一種管道檢測(cè)器跟蹤裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油管道維護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種管道檢測(cè)器跟蹤裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為保證石油管道的正常運(yùn)行，防止管道因腐蝕等原因造成環(huán)境災(zāi)害，必須定期對(duì)管道進(jìn)行清理和檢測(cè)。目前主要采用管道內(nèi)檢測(cè)器進(jìn)行管道檢測(cè)，該類檢測(cè)器在管道內(nèi)運(yùn)行，利用漏磁檢測(cè)等技術(shù)來(lái)檢測(cè)管道缺陷和管道特征。由于管道普遍較長(zhǎng)(數(shù)百公里以上)，因此需要在管道設(shè)備工作的過(guò)程確定管道檢測(cè)設(shè)備的位置，作為管道缺陷位置的定位參考點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的管道跟蹤設(shè)備利用單軸磁性傳感器對(duì)管道檢測(cè)器發(fā)射的低頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，每隔一段距離放置一臺(tái)管道檢測(cè)器跟蹤裝置。跟蹤裝置利用磁性傳感器接收管道檢測(cè)器發(fā)射的示蹤信號(hào)，通過(guò)對(duì)信號(hào)變化特性的判斷，確認(rèn)檢測(cè)器是否通過(guò)設(shè)定位置；這種方式受限于傳感器設(shè)計(jì)以及設(shè)備工作原理，跟蹤設(shè)備在工作時(shí)必須限定其放置距離以及放置角度，才能保證設(shè)備的正常工作；這一缺陷對(duì)深埋管道、海洋環(huán)境或是復(fù)雜地形條件下的管道檢測(cè)定位作業(yè)帶來(lái)實(shí)際操作上的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種管道檢測(cè)器跟蹤裝置，采用兩個(gè)相互正交的磁傳感器全向接收示蹤信號(hào)，克服現(xiàn)有技術(shù)里的跟蹤設(shè)備在應(yīng)用時(shí)對(duì)其布放距離與放置角度的局限。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種管道檢測(cè)器跟蹤裝置，包括第一磁傳感器、第二磁傳感器、模擬信號(hào)處理模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、GPS收發(fā)模塊、主控模塊和電源管理模塊；
[0006]模擬信號(hào)處理模塊的第一輸入端連接第一磁傳感器的輸出端，第二輸入端連接第二磁感器的輸出端，第三輸入端連接數(shù)字信號(hào)處理模塊的第六端，第四輸入端連接數(shù)字信號(hào)處理模塊的第七輸出端，電源端連接電源管理模塊的第一輸出端；
[0007]數(shù)字信號(hào)處理模塊的第一端連接模擬信號(hào)處理模塊的第一輸出端，第二端連接模擬信號(hào)處理模塊的第二輸出端，第三端通過(guò)SPI總線連接主控模塊的第一端，第四端連接GPS收發(fā)模塊的第一端，收發(fā)位置信息，第五端連接GPS收發(fā)模塊的第二端，接收秒脈沖，電源端連接電源管理模塊的第二輸出端；
[0008]主控模塊的第二端連接電源管理模塊的電源控制端，電源端連接電源管理模塊的第三輸出端；主控模塊還具有一個(gè)與外部設(shè)備進(jìn)行通信的接口，用于接收外部控制指令和設(shè)置參數(shù)，發(fā)送跟蹤信息數(shù)據(jù)以及工作狀態(tài)信息；GPS收發(fā)模塊的電源端連接電源管理模塊的第四輸出端。
[0009]其中，第一磁傳感器與第二磁傳感器分別用于接收示蹤信號(hào)在兩個(gè)正交方向上的信號(hào)分量，實(shí)現(xiàn)對(duì)示蹤信號(hào)在不同方向上的差異化接收；
[0010]模擬信號(hào)處理模塊具有兩個(gè)模擬信號(hào)處理通道，分別用于獨(dú)立處理來(lái)自兩路磁傳感器的示蹤信號(hào)分量，對(duì)兩路磁傳感器接收到的示蹤信號(hào)分量進(jìn)行放大、濾去帶外噪聲和工頻干擾；模擬信號(hào)處理模塊對(duì)示蹤信號(hào)進(jìn)行放大的增益可調(diào)，以適應(yīng)不同距離和環(huán)境下的示蹤信號(hào)接收；
[0011]數(shù)字信號(hào)處理模塊用于處理接收到的數(shù)字信號(hào)；并對(duì)模擬信號(hào)處理模塊的增益進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；具體的，判斷模擬信號(hào)處理模塊輸出信號(hào)的幅度是否處于預(yù)設(shè)的區(qū)間，若大于該區(qū)間的最大值，則減小模擬信號(hào)處理模塊的放大增益；若小于該區(qū)間的最小值，則增大模擬信號(hào)處理模塊的放大增益，使數(shù)字信號(hào)處理模塊接收到的數(shù)字信號(hào)的幅度處于預(yù)設(shè)的區(qū)間，以適于信號(hào)處理；
