專利名稱：：通徑儀的計程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種管道檢測裝置，特別是涉及一種通徑儀的計程方法。技術(shù)背景通徑儀是檢測管道變形的重要設(shè)備，也稱管道變徑檢測器，其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示，通徑儀的外面為圓柱形的殼體(1)，在殼體(1)內(nèi)設(shè)置有電子系統(tǒng)倉(4)，電子系統(tǒng)倉(4)內(nèi)安裝有用于采集、處理和記錄信號的電子系統(tǒng)(圖中未示)，電子系統(tǒng)中的位移傳感器通過機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)與傘架(2)聯(lián)接，通徑儀端頭外部固定有皮碗(3)，呈喇叭形結(jié)構(gòu)，在殼體(1)的外側(cè)均布有多個計程輪(6)，計程輪(6)通過電纜與電子系統(tǒng)連接，在殼體(1)頭部內(nèi)安裝有地面標(biāo)記器信號接收天線(5)，地面標(biāo)記器信號接收天線(5)通過電纜與電子系統(tǒng)連接。通徑儀檢測到的管道變形信息，必須能夠準(zhǔn)確定位才有意義，定位精度要求小于1%。，即檢測1公里管道，檢測到的缺陷所在的位置與實際位置的距離必須小于Lm。因此，在通徑儀內(nèi)部必須攜帶一套高精度的計程系統(tǒng)。計程系統(tǒng)與其變徑檢測系統(tǒng)協(xié)同工作，在檢測管徑變形的同時記錄通徑儀當(dāng)前位置與起始點(diǎn)的距離，整個通徑儀的電子系統(tǒng)如圖2所示，主要包括接收來自計程輪的計程脈沖信號、進(jìn)行處理，并將處理后的信號傳送給主控制器的計程系統(tǒng)；準(zhǔn)確記錄通徑儀電子系統(tǒng)從啟動時起的運(yùn)行時間，并將該時間信息傳送給主控制器的時鐘；接收并處理放置在管道外的地面標(biāo)記器發(fā)出的無線電信號，并將處理后的信號傳送給主控制器的地面標(biāo)記器信號接收模塊；接收并處理來自位移傳感器發(fā)出的管道變徑信號，并將處理后的信號傳送給主控制器的變徑信號處理模塊；接收主控制器發(fā)送的計程信息、時間信息、變徑信息和地面標(biāo)記信息，并按照一定的格式存儲到非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)；以及用于協(xié)調(diào)計程系統(tǒng)、地面標(biāo)記器信號接收模塊、時鐘及變徑信號處理模塊的工作，并接收它們發(fā)送的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理之后發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的主控制器。計程系統(tǒng)一般由計程輪完成計程工作。其基本原理是當(dāng)通徑儀運(yùn)行時，計程輪緊貼在管道內(nèi)壁上，隨著通徑儀的運(yùn)行而轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一定角度(可以根據(jù)該角度換算成一定的距離)，計程輪就發(fā)出一個脈沖給計程系統(tǒng)，計程系統(tǒng)根據(jù)脈沖的個數(shù)計算計程輪轉(zhuǎn)過的距離，進(jìn)而計算通徑儀行走的距離。但是，只靠一個計程輪是很不可靠的，這是因為第一，在只有一個計程輪的情況下，一旦在運(yùn)行過程中計程輪發(fā)生故障，如卡死時，計程輪無輸出，則后面的里程將不被記錄；而當(dāng)計程輪輸出的脈沖輸出不正常時(時多時少)，則后面記錄的里程將不正確。第二，當(dāng)通徑儀運(yùn)行到有三通的管道處時，一旦計程輪落入其中將很快停止轉(zhuǎn)動，進(jìn)而三通段的距離將不被記錄，會導(dǎo)致較大計程誤差，第三，若計程輪在轉(zhuǎn)動過程中偶然發(fā)生打滑，打滑時計程輪是滑動而不是轉(zhuǎn)動，進(jìn)而在滑動過程中不輸出計程脈沖，該處距離不被記錄，增大計程誤差；第四，由于計程輪是緊貼在管道內(nèi)壁上，在長距離、工作環(huán)境惡劣的管道中運(yùn)行時，容易發(fā)生磨損或出現(xiàn)缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致原有的計程輪轉(zhuǎn)過角度與其所代表的距離關(guān)系發(fā)生變化，增加計程誤差。因此，在計程系統(tǒng)中采用多計程輪結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)實時監(jiān)視各路計程輪，從中實時選出工作正常的計程輪進(jìn)行跟蹤計程，即使有一個不正常，也可以從其他計程輪獲得正確的計程脈沖，由此可以大大減小誤差。