【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管道漏磁检测领域，特别是涉及一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置及方法。
技术介绍
1、石油管道运输的安全问题一直都备受重视。通过漏磁检测发现管道内的微小缺陷并进行修复，排除潜在的危险，是一种有效的无损检测方法。漏磁检测装置中常用永磁体作为稳定的外加的磁场激励源，但对于复杂的管道线路来说，较小的外加磁场强度已足够覆盖管道直线部分的内表面，使内表面的磁力线处于近饱和区，从而检测到可能存在的缺陷。而在弯曲部分，由于管道几何形状和曲率半径的限制，可能使得激励磁场发生扭曲和集中现象。磁场扭曲会导致漏磁信号在弯道处的分布不均匀，增加漏磁信号的检测难度。而磁场集中则会使磁力线聚集在弯道的某些区域，导致局部漏磁信号变得更强，但也可能使其它地方的信号变弱，难以检测。增加激励磁场的强度可以提高漏磁信号的强度，使得信号更容易被漏磁检测装置捕捉到和识别，也可以使漏磁信号相对于环境干扰信号更加突出，降低环境噪声对检测结果的干扰程度。这意味着增加激励磁场的强度可以在一定程度上弥补管道弯曲部分的限制效果，提高漏磁检测的准确性、可靠性和灵敏度。但是若采用较高强度的激励磁场以提高管道弯曲处的检测效果，那么在管道的直线部分，过高强度的激励磁场会使得管道内壁的磁化过程变得非线性，导致漏磁信号与磁场的关系变得复杂，增加分析和解释漏磁信号的难度。另外，过高强度的激励磁场也可能导致不同位置的漏磁信号相互叠加，使得信号的分离和解析变得困难，增加漏磁检测的误判率。因此，激励磁场强度的选择往往需要权衡管道直线部分与弯曲处的检测效果。
技
1、鉴于此，本专利技术的目的在于，提供一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置及方法，能够解决现有漏磁检测装置随管道介质运动时，装置本身的不稳定、偏转，影响漏磁检测准确性的问题，以及传统的数据处理硬件电路采集效率低，数据处理能力弱的问题；此外，还能够解决现有检测方法中，稳定磁场激励源的磁场强度选择因权衡管道直线部分的漏磁检测效果，导致在管道弯曲处检测效果较差的问题。
2、为了达到上述专利技术目的，进而采取的技术方案如下：
3、一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，包括依次通过万向节连接的动力节、电池节、计算节和漏磁节；
4、所述动力节包括第一连接节；所述电池节包括第二连接节和电源模块，电源模块用于给计算节与各传感器供电；所述计算节包括第三连接节和片上系统，所述第三连接节的内部中心处安装片上系统；所述漏磁节包括第四连接节，第四连接节上安装有弹性里程轮组环形安装罩，所述环形安装罩上安装有霍尔传感器阵列，所述霍尔传感器阵列的两侧由内向外依次对称安装有直流可控供电线圈和钢刷；
5、直流可控供电线圈能提供均匀度更高的可控激励磁场；刚刷则用于清洁表面、去除铁屑以及加强磁场；霍尔传感器阵列用于检测漏磁信号，霍尔传感器以阵列的形式排列能提高检测敏感性和准确性，降低误报率；
6、所述第一连接节、第三连接节和第四连接节的两端安装有金属皮碗，所述第二连接节靠近动力节的一端安装有金属皮碗；所述第一连接节、第二连接节和第四连接节的内部中心处安装有陀螺仪，第二连接节和第四连接节的内部中心处安装有单轴加速度计，所述陀螺仪的测量轴方向以及单轴加速度计的敏感轴方向与管道轴方向一致，所述第二连接节和第四连接节上均安装有弹性里程轮组，弹性里程轮组包括四个弹性里程轮装置。
7、动力节、电池节、计算节和漏磁节依次通过万向节连接，在漏磁检测装置运动时万向节能够为四个节提供一定灵活性；
8、当管道中的介质流过动力节时，介质的流速和压力会发生变化，导致金属皮碗产生形变和位移，使金属皮碗产生运动以提供动力；除漏磁节外，所述金属皮碗在各节的作用均只是提供动力，在漏磁节中，金属皮碗对于激励磁场的发散还有一定的抑制作用。
9、作为本专利技术的进一步改进，所述第一连接节、第二连接节、第三连接节和第四连接节的形状为圆柱状或是方舱形状，材料均选用金属合金，具备一定的强度和耐用性。
