下载文档原格式
漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用1. 引言1.1 背景介绍漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用是当前管道安全领域中备受关注的研究方向。
随着能源需求的增加，输气管道作为最主要的能源输送途径之一，其安全问题日益凸显。
传统的管道检测方法存在诸多局限性，无法满足对管道安全的高效监测需求。
引入漏磁式智能检测技术成为解决管道安全问题的重要途径。
背景介绍中，首先需要了解传统管道检测方法的局限性，比如依靠人工巡检存在漏检漏测的风险，无法实现持续监测等问题。
需要指出输气管道作为能源输送的主要通道，其安全问题一旦出现，可能带来严重的后果，影响到社会的正常运行。
研究漏磁式智能检测技术并将其应用于输气管道上具有重要的现实意义。
背景介绍部分需要从传统管道安全检测方法的局限性出发，引出当前的问题所在，再指出引入漏磁式智能检测技术的重要性和必要性。
这样能够为后续的正文部分提供一定的引导和铺垫，使读者对该技术应用有更深入的理解和认识。
1.2 问题阐述在输气管道运行中，漏磁是一个常见的问题，并且可能引发严重的安全事故。
传统的检测方法往往存在着盲区和误差，无法对漏磁进行准确快速的检测，因此迫切需要一种高效可靠的检测技术来解决这一问题。
漏磁式智能检测技术应运而生，它利用高灵敏度的传感器和先进的信号处理算法，可以实时监测输气管道的漏磁情况，及时发现问题并采取措施进行修复。
在实际应用过程中，漏磁式智能检测技术还存在着一些挑战和问题，如传感器灵敏度不足、信号处理复杂、系统稳定性等方面的不足，影响了其在输气管道上的应用效果和可靠性。
需要更深入的研究和探讨，以进一步完善漏磁式智能检测技术，提高其在输气管道上的适用性和可靠性，确保管道的安全运行。
1.3 研究意义漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用具有重要的研究意义。
随着工业化进程的加速推进，输气管道已经成为人们生活中不可或缺的重要设施。
由于管道长期运行以及外部环境的影响，管道泄露问题已成为不可忽视的安全隐患，一旦泄露发生，将会对环境和人们的生命财产造成极大危害。
抽油管的在线漏磁检测技术
杨志军;蒙昌彭;赵亚忠;张博文
【期刊名称】《无损检测》
【年(卷),期】2024(46)4
【摘要】由于复杂的工况,抽油管的内、外壁极易发生损伤。
目前,抽油管的检测方式主要是将抽油管抽离油井后送至后线检测场地进行检测,造成了时间、人力、物力的浪费。
采用漏磁检测方法,开展了抽油管在起管或下管过程中的在线检测;设计了瓦片式磁化结构,建立抽油管漏磁检测的三维仿真模型;针对抽油管的腐蚀缺陷,改变缺陷尺寸参数,研究了缺陷漏磁场的分布特性;研发了抽油管在线漏磁检测系统,在实验室和油田作业现场对抽油管进行在线检测试验。
试验结果表明,该系统能够快速高效地完成抽油管的在线检测,为抽油管的损伤监测提供了一些参考。
【总页数】7页(P20-25)
【作者】杨志军;蒙昌彭;赵亚忠;张博文
【作者单位】东北石油大学机械科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE931;TG115.28
【相关文献】
1.油管在线漏磁检测的关键问题分析
2.抽油管在线漏磁检测系统信号分析设计
3.石油管道无损检测中的漏磁在线检验方法
4.漏磁内检测技术在成品油管道盗油孔排查中的应用
5.抽油管缺陷漏磁检测系统设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用
漏磁式智能检测技术通过检测输气管道周围的磁场变化来判断管道是否存在漏气情况。
这种方法相比传统的压力、流量等参数监测，具有更高的精度和可靠性。
漏磁式智能检测
技术能够准确地定位漏气点的位置，有效地提高了漏气检测的效率。
与此由于其非侵入式
的特点，该技术具有施工成本低、对管道造成的影响小等优点，因此在输气管道上得到了
广泛应用。
在输气管道中使用漏磁式智能检测技术可以实现对管道的实时监测和故障预警。
传统
的检测方法主要依靠人工巡视或定期检测，工作效率低下且不可靠，容易出现漏检和误检
的情况。
而漏磁式智能检测技术能够实时监测管道的漏气情况，一旦发现漏气就可以及时
报警，从而减少了事故的发生概率。
在漏磁式智能检测技术的应用中，还可以结合其他技术进行管道的综合监测。