傳統(tǒng)的優(yōu)選方法是在檢測到各計程輪之間出現(xiàn)的速度差達(dá)到某個閾值后，從中直接選出速度最快的(一般認(rèn)為速度最快的是丟失脈沖最少的)，然后切換到跟蹤該最快的計程輪。但是，若閾值選取過小就會發(fā)生頻繁切換，由于每次切換時一般會丟失1到2個計程脈沖，如此長距離工作會導(dǎo)致丟失大量計程脈沖信號，增大計程誤差，而過大就會滯后一段時間才切換，這樣也會丟失大量計程脈沖。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種測量誤差較小的通徑儀的計程方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種通徑儀的計程方法，包括以下步驟1)開始時，系統(tǒng)間隔一段時間測量一次各路計程輪輸出的脈沖頻率，分別為fl，f2，...，fn;2)設(shè)在初始時刻跟蹤1號計程輪，此時各輪之間的速度差均為0，在tx時刻獲取所有計程輪輸出的脈沖頻率fUf2x...，fnx，用未正在跟蹤的計程輪脈沖頻率減去正在跟蹤的計程輪的脈沖頻率Hx，即f2x-flx，f3x-fl...，fnx-flx，計算新的速度差變化惡化值，pix=(tx-tx—JX(fix-fix)XA+pin，其中A為系數(shù)，x為》1的整數(shù)，t。二0，piH為之前累計的速度差惡化值，初始時其值為O，如果pL〈0，則將pix賦值為0，重新累計速度差惡化值；如果pi,〉閾值，則切換跟蹤計程輪為i號計程輪，且所有pL清零；如果0〈pL〈閾值，則繼續(xù)跟蹤l號計程輪。本發(fā)明的通徑儀的計程方法，在出現(xiàn)速度差后并不是立即切換跟蹤的計程輪，而是有一定的動作時間，該時間的長短是由速度差的惡化情況決定的，速度差惡化越嚴(yán)重動作時間就越短。這樣就避免了由速度差波動而導(dǎo)致頻繁切換跟蹤的計程輪而丟失計程脈沖的誤差，從而提高了測量的準(zhǔn)確度。圖1為本發(fā)明中的通徑儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中的通徑儀的電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明的通徑儀的計程方法的流程圖；圖4為本發(fā)明的通徑儀的計程方法中速度差惡化曲線圖。其中1:殼體2:傘架3:皮碗4:電子系統(tǒng)5:地面標(biāo)記信號接收天線6:計程輪具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的通徑儀的計程方法進(jìn)行詳細(xì)說明。圖3為本發(fā)明的通徑儀的計程方法的流程圖。如圖所示，本發(fā)明的通徑儀的計程方法包括以下步驟在開始時，系統(tǒng)間隔一段時間測定一次各計程輪的脈沖頻率。設(shè)在初始時刻跟蹤l號計程輪，此時，由于各計程輪的速度均為O，所以，它們之間的速度差均為0(SIO)。在仁時刻獲取所有計程輪輸出的脈沖頻率f"…，fm，該頻率大小代表計程輪轉(zhuǎn)動的快慢(Sll)，用未正在跟蹤的計程輪的脈沖頻率減去正在跟蹤的i號計程輪的脈沖頻率fL，即f2rfl，f:、-fib...，fm-fl(S12)。然后利用公式pix=(tx-t「》X(fifflx)XA+piH計算出每個計程輪當(dāng)前的速度差變化惡化值(S13)，式中i號計程輪在tx時刻的速度差變化惡化值；t:時間；A:系數(shù)，該參數(shù)由管道直徑，計程輪直徑等參數(shù)決定，且其值為正數(shù)；X:為^1的整數(shù)；PL—1:在tj寸刻之前累計的速度差變化惡化值。在t,時刻，pi,=(t「t。)*(fi,-fU*A+pi0由于初始時，t。=0，pi。=0，所以piFttX(fi「flJXA。比較ph是否小于0(S14),若則將piX0，則將pi,賦值為0，重新累計速度差惡化值(S15)，這是因為fL比fL小了很多，顯然應(yīng)繼續(xù)跟蹤1號計程輪(SIO)。如果某個fii-fL突然變化很大，例如f2i-fh的值很大，則得到一個很大的p2,值，判斷p2,是否大于閾值(該值同樣有管道直徑，計程輪直徑，計程輪上傳感器間距等參數(shù)決定)(S16)，如果p2》閾值，則將所有p2i清零并切換跟蹤2號計程輪(S17)，重復(fù)上述計程方法(S18)。如果(KpiX閾值，則繼續(xù)跟蹤1號計程輪(SIO)。在繼續(xù)跟蹤l號計程輪的情況下，經(jīng)過時間t后，在t2時刻測得各輪輸出的脈沖頻率fl,，f22，...，fn2(SL)，用未正在跟蹤的計程輪的脈沖頻率減去正在跟蹤的1號計程輪的脈沖頻率fl2，即f22-fl2，f32-fl2，...