專利名稱：一種磁介質漏磁定位方法
技術領域：
本發(fā)明屬于工業(yè)焊接無損檢測技術領域，特別涉及一種磁介質漏磁定位方法。
背景技術：
微機技術的發(fā)展和高能鋰電池的出現(xiàn)，使長距離油氣輸送管道高效高質量檢測需 要的數(shù)字化、智能化、高性能管道爬行器相繼問世，在管道爬行器系統(tǒng)中，定位技術是一項 關鍵性技術，爬行器行進在幾百米甚至數(shù)千米長的封閉油氣管道中，要找到管道焊縫的位 置，并且要求精確定位、運行可靠、安全實用、便于操作，是有一定難度的，從國內外現(xiàn)有技 術爬行器的生產(chǎn)與實踐應用的情況表明，爬行器主要采用的定位系統(tǒng)有機械式、射線型和 攝像機型等定位系統(tǒng)，但它們都存在缺陷和不足機械式定位系統(tǒng)操作簡便，安全性能好， 但可靠性差；射線型定位系統(tǒng)可靠性好，定位精度高，但安全性能不佳，也不適合自動化檢 測的發(fā)展需要；而攝像機型定位系統(tǒng)一般造價昂貴，因此，尋找一種定位精度高、可靠性高、 安全性能好、操作簡便、成本低的定位系統(tǒng)，既是國內外爬行器生產(chǎn)廠家與有關科研單位需 要解決的問題，也是油氣管道實際檢測工作的迫切需要。

發(fā)明內容
為了解決當前爬行器定位方法存在的缺點，本發(fā)明提供一種磁介質漏磁定位方
法，通過采用磁介質漏磁定位的方法替代輻射定位的方法，以達到安全性好，定位精度高、
操作簡單的目的。
本發(fā)明檢測步驟如下 步驟1、將爬車放入管道口的起始位置，接收器固定在爬車上距離管道內壁10cm 處的高度，打開爬車電源，接收器上電，把發(fā)射器放置在管道垂直上方，打開發(fā)射器電源，調 整輸出信號值，直到接收器的兩個信號指示燈穩(wěn)定全亮； 步驟2、拿起發(fā)射器，在接收器的上方管道外壁由前向后移動或由后向前移動，接 收器離管道內壁的距離保持不變，確定發(fā)射值，按發(fā)射器鍵盤鎖定鍵，鎖定各項參數(shù)；
步驟3、獲取定位距離，確定發(fā)射器距焊縫的距離，其中爬行車長為L3，射線管的 射線區(qū)到車前端長為L2，爬車停的位置距管道口的距離為Ll，發(fā)射器所放的位置距管道口 距離為L5，發(fā)射器在距焊縫的距離為L4 = Ll+L3+L2-L5 ;
步驟4、測量Ll和L5，得到發(fā)射器距焊縫的距離L4。 其中發(fā)射器包括主控單元、信號輸出單元、功率放大單元、發(fā)射線圈、反饋采集單 元、反饋信號調理單元、反饋線圈和專用鍵盤；其中主控單元分別連接專用鍵盤、反饋采集 單元和信號輸出單元，信號輸出單元連接功率放大單元，功率放大單元連接發(fā)射線圈，反饋 采集單元連接反饋信號調理單元，反饋信號調理單元連接反饋線圈。 其中接收器包括主控單元、環(huán)境溫度采集單元、信號強度指示單元、信號調理單 元、信號采集單元、指令輸出單元、信號放大單元和接收線圈；其中主控單元分別連接信號 強度指示單元、指令輸出單元、環(huán)境溫度采集單元和信號采集單元，信號采集單元和信號強度指示單元同時連接信號調理單元，信號調理單元連接信號放大單元，信號放大單元連接 接收線圈。 本發(fā)明的優(yōu)點取代了以往具有強放射性的指令定位源，確保了高精度和高可靠 性，采用了對人體無害的低頻小功率磁場，安全性能好，操作簡便、成本低，適合大范圍推廣。



I
1是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用裝置結構2是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器方框3是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用接受器方框4是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器電原理5是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器主控單元電原理6是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器信號輸出單元電原理7是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器功率放大單元電原理8是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器發(fā)射線圈電原理9是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器反饋線圈電原理IO是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器反饋信號調理單元電原理