可以将
应变传感器、温度传感器等其他传感器与漏磁传感器进行组合，通过综合分析来判断管道
的安全性。
这种综合监测可以提高对管道的监测精度和可靠性，使管道的安全性得到更好
的保障。
漏磁式智能检测技术还可以应用于管道的预防性维护。
通过对管道的漏气情况进行长
期的监测和分析，可以判断管道的老化程度和使用寿命，从而制定相应的维护计划。
这种
预防性维护可以减少管道故障的发生，降低维修和更换成本，提高管道的可靠性和可用
性。
漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用漏磁式智能检测技术是一种用于输气管道上的密封性能检测的先进技术。
它通过检测管道的漏磁信号，可以快速准确地定位和识别管道中的漏气位置，实现对管道的实时监测和远程控制。
漏磁式智能检测技术的工作原理是利用漏磁传感器感应管道的漏磁场，通过采集和处理漏磁信号，来判断管道的密封性能。
当管道内有漏气现象发生时，漏磁传感器会接收到漏磁信号，然后将信号传输给信号处理单元。
信号处理单元会根据事先设定的漏磁信号特征进行数据处理和分析，来判断管道的漏气位置和漏气程度。
漏磁式智能检测技术可以实现对输气管道的实时监测。
通过在管道上安装漏磁传感器，可以对管道进行全面、连续的监测，及时发现管道的漏气问题，并提供实时数据给管道运维人员进行判断和决策。
这种实时监测技术可以大大提高管道的安全性和可靠性，减少事故的发生率。
漏磁式智能检测技术可以快速准确地定位和识别漏气位置。
漏磁传感器可以对管道上的漏磁信号进行准确的测量和分析，根据信号的变化来定位漏气的具体位置。
通过这种技术，可以及时找到漏气点，缩小漏气点的范围，提高修复的效率和准确性。
漏磁式智能检测技术可以远程控制管道的监测和修复。
通过将漏磁传感器与远程监测系统相连，可以实现对管道的远程监测和控制。
一旦检测到管道上有漏气问题，系统可以自动发送预警信息给相关人员，并触发相应的修复措施。
这样可以大大减少人工巡检的需求，提高管道的运行效率和节省维护成本。
漏磁式智能检测技术可以提供管道的漏气情况记录和分析。
通过对漏磁信号的收集和分析，可以获取管道的漏气情况，包括漏气位置、漏气程度等信息。
这些数据可以用于管道的漏气原因分析和改进，为提高管道的密封性能提供参考。
漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用具有重要的意义。
它可以实现对管道的实时监测和远程控制，提高管道的安全性和可靠性；可以快速准确地定位和识别漏气位置，提高修复效率和准确性；可以提供管道的漏气情况记录和分析，为管道运维提供参考。
漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用漏磁式智能检测技术是一种用于输气管道上的漏气检测方法，通过侦测管道中泄漏气体产生的磁场变化，来实现对管道泄漏的准确识别和定位。
该技术具有高灵敏度、快速响应、远距离检测等特点，在管道输送气体过程中发挥重要作用。
漏磁式智能检测技术主要由传感器、信号处理和数据分析系统三部分组成。
传感器通常采用磁场敏感元件，如霍尔元件等，安装在输气管道周围形成一个磁场监测区域。
当管道发生泄漏时，泄漏气体会带有磁性，导致磁场发生变化。
传感器能够感知到这一变化，并将信号传输给信号处理系统。
信号处理系统对传感器信号进行处理，包括滤波、放大等操作，以提高检测精度和减少误报率。
信号处理系统还能对泄漏信号的信息进行提取，如泄漏位置、泄漏大小等，为进一步的分析和处理提供依据。
数据分析系统接收信号处理系统传来的数据，并进行数据分析，根据传感器的位置和泄漏信号的强度、持续时间等信息，确定泄漏的位置和严重程度。
数据分析系统可以根据需要进行实时监测、离线分析和报警提示等操作，为运维人员提供准确的信息和决策支持。
1. 高灵敏度：漏磁式智能检测技术能够实时、精确地检测到管道泄漏，对微小泄漏也能做出响应。
这对于防止泄漏问题的进一步扩大，保障管道运行安全具有重要意义。
2. 快速响应：漏磁式智能检测技术具有快速响应的特点，可以在泄漏发生后的很短时间内进行识别和定位。
这对于迅速采取措施，修复管道问题具有重要作用，降低了泄漏对周围环境和设备设施的危害。
3. 远距离检测：漏磁式智能检测技术能够远距离监测管道泄漏，无需接触管道表面，降低了对现场工作人员的风险。
远距离检测还提高了管道的可靠性和连续性，减少了人工巡检的频率和成本。
