管道内检测器三维跟踪方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管道内检测器三维跟踪方法和装置，其中，方法包括：获取两个管道内检测器跟踪线圈中心点之间的距离r，并检测到在当前安放位置和中心点之间的极低频交流磁场值，并获得磁场值的最大值和最小值所对应的第一距离差值z

Three dimensional tracking method and device of detector in pipeline

【技术实现步骤摘要】
管道内检测器三维跟踪方法和装置
本专利技术涉及无损检测
，特别涉及一种管道内检测器三维跟踪方法和装置。
技术介绍
管道被广泛应用于石油和天然气的运输业中。而长期被泥土和海水侵蚀的管道容易形成缺陷并导致石油天然气的泄漏事件。在油气管道运营维护行业常常通过管道内检测器来解决管道是否有缺陷以及缺陷在哪里的问题。因此需要对管道内检测器实现高精度定位，管道内检测通常采用携带里程轮和地面标记器的方式进行定位。地面标记器按固定间隔距离放置在管道外，其中，通过地面标记器实现管道内检测器高精度定位和多维度定位一直是解决缺陷定位问题的重点和难点。相关技术中，依据极低频电磁场原理是解决管道内检测器定位的主要方法：比如，采用采用沿管道沿线布置双天线，进而采用差分信号降低干扰，从而实现对管道内检测器定位的目的；再比如，利用正交搜索线圈，并采用正交基函数的滤波方法，融合辐射磁场的切向分量和法向分量共同实现定位目的。但是，上述方法大多只能进行单一维度的管道内检测器跟踪，而管道内检测器其他维度的忽略会导致缺陷定位精度的下降；此外多维度跟踪还能给出管道与地面标记器的水平位移和掩埋深度，方便后期开挖修复工作。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种管道内检测器三维跟踪方法，该方法能实现管道检测器的三维跟踪，并提高跟踪精度。本专利技术的另一个目的在于提出一种管道内检测器三维跟踪装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种管道内检测器三维跟踪方法，包括以下步骤：S1：获取两个管道内检测器跟踪线圈中心点之间的距离r；S2：通过所述两个管道内检测器跟踪线圈，检测到在当前安放位置(x,y,z)和所述中心点之间的距离下的极低频交流磁场值，其中，所述磁场值包括第一跟踪线圈获取的第一磁场y轴分量By(d1)和第二跟踪线圈获取的第二磁场y轴分量By(d2)；S3：根据所述第一跟踪线圈获取的第一磁场y轴分量By(d1)的记录值，获得所述磁场值的最大值和最小值所对应的第一距离差值z1；根据所述第二跟踪线圈获取的第二磁场y轴分量By(d2)记录值，获得所述磁场值的最大值和最小值所对应的第二距离差值z2；S4：根据所述跟踪线圈中心点之间的距离r、所述第一距离差值z1与所述第二距离差值z2，计算得到所述管道内检测器跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，以实现所述管道内检测器的x轴追踪，并得到所述管道内检测器跟踪线圈与管道之间的水平偏移；S5：根据所述跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，对所述跟踪线圈所测得的第一磁场y轴分量By(d1)和第二磁场y轴分量By(d2)进行补偿，得到没有x轴方向偏移的第一补偿磁场Br(d1)和第二补偿磁场By(d2)，并对应更新在补偿磁场下第一跟踪线圈和第二跟踪线圈的径向距离rnew；S6：对所述第一补偿磁场Br(d1)和第二补偿磁场By(d2)进行积分运算，分别得到第一磁场积分最大值Bimax(d1)和第二磁场积分最大值Bimax(d2)，并将所述第一磁场积分最大值Bimax(d1)和所述第二磁场积分最大值Bimax(d2)所对应位置的中点作为所述管道内检测器的z轴坐标，以实现所述管道内检测器的z轴跟踪，并且记录z为0的时间点，作为检测器经过跟踪线圈正下方的时刻；S7：根据所述第一磁场积分最大值Bimax(d1)和第二磁场积分最大值Bimax(d2)，计算得到所述两个管道内检测器跟踪线圈与管道内检测器之间沿y轴方向的距离d1和d2，以实现所述管道内检测器的y轴追踪，从而确定管道掩埋的深度。本专利技术实施例的管道内检测器三维跟踪方法，能实现管道检测器的三维跟踪，能得到内检测器通过跟踪线圈正下方的准确时间点，能得到管道与跟踪线圈标记点的水平偏移以及管道的实际埋深，从而实现管道检测器的三维跟踪，并提高跟踪精度，进而可以为管道开挖维修提供指导，简单易实现。另外，根据本专利技术上述实施例的管道内检测器三维跟踪方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在跟踪过程中的任意时刻均满足以下关系：r＝d2-d1，其中，r为中心点距离，大于等于跟踪线圈的长度，d1为在正对放置的情况下第一跟踪线圈与管道内检测器之间的距离，d2为在正对放置的情况下第二跟踪线圈与管道内检测器之间的距离。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一磁场y轴分量By(d1)和所述第二磁场y轴分量By(d2)均为磁场沿y轴的分量。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述管道内检测器跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，与所述的跟踪线圈中心点之间的距离r，第一距离差值z1以及第二距离差值z2，满足下述等式：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一补偿磁场Br(d1)和所述第二补偿磁场By(d2)与所述跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，所述第一磁场y轴分量By(d1)和第二磁场y轴分量By(d2)满足以下关系：其中，是第一跟踪线圈与检测器之间的连线和y轴的夹角，是第二跟踪线圈与检测器之间的连线和y轴的距离，是在第一跟踪线圈位置处的轴向磁场分量，在第二跟踪线圈位置处的周向磁场分量。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一跟踪线圈与检测器之间的连线和y轴的夹角第二跟踪线圈与检测器之间的连线和y轴的夹角与所述管道内检测器跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，第一距离差值z1以及第二距离差值z2，满足以下关系：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一跟踪线圈位置处的轴向磁场分量第二跟踪线圈位置处的周向磁场分量由于管道内检测器的电磁发射机、管道等系统的轴对称特性，所以满足以下关系：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述两个管道内检测器跟踪线圈与管道内检测器之间沿y轴方向的距离d1和d2与所述的第一磁场积分最大值Bimax(d1)和第二磁场积分最大值Bimax(d2)，所述管道内检测器跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，第一距离差值z1以及第二距离差值z2，满足以下关系：其中，所述两个跟踪线圈的径向距离rnew应该满足以下关系：rnew＝z2-z1。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种管道内检测器三维跟踪装置，包括：第一跟踪线圈和第二跟踪线圈，所述第一跟踪线圈和所述第二跟踪线圈均位于地表上方，垂直安装，用于获取管道内检测器通过时，管道内检测器携带的低频发射机辐射的磁场值；信号调理单元，所述信号调理单元分别与所述第一跟踪线圈和所述第二跟踪线圈连接，用于滤波和放大所述磁场值；数据处理单元，所述数据处理单元与所述信号调理单元相连，用于对滤波和放大处理后的磁场值进行分析处理，实现管道内检测器的三维跟踪；数据存储单元，所述数据存储单元与所述数据处理单元相连，用于存储所述数据处理单元分析处理后得到的数据。本专利技术实施例的管道内检测器三维跟踪装置，能实现管道检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道内检测器三维跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：获取两个管道内检测器跟踪线圈中心点之间的距离r；/nS2：通过所述两个管道内检测器跟踪线圈，检测到在当前安放位置(x,y,z)和所述中心点之间的距离下的极低频交流磁场值，其中，所述磁场值包括第一跟踪线圈获取的第一磁场y轴分量B