10、作为本专利技术的进一步改进，所述第二连接节、第三连接节和第四连接节的形状为方舱形状，由于需要在电池节、漏磁节上安装弹性里程轮组，在计算节上内置片上系统，所以这三个节的连接节采用方舱形状，能提供更大的接触面积，方便安装弹性里程轮组与片上系统，第一连接节的形状为圆柱状，能够提供更高的灵活性与扭转能力。
11、作为本专利技术的进一步改进，所述弹性里程轮装置包括u形架、轮架、里程轮、弹簧、支撑块以及里程轮传感器，所述里程轮传感器安装在里程轮上，里程轮每转动一定角度就会产生一个高电平脉冲信号，通过对脉冲信号计数，结合里程轮半径便可估算行驶距离。
12、作为本专利技术的进一步改进，所述片上系统包括依次连接的信号采集模块、信号调理模块和数字电路模块，所述信号采集模块用于并行接收各路传感器的信号，所述信号调理模块用于对接收到的信号类型进行相应的预处理，所述数字电路模块用于对经预处理后的数字信号进行运算、编帧、将各信号与位置信息进行同步。
13、作为本专利技术的进一步改进，所述信号采集模块采集到的多路信号包括八路里程轮传感器信号、三路陀螺仪信号、两路加速度计信号、3×n路霍尔传感器信号，n为霍尔传感器的个数，每个霍尔传感器都可测三维磁场矢量，其中，里程轮传感器与陀螺仪均输出数字信号，加速度计与霍尔传感器输出模拟信号。
14、作为本专利技术的进一步改进，所述信号调理模块包括信号放大电路与信号滤波电路，信号滤波电路的用于去除输入信号中的噪声、干扰和不需要的频率成分，信号放大电路用于放大输入信号的强度，以便后续的处理。
15、作为本专利技术的进一步改进，所述数字电路模块包括主控模块、ad转换模块、dsp模块、数据缓存模块、存储模块、接口模块、电流调节模块，主控模块是片上系统控制的核心，控制各模块的工作时序，ad转换模块将模拟信号转换为数字信号，dsp模块对需要处理的数字信号进行运算，编帧，进而同步多路信号，数据缓存模块则是通过异步fifo解决ad模块与dsp模块因跨时钟域导致的采集数据与处理数据的速度不统一的问题，存储模块用以存储采集到的已同步各传感器信号数据，可通过接口模块导出，电流调节模块的作用是对线圈的电流进行调节，由与片上系统兼容的dac芯片与电流控制电路组成。
16、一种管道弯曲处的自适应漏磁检测方法，包括以下步骤：
17、s1、将权利要求1-9任一所述的漏磁检测装置放入管道中，尽量确保放入时各万向节的主轴方向一致；
18、s2、从管道的直线部分开始，管中介质流动提供的动力使漏磁检测装置沿管道轴向运动，运动时两组弹性里程轮组的里程轮紧贴管道内表面，使漏磁检测装置具有更好的稳定性，电池节中的电源模块给计算节与各传感器供电，使漏磁检测装置正常工作；
19、s3、当漏磁检测装置的前端，即动力节已经进入管道弯曲部分时，动力节绕管道轴发生明显偏转，根据动力节与漏磁节上陀螺仪信号变化情况，片上系统判断动力节已进入弯道，记录下一个入弯信号以及本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：包括依次通过万向节连接的动力节、电池节、计算节和漏磁节；
2.根据权利要求1所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述第二连接节、第三连接节和第四连接节的形状为方舱形状，第一连接节的形状为圆柱状，所述第一连接节、第二连接节、第三连接节和第四连接节的材料均选用金属合金，具备一定的强度和耐用性。
3.根据权利要求1所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述弹性里程轮装置包括U形架、轮架、里程轮、弹簧、支撑块以及里程轮传感器，所述里程轮传感器安装在里程轮上，里程轮每转动一定角度就会产生一个高电平脉冲信号，通过对脉冲信号计数，结合里程轮半径便可估算行驶距离。
4.根据权利要求1所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述片上系统包括依次连接的信号采集模块、信号调理模块和数字电路模块，所述信号采集模块用于并行接收各路传感器的信号，所述信号调理模块用于对接收到的信号类型进行相应的预处理，所述数字电路模块用于对经预处理后的数字信号进行运算、编帧、将各信号与位置信