4. 数据分析：漏磁式智能检测技术通过数据分析系统对泄漏数据进行分析，可以提取出泄漏的相关信息，包括位置、严重程度等。
这为管道设备的修复和维护提供了重要的依据和参考。
5. 实时监测：漏磁式智能检测技术可以实时监测管道的泄漏情况，及时发出警报信号，通知运维人员进行处理。
漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用漏磁式智能检测技术是一种应用于输气管道的先进技术，它能够实时监测管道的磁场变化，从而精确地识别管道上的漏气问题。
随着我国天然气产量的不断增加，输气管道的安全问题日益引起人们的关注。
漏磁式智能检测技术的应用，不仅可以提高管道的安全性能，还可以帮助企业降低运维成本，提高输气效率。
本文将从技术原理、应用优势和发展前景三个方面对漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用进行介绍。
一、技术原理漏磁式智能检测技术利用了管道内的气体和磁场之间的关系。
当管道内发生泄漏时，管道周围的磁场会出现变化，漏磁式智能检测装置可以通过对磁场变化的监测和分析，快速准确地判断出管道是否存在泄漏情况。
这种技术不仅能够检测到明显的泄漏，还可以发现微小泄漏，从而实现对管道的全面监测和保护。
漏磁式智能检测技术主要由传感器、数据采集系统和数据分析系统组成。
传感器负责对管道周围的磁场进行实时监测，数据采集系统负责将监测到的数据传输至数据分析系统，数据分析系统则对传感器采集到的数据进行处理和分析，从而判断出管道是否存在泄漏，并给出相应的报警信号。
整个系统可以实现对输气管道的全天候监测，保障管道的安全运行。
二、应用优势1. 精准性高：漏磁式智能检测技术可以快速、精准地发现管道的泄漏情况，对于管道的安全管理具有非常重要的意义。
不仅可以及时发现明显泄漏，还能够对微小泄漏进行有效监测，大大提高了管道泄漏的发现率。
2. 数据全面：通过实时监测管道周围的磁场变化，漏磁式智能检测技术可以获得大量的数据，这些数据有助于对管道的运行状况进行全面的了解，及时发现问题。
3. 可靠性强：该技术采用了先进的传感器和数据分析系统，具有很高的可靠性和稳定性，能够在各种复杂环境条件下正常工作，为管道的安全运行提供了强有力的保障。
4. 成本低：相比传统的管道监测技术，漏磁式智能检测技术的成本更低，在提高管道安全性的也有利于企业的经济效益。
5. 智能化管理：漏磁式智能检测技术具有智能化管理的特点，可以实现全自动监测和报警，减轻了人工管理的压力，也提高了工作效率。
城镇燃气管道中漏磁检测技术的应用摘要：近年来，我国的城镇化进程有了很大进展，燃气管道建设在城镇建设中，是一项非常重要的内容。
目前在诸多检测技术中，管道漏磁检测技术是国内外油气长输管道内检测领域普遍应用的检测技术，但在城镇燃气管道中的应用却是少之又少。
本文首先分析了漏磁检测技术原理，其次探讨了漏磁检测技术在燃气管道检测中的应用，以供参考。
关键词：漏磁检测；城镇燃气；管道完整性管理引言20世纪30年代，国外已有科研人员对漏磁检测技术进行理论研究，而国内漏磁检测技术理论研究工作是从20世纪80年代逐步开展的。
虽然国内漏磁检测技术理论研究起步较晚，但是经过科研人员的深入学习和不断探索，相关研究工作已经有了较大发展，取得了大量、全面、可靠的研究成果，已达到国际较高水平。
1漏磁检测技术原理漏磁检测技术是基于铁磁管材具有高磁导率，当管道在外加磁场的作用下被磁化时，其表面或者近表面的缺陷就会形成漏磁场，然后通过检测漏磁场的变化而确定缺陷位置及范围大小这一原理研发而成。
若管道内没有缺陷，则管道内的磁感应线会被约束在管壁中且均匀分布，几乎没有磁场存在；若管道的管壁存在缺陷，则其磁导率就会变小，磁阻增大，磁感应线会发生变形，一些磁感应线便会穿过管壁产生漏磁场，再通过磁感应传感器接收漏磁场信号，并传入计算机系统中进行进一步的分析，明确缺陷位置、宽度及深度。
漏磁检测技术应用过程中，漏磁检测器是最重要的设备。
漏磁检测器通常为节状结构并且各节之间均是通过万向节进行连接，这样可以更顺利地通过管道弯头。
漏磁检测器的动力节上安装有略大于管道内径的橡胶碗，这样可以消除管道介质流动阻力的不利影响，从而使漏磁检测器在管道中更加顺畅地前进。
而在测量节上布置有数十个甚至上百个磁敏探头，且每个探头中都包括几个不同的检测通道用来检测不同方向上的漏磁场。
且探头排列得越紧密则缺陷处漏磁场检测的结果越准确、完整。
2漏磁检测技术在燃气管道检测中的应用2.1检测方式优化漏磁检测是长输管道在线检测常用的无损检测手段，但其清晰度不高。
漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用漏磁式智能检测技术是一种新型的管道智能监测技术，可用于输气管道的检测。
基于漏磁式智能检测技术，可以对输气管道的工作状态进行实时监测，及时发现管道故障和泄漏情况，提高安全性和可靠性。
下面主要从漏磁式智能检测技术的原理、应用、优点等方面来论述该技术在输气管道上的应用。
漏磁式智能检测技术通过测量管道周围的磁场强度来判断管道是否出现异常情况，如泄漏或者其他故障。
在输气管道中，磁场强度随着管道传输的气体流量和压力的变化而发生变化，当管道出现泄漏时，泄漏点周围的磁场强度将发生明显的变化，漏磁式智能检测技术可以通过对磁场强度进行监测，快速准确地检测出管道出现故障的位置和程度，及时采取措施进行修复。
漏磁式智能检测技术在输气管道上的应用可以实现快速准确地检测管道的工作状态，及时发现管道故障和泄漏情况，提高安全性和可靠性。
具体应用包括以下几个方面：1. 动态监测管道运行状态漏磁式智能检测技术可以实时监测管道的运行状态，包括管道气体流量、压力等参数，及时发现异常情况并给出报警，避免管道出现严重故障。
2. 记录管道运行历史漏磁式智能检测技术可以记录管道的运行历史，包括管道运行时间、流量、压力等参数，有利于管道运行数据的分析和评估，提高管道运行效率和安全性。
3. 监测管道泄漏情况漏磁式智能检测技术可以实时监测管道周围的磁场强度，快速准确地检测出管道泄漏情况，及时采取措施进行修复，减少泄漏对环境和人身安全造成的危害。
4. 预防管道事故发生1. 非侵入性检测：漏磁式智能检测技术不需要对管道进行拆卸或者改造，不对管道的原始结构造成损伤，有利于保护管道的完整性。
2. 高精度检测：漏磁式智能检测技术可以精确地监测管道周围的磁场强度变化，在检测管道泄漏和故障方面具有高精度和高准确性。
收稿日期:2005-08-20基金项目:国家自然科学基金仪表专项基金资助项目(60327001)作者简介:杨理践(1957-),男,湖南长沙人,教授. 信息科学与工程 文章编号:1000-1646(2005)05-0522-04 【特邀】管道漏磁在线检测技术杨理践(沈阳工业大学信息科学与工程学院,沈阳110023)摘 要:管道是石油和天然气长距离输送的主要方式.漏磁检测技术是管道在线检测的主要方法.介绍了管道在线漏磁检测系统的研究背景、检测原理以及检测系统的基本结构.为适应大管径管道的检测要求及提高检测精度,利用一阶差分及嵌入式零树编码的方法对管道漏磁检测数据进行压缩,并得到了较为满意的压缩比.研究了基于FPG A 和DSP 的管道漏磁在线检测系统.应用有限元法分析研究了漏磁信号的特点,应用神经网络及多传感器数据融合技术对管道缺陷进行智能识别.关 键 词:漏磁;现场可编程门阵列;数字信号处理器;嵌入式零树编码;神经网络;数据融合中图分类号:T M 153 文献标识码:AH igh precision pipeline Magnetic Flux Leakage on 2line inspection technologyY ANGLi 2jan(School of In formation Science and Engineering ,Shenyang University of T echnology ,Shenyang 110023,China )Abstract :Pipeline is the main manner of long distance transportation of oil and natural gas.Magnetic Flux Leakage (MF L )detecting technology is the main method of on 2line inspection.In this paper we introduced the research back 2ground ,inspection principle and the basic structure of inspection device of high precision on 2line MF L inspection system which owned self 2determination in formation property right.In order to fit the detecting demand for pipeline which