[0012]數(shù)字信號(hào)處理模塊還用于根據(jù)示蹤信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)大小及變化幅度，調(diào)整示蹤信號(hào)過(guò)站的判斷閾值，以適應(yīng)各種環(huán)境條件下，對(duì)不同距離上的強(qiáng)度不一的管道檢測(cè)器發(fā)射信號(hào)的跟蹤判斷；根據(jù)示蹤信號(hào)變化規(guī)律，判斷示蹤信號(hào)發(fā)射源的運(yùn)動(dòng)及位置變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道檢測(cè)器的跟蹤標(biāo)定；
[0013]數(shù)字信號(hào)處理模塊具有兩路數(shù)字信號(hào)處理通道，可同時(shí)處理兩路獨(dú)立的數(shù)字信號(hào)；第一路信號(hào)處理通道處理的是來(lái)自第一磁傳感器接收的并經(jīng)模擬信號(hào)處理模塊處理后的信號(hào)，第二路信號(hào)處理通道處理的是來(lái)自第二磁傳感器接收的并經(jīng)模擬信號(hào)處理模塊處理后的信號(hào)；而兩路磁傳感器分別接收到的是管道檢測(cè)器發(fā)射的示蹤信號(hào)在兩個(gè)正交方向上信號(hào)分量；通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理模塊中提取的示蹤信號(hào)分量變化的特性，判斷管道檢測(cè)器的通過(guò)時(shí)間，通過(guò)兩路示蹤信號(hào)分量在方向上的不同覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全向接收，并利用兩路信號(hào)變化的差異性進(jìn)行聯(lián)合判決，提高示蹤信號(hào)過(guò)站的判定準(zhǔn)確度；結(jié)合GPS收發(fā)模塊提供的定位信息和時(shí)間基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道檢測(cè)器的跟蹤標(biāo)定；
[0014]主控模塊用于監(jiān)控信息記錄與傳輸、實(shí)現(xiàn)設(shè)備電源管理以及內(nèi)部模塊的控制；電源管理模塊在主控模塊的作用下，控制GPS收發(fā)模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊與模擬信號(hào)處理模塊的上電與斷電，實(shí)現(xiàn)設(shè)備在正常工作狀態(tài)與休眠狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，降低跟蹤裝置的功耗，延長(zhǎng)其工作時(shí)間；
[0015]主控模塊通過(guò)SPI總線與數(shù)字信號(hào)處理模塊進(jìn)行信息交互，發(fā)送控制指令和工作參數(shù)，接收模塊狀態(tài)和跟蹤信息數(shù)據(jù)；主控模塊通過(guò)UART接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信，接收外部控制指令和設(shè)置參數(shù)，發(fā)送跟蹤信息數(shù)據(jù)以及工作狀態(tài)信息；
[0016]GPS收發(fā)模塊用于校時(shí)以及對(duì)管道檢測(cè)器跟蹤裝置的定位，為管道檢測(cè)器的位置標(biāo)定及時(shí)間記錄提供參照基準(zhǔn)。
[0017]優(yōu)選地，上述第一磁傳感器與第二磁傳感器在機(jī)械結(jié)構(gòu)上正交設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)示蹤信號(hào)的全向接收，提高示蹤信號(hào)過(guò)站的判定準(zhǔn)確度。
[0018]優(yōu)選的，電源管理模塊包括電池、DC/DC轉(zhuǎn)換電路和負(fù)載開(kāi)關(guān)；DC/DC轉(zhuǎn)換電路用于將電池提供的電壓轉(zhuǎn)換為各模塊工作所需要的電壓，其輸入端與電池的第一輸出端連接；DC/DC轉(zhuǎn)換電路的第一輸出端作為電源管理模塊的第三輸出端，連接主控模塊；負(fù)載開(kāi)關(guān)的第一端與DC/DC轉(zhuǎn)換電路的第二輸出端連接；電池的第二輸出端作為電源管理模塊的第一輸出端，連接模擬信號(hào)處理模塊的電源端；負(fù)載開(kāi)關(guān)的第一輸出端作為電源管理模塊的第二輸出端，用于連接數(shù)字信號(hào)處理模塊的電源端；負(fù)載開(kāi)關(guān)的第二輸出端作為電源管理模塊的第四輸出端，用于連接GPS收發(fā)模塊的電源端。
[0019]優(yōu)選的，上述模擬信號(hào)處理模塊包括依次串聯(lián)的輸入保護(hù)電路、第一低通濾波電路、放大電路、第二低通濾波電路、陷波電路和可調(diào)增益放大電路；