，fn2-fl2(S12)，然后計算t,時刻的速度差惡化值，g卩pi2二(t廣tj*(fi2-fl2)*A+piln同樣，若pL〈0(S14),則將pi2賦值為0(S15);若pi》閾值，則切換跟蹤i號計程輪，且所有pL清零；若0〈pi2〈閾值，則繼續(xù)跟蹤l號計程輪。pi的變化曲線如圖4所示，在出現(xiàn)速度差后，系統(tǒng)并不是立即切換跟蹤的計程輪，而是有一定的動作時間，該時間的長短是由速度差的惡化情況決定的，速度差惡化越嚴(yán)重動作時間就越短。這樣就避免了由速度差波動而導(dǎo)致頻繁切換跟蹤的計程輪而丟失計程脈沖的誤差。上述的A值和閾值的確定方法如下為提高運(yùn)算的實時性，采用雙字節(jié)整數(shù)運(yùn)算，閾值一般設(shè)成60000左右的整數(shù)。時間t以毫秒為單位，頻率以Hz為單位，A的下限為l，上限需要根據(jù)工程中實際的極限情況進(jìn)行計算，例如在一次檢測工程中計程輪的輸出頻率最大為1000Hz，則極限情況就是在lms內(nèi)頻率差達(dá)到1000Hz，故根據(jù)惡化公式進(jìn)行逆運(yùn)算，A=60000/(lX1000)-60,因此A的范圍就是1到60。若選用的閾值不同、運(yùn)算單位不同則可以進(jìn)行適當(dāng)修改。確定A的范圍之后，可以通過實際的管道進(jìn)行多次實驗來確定A值，也可以通過仿真實驗來確定A值。每一次實驗選用不同的A值，這些值是在A的范圍內(nèi)等間隔分布的。根據(jù)實驗結(jié)果可以初步確定最優(yōu)的A值，若需要更高的精度，則可以在該A值附近進(jìn)行微量調(diào)整繼續(xù)實驗。采用本發(fā)明的計程方法后，進(jìn)行人工模擬實驗，即用通徑儀仿真系統(tǒng)發(fā)出多路信號模擬不同的計程輪所發(fā)出的脈沖，且通過設(shè)定將仿真系統(tǒng)發(fā)出的信號頻率時常發(fā)生不同的變化，以模擬通徑儀運(yùn)行速度不均勻，在管道中遇到打滑點(diǎn)和三通等工況。最后通過己發(fā)出的數(shù)據(jù)和計程系統(tǒng)檢測到的距離進(jìn)行比較得到如下數(shù)據(jù)表l實驗數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表中的數(shù)據(jù)可以看出，采用本發(fā)明的計程方法后，檢測到的距離與實際距離的誤差大大縮小，從而顯著提高了檢測精度。權(quán)利要求1.一種通徑儀的計程方法，其特征在于包括以下步驟1)開始時，系統(tǒng)間隔一段時間測量一次各路計程輪輸出的脈沖頻率，分別為f1，f2，...，fn；2)設(shè)在初始時刻跟蹤1號計程輪，此時各輪之間的速度差均為0，在tx時刻獲取所有計程輪輸出的脈沖頻率f1x，f2x...，fnx，用未正在跟蹤的計程輪脈沖頻率減去正在跟蹤的計程輪的脈沖頻率f1x，即f2x-f1x，f3x-f1x，...，fnx-f1x，計算新的速度差變化惡化值，pix＝(tx-tx-1)×(fix-f1x)×A+pix-1，其中A為系數(shù)，x為≥1的整數(shù)，t0＝0，pix-1為之前累計的速度差惡化值，初始時其值為0，如果pix＜0，則將pix賦值為0，重新累計速度差惡化值；如果pix＞閾值，則切換跟蹤計程輪為i號計程輪，且所有pix清零；如果0＜pix＜閾值，則繼續(xù)跟蹤1號計程輪。全文摘要本發(fā)明公開了一種通徑儀的計程方法，包括1)開始時，系統(tǒng)間隔一段時間測量一次各路計程輪輸出的脈沖頻率，分別為f1，f2，…，fn；2)設(shè)在初始時刻跟蹤1號計程輪，此時各輪之間的速度差均為0，在t<sub>x</sub>時刻獲取所有計程輪輸出的脈沖頻率，計算新的速度差變化惡化值，pi<sub>x</sub>＝(t<sub>x</sub>-t<sub>x-1</sub>)×(fi<sub>x</sub>-f1<sub>x</sub>)×A+pi<sub>x-1</sub>，如果pi<sub>x</sub>＜0，則將pi<sub>x</sub>賦值為0，重新累計速度差惡化值；如果pi<sub>x</sub>＞閾值，則切換跟蹤計程輪為i號計程輪，且所有pi<sub>x</sub>清零；如果0＜pi<sub>x</sub>＜閾值，則繼續(xù)跟蹤1號計程輪。本發(fā)明的通徑儀的計程方法，避免了由速度差波動而導(dǎo)致頻繁切換跟蹤的計程輪產(chǎn)生的誤差，提高了測量的準(zhǔn)確度。文檔編號G01B21/10GK101216300SQ200810052060公開日2008年7月9日申請日期2008年1月14日優(yōu)先權(quán)日2008年1月14日發(fā)明者曾周末,李一博,王偉魁,靳世久申請人:天津大學(xué)