having bigger diameter and im prove the measurement accuracy ,one order difference method and embedded ze 2ro coding method were applied to com press the MF L data which obtained a satis fied com pression rate.The new on 2line MF L inspection system is developed and designed based on FPG A and DSP.Characteristics of MF L signal has been studied by adopting Finite 2element analysis approach and neural netw ork and multi 2sens ors data fusion technol 2ogy has been em ployed to recognize the pipeline defect intelligently.K ey w ords :MF L ;FPGA;DSP;embedded zero tree ;neural netw ork;data fusion 长输管道是石油、天然气运输的主要方式.油气管道输送的基本要求是安全、高效.然而由于腐蚀、磨损、意外损伤等原因导致的管线泄漏事故时有发生.一旦未能及时发现并采取必要措施,不仅会造成能源浪费、经济损失,而且会严重污染环境甚至危及人身安全.为防止事故造成的损失,必须定期进行管道检测,发现管道缺陷,并且获得其位置、类型、程度等精确信息,从而为管道的安全评价、寿命预测、检修维护等提供可靠依据.管道检测是一个涉及多学科领域的研究项目,具有大量的理论研究问题和工程技术问题.在漏磁、超声、涡流等检测技术方法中漏磁检测技术是应用广泛、技术成熟的铁磁性管道缺陷检测技术,它适于多种传输介质,对铁损失等常见的管道缺陷有很好的检测效果.漏磁检测的基本原理是通过导磁磁化管壁,在管道缺陷处由于磁场畸变会形成漏第27卷第5期2005年10月沈 阳 工 业 大 学 学 报Journal of Shenyang University of T echnologyVol 127No 15Oct.2005磁场,通过磁敏元件探测漏磁场分布范围、强度并进行数字信号处理,确定缺陷信息[1,2].管道在线检测技术在国际上属于垄断技术,目前仅有几家公司掌握这种技术,且管道在线检测设备在世界上能够是不出售的产品,仅作为检测服务,价格十分昂贵.我国高度关注智能PIG 技术的发展,跟踪此项目已有二十多年.但是由于引进设备技术上现已落后,在检测精度、检测方式、设备结构、数据处理方式等方面与当前技术要求均有较大的差距,已无法满足当前技术发展的需求.本文研究了大量的理论问题和工程技术问题,在检测原理、计算机数据处理等环节上取得了突破性进展,完成了多重多维漏磁探伤、高速大容量数据处理存储、里程定位、管道运行、机械制造、数据分析处理等相关技术,掌握了管道漏磁在线检测的全部技术关键,成功的研制出高精度管道在线检测系统.填补了国内市场同类产品的空白,在系统的性能指标上达到了国外目前产品的同等水平.该设备的研制成功,使中国成为世界上能够进行管道漏磁在线检测研究、制造、服务的少数国家之一.1 高精度管道漏磁在线检测系统的工作原理及基本结构1.1 漏磁检测的基本原理漏磁法通过测量被磁化的铁磁材料表面泄漏的磁场强度来判定工件缺陷的大小,其原理如图1所示.图1 漏磁检测原理Fig.1 The principle of MF L inspection 若被测工件表面没有缺陷且内部无夹杂物,从原理上讲磁通将全部通过被测工件(如图1a ),若存在缺陷,会导致缺陷处及其附近的磁阻增加,而使缺陷附近的磁场发生畸变(如图1b ).它们可以分为三部分:①大部分磁通在工件内部绕过缺陷;②少部分磁通穿过缺陷;③部分磁通离开工件的上下表面,经空气绕过缺陷.第三部分就是所谓的漏磁通.可以通过霍尔元件或移动的感应线圈测量得到,其信号强弱与缺陷的严重程度有密切关系.在高精度管道漏磁在线检测系统中通过永磁铁在管道上建立磁化回路,并使管壁达到磁饱和,在有缺陷的情况下管壁两侧的磁场分布将产生变化,通过沿管道内管壁周向排列的霍尔探头阵列测得磁场变化,即漏磁信号,以此确定缺陷信息.1.2 管道漏磁在线检测装置的基本结构与工作原理高精度管道漏磁在线检测系统由高精度管道漏磁在线检测装置、里程标定装置和数据分析处理系统三部分组成.