[0020]其中，輸入保護(hù)電路用于保護(hù)放大電路免受磁傳感器接口輸入的過(guò)大信號(hào)沖擊而損壞；第一低通濾波電路用于初步濾除示蹤信號(hào)帶外的干擾，避免輸入信號(hào)飽和；放大電路則對(duì)第一低通濾波電路輸出的信號(hào)進(jìn)行放大處理；第二低通濾波電路對(duì)放大電路輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，消除噪聲干擾；陷波電路用于消除第二低通濾波電路輸出信號(hào)里的工頻干擾；可調(diào)增益放大電路則用于調(diào)整信號(hào)放大倍數(shù)，使輸出到數(shù)字信號(hào)處理模塊的信號(hào)大小地滿足數(shù)字信號(hào)處理要求；
[0021]其中，可調(diào)增益放大電路的增益由數(shù)字信號(hào)處理模塊根據(jù)模擬信號(hào)處理模塊輸出的信號(hào)大小進(jìn)行控制。
[0022]優(yōu)選的，上述管道檢測(cè)跟蹤裝置，還包括底座和儀器艙；其中，模擬信號(hào)處理模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、主控模塊和電源管理模塊集成在一塊電路板上；儀器艙用于容納電路板，儀器艙固定于底座上，兩路磁傳感器正交固定在儀器艙上；GPS收發(fā)模塊固定在儀器艙上。
[0023]優(yōu)選的，上述儀器艙具有水密性。
[0024]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0025](I)本發(fā)明提供的管道檢測(cè)器跟蹤裝置，利用兩路相互正交的磁傳感器接收示蹤信號(hào)，通過(guò)接收信號(hào)方向彼此正交的兩路磁傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接收信號(hào)角度的全方向覆蓋，克服了單路傳感器因自身的信號(hào)有效接收方向?qū)υO(shè)備布放的限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)示蹤信號(hào)的全方向接收；與現(xiàn)有的管跟蹤設(shè)備相比，極大降低了檢測(cè)器跟蹤裝置在使用中對(duì)傳感器布放角度上的要求，增強(qiáng)了設(shè)備對(duì)水下環(huán)境以及其他復(fù)雜地形的適應(yīng)性，提高了信號(hào)接收能力和系統(tǒng)布放成功率，從而提高了系統(tǒng)工作可靠性和工作效率；
[0026](2)本發(fā)明提供的管道檢測(cè)器跟蹤裝置，在模擬信號(hào)處理模塊使用了可調(diào)信號(hào)增益放大電路；通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理模塊判斷信號(hào)幅度來(lái)控制并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制；利用兩路正交信號(hào)進(jìn)行分集處理和特征提取，通過(guò)數(shù)據(jù)聯(lián)合判決，判斷示蹤信號(hào)源的發(fā)生方位和通過(guò)時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)探測(cè)距離I米?8米距離內(nèi)的全方位自適應(yīng)信號(hào)跟蹤；
[0027]現(xiàn)有的跟蹤設(shè)備在布放時(shí)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管道及管道內(nèi)信號(hào)發(fā)射源情況，及時(shí)調(diào)整示蹤設(shè)備布放方向和布放距離；與之相比，本發(fā)明具備的全方位自適應(yīng)信號(hào)跟蹤功能擴(kuò)展了跟蹤器的信號(hào)有效探測(cè)范圍，提高了信號(hào)接收能力，增強(qiáng)了設(shè)備對(duì)管道設(shè)備和水下等復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)工作可靠性和工作效率；
[0028](3)本發(fā)明提供的管道檢測(cè)器跟蹤裝置，當(dāng)其處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，由主控模塊關(guān)閉模擬信號(hào)處理模塊和數(shù)字信號(hào)處理模塊的輸入電壓；iGPS校時(shí)完成，由主控模塊關(guān)閉GPS收發(fā)模塊的輸入電壓；實(shí)現(xiàn)設(shè)備在正常工作狀態(tài)與休眠狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，具有低功耗的特點(diǎn)，達(dá)到延長(zhǎng)裝置工作時(shí)間的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的管道檢測(cè)器跟蹤裝置的原理示意圖；
[0030]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的管道檢測(cè)器跟蹤裝置的外觀布置示意圖；
[0031]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的管道檢測(cè)器跟蹤裝置的模擬信號(hào)處理模塊功能框圖；
[0032]圖4是本發(fā)