5.根据权利要求4所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述信号采集模块采集到的多路信号包括八路里程轮传感器信号、三路陀螺仪信号、两路加速度计信号、3×n路霍尔传感器信号，n为霍尔传感器的个数，每个霍尔传感器都可测三维磁场矢量，其中，里程轮传感器与陀螺仪均输出数字信号，加速度计与霍尔传感器输出模拟信号。
6.根据权利要求4所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述信号调理模块包括信号放大电路与信号滤波电路，信号滤波电路的用于去除输入信号中的噪声、干扰和不需要的频率成分，信号放大电路用于放大输入信号的强度，以便后续的处理。
7.根据权利要求4所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述数字电路模块包括主控模块、AD转换模块、DSP模块、数据缓存模块、存储模块、接口模块、电流调节模块，主控模块是片上系统控制的核心，控制各模块的工作时序，AD转换模块将模拟信号转换为数字信号，DSP模块对需要处理的数字信号进行运算，编帧，进而同步多路信号，数据缓存模块则是通过异步FIFO解决AD模块与DSP模块因跨时钟域导致的采集数据与处理数据的速度不统一的问题，存储模块用以存储采集到的已同步各传感器信号数据，可通过接口模块导出，电流调节模块的作用是对线圈的电流进行调节，由与片上系统兼容的DAC芯片与电流控制电路组成。
8.一种管道弯曲处的自适应漏磁检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测方法，其特征在于，步骤S3具体如下：
10.根据权利要求8所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测方法，其特征在于，步骤S4具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：包括依次通过万向节连接的动力节、电池节、计算节和漏磁节；
2.根据权利要求1所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述第二连接节、第三连接节和第四连接节的形状为方舱形状，第一连接节的形状为圆柱状，所述第一连接节、第二连接节、第三连接节和第四连接节的材料均选用金属合金，具备一定的强度和耐用性。
3.根据权利要求1所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述弹性里程轮装置包括u形架、轮架、里程轮、弹簧、支撑块以及里程轮传感器，所述里程轮传感器安装在里程轮上，里程轮每转动一定角度就会产生一个高电平脉冲信号，通过对脉冲信号计数，结合里程轮半径便可估算行驶距离。
4.根据权利要求1所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述片上系统包括依次连接的信号采集模块、信号调理模块和数字电路模块，所述信号采集模块用于并行接收各路传感器的信号，所述信号调理模块用于对接收到的信号类型进行相应的预处理，所述数字电路模块用于对经预处理后的数字信号进行运算、编帧、将各信号与位置信息进行同步。
5.根据权利要求4所述的一种管道弯曲处的自适应漏磁检测装置，其特征在于：所述信号采集模块采集到的多路信号包括八路里程轮传感器信号、三路陀螺仪信号、两路加速度计信号、3×n路霍尔传感器信号，n为霍尔传感器的个数，每个霍尔传感器都...
【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，胡宇，于三强，南博龙，李沅，孔慧华，庞存锁，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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