管道漏磁在线检测装置结构示意图如图2所示.图2 高精度管道漏磁检测装置Fig.2 The pipeline MF L inspection device with high res olution325第5期杨理践:管道漏磁在线检测技术 高精度管道漏磁在线检测装置是在管道中运行的部分,它应用漏磁检测原理,以管道输送介质为行进动力,对管道进行在线直接无损检测.由动力节、测量节、记录节、电池节四部分构成.节间采用万向节软连接.测量节包括磁化装置和霍尔探头.磁化装置包括永磁铁、衬铁和钢刷.其功能主要是对被测管壁进行磁化,使管壁内产生磁通.霍尔探头内装有霍尔元件,前级放大电路由不导磁钢铸成,前部与霍尔元件及管壁相连处为高导磁耐磨材料,整个探头完全封闭.利用霍尔元件就可以测量漏磁通.记录节为测量系统的核心部分.它完成对所有部件的控制和数据保存.里程标定装置由管道外标记标定、管道内外时间同步标定和行走轮记录组成,完成缺陷位置的确定.数据分析系统是由数据格式处理软件、初步分析软件、人工判读软件、数据管理软件组成,生成最终的检测结果.管道内的漏磁信号被绘成色图,可以很直观地从色图上察看缺陷及腐蚀程度.并能从里程的显示来判定缺陷及腐蚀所在的位置,作为检测或评估管道寿命的依据[3～5].2 基于DSP 和FPG A 的管道漏磁在线检测技术的研究 漏磁场检测的数据量非常庞大.要提高系统的探伤精度,需要进一步增加探头排列密度,减小采样时间间隔.然而,目前检测系统的数据存储速度和存储容量都已接近极限.传统的漏磁检测器都是采用嵌入式CPU 作为检测器的主控制器,使用软件完成数据采集、处理、存储等操作.是采用嵌入式CPU 作为检测器的主控制器,使用软件完成数据采集、处理、存储等操作.当采用较低频率的CPU 时,能耗小,但处理能力差,很难实时完成大量的数据处理操作.采用更高主频的CPU ,能耗大,而且主板几何尺寸增大,由于管道漏磁检测器是在管道内工作,受限于检测器的直径和长度,系统的设计非常困难.因此一方面必须研究合适的漏磁检测数据压缩方法,降低系统对数据存储速度和存储容量的要求,另一方面必须对现有设备进行改进.在对管道漏磁检测数据的各种压缩方法进行详细的探讨的基础上,对基于差分变换后的嵌入式零树编码进行了较深入的研究.嵌入式零树编码以其压缩比高、占用资源少、算法易于编制等优点广泛地应用于图像数据压缩处理领域中.研究表明,基于差分嵌入式零树编码的方法对管道漏磁检测数据进行压缩得到了较为令人满意的压缩比.FPG A (Field -Programmable G ate Array 现场可编程门阵列)是近年来广泛应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件,由于其具有高集成度、高速、在系统可编程等优点,为解决系统级设计问题提供了新的平台[7].DSP (Digital Signal Process or 数字信号处理器)以其精度高、可靠性强、集成度高、接口方便、灵活性好、保密性好等有点广泛的应用于数字信号处理的各个领域[8].基于FPG A 和DSP 的管道漏磁在线检测系统的设计结构如图3所示.图3 基于DSP 和FPG A 的新型管道漏磁在线检测系统结构图Fig.3 The new MF L on 2line inspection system structure based on DSP and FPG A 该系统由多通道采样控制单元、数据处理单元、存储控制单元三部分构成.其中多通道采样控制单元的主芯片是FPG A ,FPG A 产生A/D 采样时序和通道选择信号,检测数据通过多路模拟开关经A/D 转换后,进入FPG A 的数据缓存单元.再由数据缓存单元经DSP 的HPI 口进入数据处理单元425 沈 阳 工 业 大 学 学 报第27卷DSP.数据处理单元对采样数据进行差分处理,处理后的数据经过嵌入式零树编码进行编码,编码后的数据被存储控制单元存进硬盘.该设计较好地解决了系统体积、功耗和处理能力之间的矛盾.3 管道漏磁检测信号处理的研究管道漏磁检测数据的处理一直是管道检测领域的难点与热点.由于实际管道缺陷的形状是千变万化的,且同一形状的缺陷在不同的测量条件下其漏磁检测信号也大不相同,这就给缺陷的鉴别带来了很大困难.