采集装置，在操作系统的基础上编写应用软件，系统稳定，灵活性好，后期维护方便。附图说明图1是本公开一示例性实施例示出的一种管道漏磁检测系统的结构示意图；图2是本公开一示例性实施例示出的一种磁化装置的结构示意图；图3是本公开一示例性实施例示出的一种数据采集装置的结构示意图；图4是本公开另一示例性实施例示出的一种管道漏磁检测系统的结构示意图；图5是本公开一示例性实施例示出数据采集方法的流程图。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。本公开提出的管道漏磁检测设备可以用来检测铁磁材料的油气等管道的缺陷。如图1所示，本公开一示例性实施例示出的一种管道漏磁检测系统包括：磁化装置、传感元件和数据采集装置；其中，所述磁化装置用于磁化局部待检测管道壁，并与当前被磁化的局部待检测管道壁形成磁场回路；所述传感元件用于检测磁信号和/或非磁信号。所述传感元件包括至少一个磁传感元件，用于检测所述磁场的磁信号。所述磁信号为所述磁化装置在局部待检测管道壁上形成的磁场的漏磁信号；所述非磁信号为管道漏磁检测过程中除了上述磁信号以外的其他信号，例如压力、压差、温度、距离、时间等信号。在检测过程中，传感元件贴近局部待检测管道壁，用于感测来自所述磁场的磁信号；当前被饱和磁化的局部待检测管道壁上具有缺陷时，所述磁场会向外泄露磁力线，磁传感元件能够检测到泄露的磁场，因此磁传感元件可通过检测所述漏磁信号来确定所述局部待检测管道壁上是否有缺陷。在一实施例中，如图2所示，所述磁化装置包括钢刷、永磁体、背铁、驱动皮碗(图中未示出)；位于两钢刷之间的局部待检测管道壁被永磁体经由钢刷进行局部饱和磁化，在磁化装置和局部待检测管道壁之间形成磁场。如果局部待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道漏磁检测系统，其特征在于，包括：磁化装置、传感元件和数据采集装置；其中，所述磁化装置用于局部磁化待检测管道壁，并与当前被磁化的待检测管道壁形成磁场回路；所述传感元件用于检测磁信号，所述磁信号为所述磁场的漏磁信号；所述数据采集装置根据所述传感元件检测到的磁信号采集并保存磁数据；包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；所述ARM核心模块用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中，并与外部系统进行通信；所述AD转换器件用于将从传感元件接收到的磁信号进行模‑数转换后，输出至FPGA；所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并在压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。

【技术特征摘要】
1.一种管道漏磁检测系统，其特征在于，包括：磁化装置、传感元件和数据采集装置；其中，所述磁化装置用于局部磁化待检测管道壁，并与当前被磁化的待检测管道壁形成磁场回路；所述传感元件用于检测磁信号，所述磁信号为所述磁场的漏磁信号；所述数据采集装置根据所述传感元件检测到的磁信号采集并保存磁数据；包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；所述ARM核心模块用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中，并与外部系统进行通信；所述AD转换器件用于将从传感元件接收到的磁信号进行模-数转换后，输出至FPGA；所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并在压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感元件包括霍尔传感器和非磁传感元件；所述霍尔传感器用于检测磁信号，所述非磁传感元件用于检测非磁信号。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：多个信号路由装置，根据数据采集装置的选通地址信号，选通所述选通地址信号对应的磁信号通道，以将所述磁信号通道对应的霍尔传感器检测到的磁信号传送至数据采集装置。4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：模拟开关，其用于根据数据采集系统的控制，切换选通非磁信号通道，以将所述非磁信号通道对应的非磁传感元件检测到的非磁信号传送至数据采集装置。5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号路由装置与所述AD转换器件一一对应设置；每个信号路由装置对应连接多个霍尔传感器，在一次数据采集中，每个信号路由装置根据选通地址...

【专利技术属性】
技术研发人员：马义来，何仁洋，陈金忠，李春雨，何仁碧，
申请(专利权)人：中国特种设备检测研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11