一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器反饋采集單元電原理圖 一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器專用鍵盤電原理圖； 一種磁介質漏磁定位方法所用接收器電原理圖； 一種磁介質漏磁定位方法所用接收器主控單元電原理圖； 一種磁介質漏磁定位方法所用接收器接收線圈電原理圖； 一種磁介質漏磁定位方法所用接收器信號放大單元電原理圖 一種磁介質漏磁定位方法所用接收器信號調理單元電原理圖 一種磁介質漏磁定位方法所用接收器信號采集單元電原理圖 一種磁介質漏磁定位方法所用接收器環(huán)境溫度采集單元電原理
20是本發(fā)明一種磁介質漏磁定位方法所用接收器指令輸出單元電原理-種磁介質漏磁定位方法所用接收器信號強度指示單元電原理
一種磁介質漏磁定位方法所用接收器供電電源電原理圖； 一種磁介質漏磁定位方法所用發(fā)射器主控單元程序流程圖 一種磁介質漏磁定位方法所用接收器主控單元程序流程圖 1中1發(fā)射器，2接收器，3焊縫，4爬車，5射線管，6射線區(qū)。圖ll是本發(fā)明圖12是本發(fā)明圖13是本發(fā)明圖14是本發(fā)明圖15是本發(fā)明圖16是本發(fā)明圖17是本發(fā)明圖18是本發(fā)明圖19是本發(fā)明
圖；圖20是本發(fā)明圖21是本發(fā)明
圖；圖22是本發(fā)明圖23是本發(fā)明圖24是本發(fā)明
具體實施例方式
步驟1、將爬車4放入管道口的起始位置，接收器2固定在爬車上，調節(jié)位置到距 離管道內壁10cm處的高度，打開爬車4電源，使接收器2上電。把發(fā)射器1放置在管道上 方、與接收器2保持垂直，打開發(fā)射器1電源，通過觀察接收器2的指示燈狀態(tài)，調整發(fā)射器 1輻射功率的大小，直到接收器2的兩個信號指示燈穩(wěn)定全亮，即使得當前狀態(tài)下的發(fā)射 器1與接收器2達到完全匹配。例如接收器2的"停車閾值"=70、當輸出功率穿過管道 后的漏磁強度等于70時，等于"停車閾值指示燈"點亮； 步驟2、拿起發(fā)射器1，調整發(fā)射器1輸出功率，在接收器2的上方管道外壁由前向 后移動或由后向前移動，接收器1離管道內壁的距離保持不變，確定發(fā)射值，按下發(fā)射器1 面板上的"鎖定"鍵，鎖定發(fā)射磁場信號的功率值，使發(fā)射器1整體電路進入閉環(huán)工作狀態(tài)；
步驟3、計算焊縫3與發(fā)射器1的準確長度若爬車4長為L3，射線管5的射線區(qū) 6到車前端長度為L2，爬車4停的位置距管道口的距離為Ll ，發(fā)射器1所放的位置距管道口 距離為L5 ;得到發(fā)射器1距焊縫的距離L4 = Ll+L3+L2-L5 ; 步驟4、測量Ll和L5，得到發(fā)射器1距焊縫3的距離L4.實際工作中只需測量Ll 和L5，其它尺寸均為固定值，在管道外的焊縫3處確定好要停車的準確位置，將發(fā)射器1準 確置于該處，等待爬車4的到來，接收器2電路識別并準確判斷發(fā)射器1的需停車位置后， 立即發(fā)出"停車"指令使爬車4停車。
該方法采用的發(fā)射器 其中發(fā)射器如圖2和圖4所示，包括主控單元、信號輸出單元、功率放大單元、發(fā)射
線圈、反饋采集單元、反饋信號調理單元、反饋線圈和專用鍵盤；主控單元分別連接專用鍵
盤、反饋采集單元和信號輸出單元，信號輸出單元連接功率放大單元，功率放大單元連接發(fā)
射線圈，反饋采集單元連接反饋信號調理單元，反饋信號調理單元連接反饋線圈。 主控單元如圖5所示，負責系統(tǒng)運算及控制，包括單片機IC1，晶振電路CY1、 C14、