本文主要在以下几个方面进行了研究.3.1 有限元技术在管道漏磁检测中的应用利用有限元分析软件ANSY S,建立了管道漏磁检测装置的有限元模型,研究了不同位置、不同形状、不同尺寸的管道缺陷漏磁场特点及其与漏磁检测信号的关系,研究了各种因素对漏磁检测信号的影响,为缺陷的准确识别提供了依据.利用有限元模型对漏磁检测装置进行了优化设计,实现了检测装置的小型化.3.2 基于神经网络的管道缺陷的智能识别由于神经网络具有非线性映射、自适应学习等特性,使得它在模式识别、智能信息处理以及故障检测与诊断等领域的应用有着广阔的前景.在无损检测领域,基于神经网络的缺陷定量识别技术的研究也已经取得了一些成就.本文对基于神经网络的管道漏磁检测信号处理进行了研究,实现了缺陷断面的二维重建,可较为精确地识别缺陷的深度和宽度.3.3 多传感器数据融合的应用多传感器数据融合研究利用多个传感器获得的多种信息,得出对环境或对象特征的全面、正确的描述.管道漏磁检测装置经常使用多达上千个传感器来检测漏磁信号,多传感器数据融合的应用可以提高检测系统的精度和可靠性,增加系统的可信度.4 结 语基于FPG A和DSP的管道漏磁在线检测系统和基于差分嵌入式零树编码的数据实时压缩技术以及基于神经网络和多通道数据融合的信号处理技术将使高精度漏磁在线检测系统的探伤和判伤性能达到国际领先水平,进一步巩固在管道检测技术研究领域的领先优势,进一步确立了在该研究领域的国际地位.参考文献:[1]丁中平.无损检测中的漏磁检测法原理与实践[J].电测与仪表,1995,32(6):15-18.(Ding Z J.MF L principle and practice in NDT[J].E lec2 tronic measurement and appearance,1995,32(6):15-18.)[2]余浩然.漏磁通法油气管道在役检测技术[J].实用测试技术,1997,23(5):1-9.(Y u H R.On-line oil and gas measurement in MF L[J].Applied Measurement T echnology,1997,23(5):1-9.) [3]杨理践,王玉梅,冯海英.智能化管道漏磁检测装置的研究[J].无损检测,2002,24(3):100-102.(Y ang L J,Wang Y M,Feng H Y.Research on intelligent pipeline MF L equipment[J].NDT,2002,24(3):100-102.)[4]K atragadda G,Lord W,Sun Y S,et al.Alternative magneticflux leakage m odalities for pipeline inspection[J].IEEE T ransactions on Magnetic,1996,32(3):1581-1584. [5]Mandayam S,Udpa L,Udpa S S,et al.Invariance trans for2mations for magnetic flux leakage signals[J].IEEE T rans2 actions on Magnetics,1996,32(3):1577-1580.[6]T ham W,W ooley S.T he detection and segmentation of pipelineins pection features for diagn ostically lossless data com pression [J].IST/SPIE E lectronic Imaging,200121-26January2001, S an Jose,C alifornia,US A.[7]徐欣,于红旗,易凡,等.基于FPG A的嵌入式系统设计[M].北京:机械工业出版社,2005.(Xu X,Y u H Q,Y i F,et al.Imbedded system design based on FPG A[M].Beijing:China Machine Press,2005.) [8]王念旭.DSP基础与应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.(Wang N X.Design on DSP basic and application[M].Beijing:Beihang University Press,2001.)(责任编辑:李 革 英文审校:王溪波)525第5期杨理践:管道漏磁在线检测技术 。