【技术特征摘要】
1.一种管道内检测器三维跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取两个管道内检测器跟踪线圈中心点之间的距离r；
S2：通过所述两个管道内检测器跟踪线圈，检测到在当前安放位置(x,y,z)和所述中心点之间的距离下的极低频交流磁场值，其中，所述磁场值包括第一跟踪线圈获取的第一磁场y轴分量By(d1)和第二跟踪线圈获取的第二磁场y轴分量By(d2)；
S3：根据所述第一跟踪线圈获取的第一磁场y轴分量By(d1)的记录值，获得所述磁场值的最大值和最小值所对应的第一距离差值z1；根据所述第二跟踪线圈获取的第二磁场y轴分量By(d2)记录值，获得所述磁场值的最大值和最小值所对应的第二距离差值z2；
S4：根据所述跟踪线圈中心点之间的距离r、所述第一距离差值z1与所述第二距离差值z2，计算得到所述管道内检测器跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，以实现所述管道内检测器的x轴追踪，并得到所述管道内检测器跟踪线圈与管道之间的水平偏移；
S5：根据所述跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，对所述跟踪线圈所测得的第一磁场y轴分量By(d1)和第二磁场y轴分量By(d2)进行补偿，得到没有x轴方向偏移的第一补偿磁场Br(d1)和第二补偿磁场By(d2)，并对应更新在补偿磁场下第一跟踪线圈和第二跟踪线圈的径向距离rnew；
S6：对所述第一补偿磁场Br(d1)和第二补偿磁场By(d2)进行积分运算，分别得到第一磁场积分最大值Bimax(d1)和第二磁场积分最大值Bimax(d2)，并将所述第一磁场积分最大值Bimax(d1)和所述第二磁场积分最大值Bimax(d2)所对应位置的中点作为所述管道内检测器的z轴坐标，以实现所述管道内检测器的z轴跟踪，并且记录z为0的时间点，作为检测器经过跟踪线圈正下方的时刻；
S7：根据所述第一磁场积分最大值Bimax(d1)和第二磁场积分最大值Bimax(d2)，计算得到所述两个管道内检测器跟踪线圈与管道内检测器之间沿y轴方向的距离d1和d2，以实现所述管道内检测器的y轴追踪，从而确定管道掩埋的深度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在跟踪过程中的任意时刻均满足以下关系：
r＝d2-d1，
其中，r为中心点距离，大于等于跟踪线圈的长度，d1为在正对放置的情况下第一跟踪线圈与管道内检测器之间的距离，d2为在正对放置的情况下第二跟踪线圈与管道内检测器之间的距离。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一磁场y轴分量By(d1)和所述第二磁场y轴分量By(d2)均为磁场沿y轴的分量。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管道内检测器跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，与所述的跟踪线圈中心点之间的距离r，第一距离差值z1以及第二距离差值z2，满足下述等式：





5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一补偿磁场Br(d1)和所述第二补偿磁场By(d2)与所述跟踪线圈与管道内检测器之间沿x轴方向的距离w，所述第一磁场y轴分量By(d1)和第二磁场y轴分量By(d2)满足以下关系：



其中，是第一跟踪线圈与检测器之间的连线和y轴的夹角，是第二跟踪线圈与检测器之间的连线和y轴的距离，是在第一跟踪线圈位置处的轴向磁场分量，在第二跟踪线圈位置处的周向磁场分量。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一跟踪线圈与检测器之间的连线和y...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松岭，龙跃，彭丽莎，王珅，赵伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11