C15，復位電路R19、C7，退耦電容C16 ; 信號輸出單元如圖6所示，負責信號產(chǎn)生，包括信號隔離及整形電路R20、U8、R15、 U12A、R27，數(shù)字電位器WR1、WR2，數(shù)字電位器隔離控制電路R21、R22、R23、R60、U9、U10、U11、 U13、 R24、 R25、 R26、 R61、 U12-BCDE、 R28、 R29、 R30、 R62，信號微分電路C4、 R18，信號強度轉 換電路R13、 U5、 R14、 R16、 C3、 C4、 R17、 Kl，退耦電容C17、 C18 ; 功率放大單元如圖7所示，負責信號波形功率放大，包括雙電源大功率音頻放大 器； 發(fā)射線圈如圖8所示，負責磁場功率信號輻射，包括L2 ;
反饋線圈如圖9所示，負責磁場強度采集，包括L1 ; 反饋信號調理單元如圖10所示，負責AC-DC變換及電壓調節(jié)，包括精密全波信號 整流濾波電路R1、R2、R3、R4、R5、R6、U1、RW1、C1 ; 反饋采集單元如圖11所示，負責A/D轉換，包括A/D轉換芯片U3、U4，輸入保護電
路D1 、 D2、 C2、 C3，基準電壓電路R8、 R9、 RW3、 Ql ，電池電壓采集電路R7、 RW2 ; 專用鍵盤如圖12所示，負責信號強度調節(jié)、管道選擇、狀態(tài)鎖定與解鎖、信號強度
數(shù)碼顯示、數(shù)顯對象切換。 發(fā)射器工作過程如圖23所示， —、開機后，系統(tǒng)自動進入默認工作狀態(tài)，主控單元通過單片機程序依次完成6項準備工作 1、通過信號輸出單元中的"數(shù)字電位器隔離控制電路"控制數(shù)字電位器WR1和WR2 的電阻值分別調整至50% ; 2、將單片機IC1輸出的TTL脈沖信號經(jīng)U8隔離和U12A整形后送給數(shù)字電位器 WR1和WR2，經(jīng)過分壓控制后送至功率放大器，驅動發(fā)射線圈向管道內輻射大功率低頻電磁 波； 3、通過反饋采集單元中的"A/D轉換電路"采集來自"反饋線圈"和反饋信號調 理單元"精密全波信號整流濾波電路"的反饋信號； 4、將采集到的反饋信號輸出顯示到鍵盤的數(shù)碼屏上，以反應發(fā)射線圈輸出電磁波 的輻射強度； 二、設定工作狀態(tài)通過操作鍵盤 1、通過按下"薄、中、厚"其中一個按鍵，來選擇管道管壁的薄厚，電路中即為控制 信號輸出單元中數(shù)字電位器WR1和WR2的電阻值大小來調整輸出信號的輸出頻率；
2、通過配合按下"增加、減小、粗調/細調"按鍵，來增加或減小輸出電磁波的輻射 強度； 3、通過按下"普通、增強"按鍵，來切換輸出電磁波的波形為普通的"微分輸出型"
還是超強狀態(tài)的"方波輸出型"(一般只有在非常厚的管道檢測中才用到)； 三、通過按下"V/1切換"按鍵，來切換要監(jiān)測的輸出電磁波功率的電壓值還是電流
值； 四、通過按下"鎖定/解鎖"按鍵，來鎖定系統(tǒng)處于"閉環(huán)自動工作狀態(tài)"還是"開 環(huán)人工調整工作狀態(tài)"，當鎖定時，主控單元為防止誤動，會將整個鍵盤上除了"鎖定/解鎖" 按鍵之外的其它按鍵以失效的狀態(tài)鎖定，直至再次按下"鎖定/解鎖"實現(xiàn)解鎖。另外，在 鎖定狀態(tài)時，主控單元會將反饋采集單元中采集到的數(shù)值與鍵盤設定的輸出數(shù)值進行比較 并實時調整，即進入"閉環(huán)自動工作狀態(tài)"。
該設備采用的接收器 其中接收器如圖3和圖13所示，包括主控單元、環(huán)境溫度采集單元、信號強度指示 單元、信號調理單元、信號采集單元、指令輸出單元、信號放大單元和接收線圈；其中主控單 元分別連接信號強度指示單元、指令輸出單元、環(huán)境溫度采集單元和信號采集單元，信號采 集單元和信號強度指示單元同時連接信號調理單元，信號調理單元連接信號放大單元，信 號放大單元連接接收線圈。 主控單元如圖14所示，負責系統(tǒng)運算及控制，包括單片機U4，晶振電路CY1、 C14、 C15，復位電路R15、C16，退耦電容C20 ; 接收線圈如圖15所示，負責接收空間的漏磁信號，包括Ll L4 ; 信號放大單元如圖16所示，負責放大由接收線圈采集到的微弱漏磁信號，包括放
大電路C5、R1、R2、R3、U1，退耦電容C17、C21 ; 信號調理單元如圖17所示，負責精密小信號全波整流濾波，包括R4、 R5、 C7、 U2、 C8、D1、D2、C9、R8、R9、C11、R6、C10、R10，退耦電容C18、C22 ; 信號采集單元如圖18所示，負責A/D轉換，包括A/D轉換電路C3、U3，精密基準電 壓電路R20、R18、R21、Q1 ;
環(huán)境溫度采集單元如圖19所示，負責環(huán)境溫度采集，包括U6、 R22 ; 信號指令單元如圖20所示，負責"停車"指令輸出，包括R16、 VI、 V2、 Kl、 R7 ; 強度指示單元如圖21所示，負責顯示"最低閾值"和"停車閾值"，包括U3-ACB、
R25、 R26、 R24、 R23、 Rll、 R14、 V3、 D5、 D6 ; 接收器工作過程，如圖24所示， —、信號采集 1、漏磁信號被"信號接收線圈"接收； 2、由"信號放大單元"放大； 3、經(jīng)由"信號調理單元"調理成直流信號； 4、由"信號采集單元"進行A/D轉換，成為數(shù)字信號； 5、送入"主控單元"進行運算處理與識別； 二、信號識別 1、程序中固化時，設定好預定的"最低閾值"、"停車閾值"和"停車閾值陷阱"；(例 如滿量程為0 255，則"最低閾值"=40、"停車閾值"=70、"停車閾值陷阱"=68 72); 2、若漏磁信號電壓幅值沒有超過"最低閾值"時，不予響應； 2、若漏磁信號電壓幅值超過"最低閾值"時，實時判斷是否落入"停車閾值陷阱"， 同時點亮"最低閾值"指示燈； 3、確定漏磁信號電壓幅值落入"停車閾值陷阱"時，立即經(jīng)由"指令輸出單元"向
爬車發(fā)出停車指令，同時點亮"停車閾值"指示燈；
三、溫度補償 由于環(huán)境溫度的變化會給接收器電路產(chǎn)生一定的溫漂，通過溫度補償?shù)霓k法使陷 阱中心點隨環(huán)境溫度浮動，這樣可以消除溫漂帶來的影響。
權利要求
一種磁介質漏磁定位方法，其特征在于檢測步驟如下步驟1、將爬車放入管道口的起始位置，接收器固定在爬車上距離管道內壁10cm處的高度，打開爬車電源，接收器上電，把發(fā)射器放置在管道垂直上方，打開發(fā)射器電源，調整輸出信號值，直到接收器的兩個信號指示燈穩(wěn)定全亮；步驟2、拿起發(fā)射器，在接收器的上方管道外壁由前向后移動或由后向前移動，接收器離管道內壁的距離保持不變，確定發(fā)射值，按發(fā)射器鍵盤鎖定鍵，鎖定各項參數(shù)；步驟3、獲取定位距離，確定發(fā)射器距焊縫的距離，其中爬行車長為L3，射線管的射線區(qū)到車前端長為L2，爬車停的位置距管道口的距離為L1，發(fā)射器所放的位置距管道口距離為L5，發(fā)射器距焊縫的距離為L4＝L1+L3+L2-L5；步驟4、測量L1和L5，得到發(fā)射器距焊縫的距離L4。
2. 按權利要求1所述的磁介質漏磁定位方法，其特征在于所述的發(fā)射器包括主控單 元、信號輸出單元、功率放大單元、發(fā)射線圈、反饋采集單元、反饋信號調理單元、反饋線圈 和專用鍵盤；其中主控單元分別連接專用鍵盤、反饋采集單元和信號輸出單元，信號輸出單 元連接功率放大單元，功率放大單元連接發(fā)射線圈，反饋采集單元連接反饋信號調理單元， 反饋信號調理單元連接反饋線圈。
3. 按權利要求1所述的磁介質漏磁定位方法，其特征在于所述的接收器包括主控單 元、環(huán)境溫度采集單元、信號強度指示單元、信號調理單元、信號采集單元、指令輸出單元、 信號放大單元和接收線圈；其中主控單元分別連接信號強度指示單元、指令輸出單元、環(huán) 境溫度采集單元和信號采集單元，信號采集單元和信號強度指示單元同時連接信號調理單 元，信號調理單元連接信號放大單元，信號放大單元連接接收線圈。
全文摘要
一種磁介質漏磁定位方法，屬于工業(yè)焊接技術領域，檢定方法按如下步驟進行本發(fā)明采取如下方法進行檢測A、爬車、接收器和發(fā)射器放在管道預定位置；B、在接收器上方移動發(fā)射器得到發(fā)射值；C、找到定位距離；D、測量爬車停的位置距管道口的距離和發(fā)射器所放的位置距管道口距離。本發(fā)明的優(yōu)點為定位精度高、可靠性高、安全性能好、操作簡便、成本低的定位方法。
文檔編號G01B7/00GK101782361SQ200910311139
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權日2008年12月10日
發(fā)明者原培新, 趙秉軍 申請人:東北大學