专利名称：静磁场型定位系统及使用该定位系统的爬行器的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种定位系统，特别是一种管道爬行器上使用的定位系统及使用该定位系统的爬行器。
管道爬行器是一种能在输送油气管道内部自由行驶的小车，主要用于对管道焊缝进行χ射线或γ射线检测，一般由χ射线或γ射线管头、控制系统、驱动系统、定位系统四部分组成。这种智能小车通常称为χ射线或γ射线管道爬行器，以下简称爬行器。在爬行器中，定位技术是一项关键性技术。爬行器行进在几百米甚至数公里长的封闭油气管道中，要找到管道焊缝的位置，并且要求精确定位、运行可靠、安全实用、便于操作，是有一定难度的。从国内外爬行器的生产与实践应用的情况表明，现有爬行器主要采用的定位系统有机械式定位系统，射线型定位系统、摄像机型定位系统等。
(1)机械式定位系统机械式定位系统由接触式传感器获取管道焊缝位置的信号。比利时AIG公司生产的爬行器就是采用机械式定位系统，靠两个星轮在遇到焊缝时同时翻转，触动微动开关作为定位信号输送给控制系统。这种定位系统具有以下优点与不足。
优点①适于100％检查率的管道焊缝的作业；②效率高，大大减少人工操作时间；③控制系统简单，便于操作；④安全性好。
不足①可靠性差，容易受管道内表面影响造成误判；②不适于螺旋焊缝管道的作业，易丢失焊缝的拍摄；③不能随意抽查管道的某一道焊缝；
④星轮易磨损。
(2)射线型定位系统射线型定位系统主要由射线发射装置和接收射线信号的传感器组成。由于爬行器在金属管道内运行，声、光、无线电磁波都被屏蔽，因此目前比较普遍采用的是射线定位系统。γ射线源是应用最广泛的一种射线源。英国BIX公司生产的爬行器，法国生产的IRIS系列爬行器，我国丹东仪表研究所生产的XGP-1型爬行器，都是采用γ射线定位系统。射线定位系统的优点明显，但不足之处也是显而易见的。
优点①作业灵活，可随意抽查任何一道焊缝或一段管道；②应用范围广，适于各种金属管道的焊缝检测；③射线是无磨擦的电子线路，寿命长，工作可靠。
不足①操作人员要参与整个检测过程的操作，安全性能差；②控制系统复杂，价格昂贵；③检测操作规程复杂，不便于野外作业。
射线型定位系统目前已被广泛采用，但由于人要参与整个检测过程，一旦管道内的爬行器出现故障，就会对在现场的操作人员造成伤害。此外，这种定位系统价格昂贵，维护麻烦，操作复杂。可见，射线定位系统并不是一种理想的定位系统。
(3)摄像机型定位系统摄像机型定位系统主要有两种，一种是有线式，这种定位系统在爬行器上装有黑白电视摄像机，图象信号用电缆传到管道外的控制器，操作人员通过控制器的电视屏幕上的图象确定焊缝的位置，控制爬行器停车定位。这种方法适合直径较大的管道，内径在400mm以上，作业范围可以从管头到150m长管道上的焊缝。在简易型管道爬行器中一般采用这种定位方式。很明显，这种定位方式不适合长距离输油管道的检测作业。另一种是无线式，这种定位系统把摄像机，图象信号处理器都装在爬行器上，用高级的电脑系统进行图象信号处理，从而识别出焊缝的图象信号。其摄像机一般采用小型CCD摄像机。
从原理上看，摄像机型定位系统是一种光学系统，除了系统复杂、技术难度大、设备昂贵外，还存在一些不可行因素。例如，当焊缝蒙上油垢后，焊缝与管道的母材通过光学信息就很难分辨出来。其它光学型定位系统也存在这个问题。
爬行器通常是用周向χ(或γ)射线机对焊缝进行拍摄，以确定焊缝是否损坏。周向χ(或γ)射线机拍摄效率高，可一次作360度曝光，且透明度均匀，缺陷检出率高，但要求拍摄时χ射线管头要停在焊缝的圆心位置，这也是χ射线管道爬行器的定位精度要求。爬行器的定位精度包括两个因素，一是χ射线管头的轴向精度，即χ射线管头偏离环形焊缝截面的水平距离。另一个是χ射线管头的偏心度，即χ射线管头偏离环形焊缝圆心的径向距离。由于偏心度这个问题容易解决，因而定位精度一般指轴向定位精度，用偏离焊缝的水平距离表示，有的文献称之为停车精度。目前国内外管道爬行器定位精度一般能达到±10mm。
本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺陷，设计一种定位精度高、可靠性高、安全性好、成本低廉的定位系统及一种使用该定位系统的爬行器。
本实用新型由磁铁，霍尔传感器和信号处理与识别电路组成。磁铁位于管道外壁；霍尔传感器固定于爬行器上，接收磁铁在管内形成的漏磁场信号；信号处理与识别电路包括基准电压，差动放大器，滤波电路，峰值跟踪电路和比较电路。
本实用新型所说的爬行器即为装有上述静磁场定位系统的爬行器。
本实用新型利用管道外壁的永磁铁在管道内部存在的漏磁场，使磁敏传感器感应产生电信号，经过对感应信号的放大比较、识别判断从而准确定位，克服了以往机械式、射线型和摄像机型定位系统存在的缺陷，具有定位精度高，可靠性高，安全性好的优点。且系统简单，成本低廉。装有上述定位系统的爬行器定位精度高，使用安全，作业灵活，总体成本得以降低。
以下结合附图进一步说明本实用新型。
图1，本实用新型结构框图。
图2，本实用新型电路图。
图3，本实用新型运行状态图(I)。
图4，本实用新型运行状态图(II)。
要获得高效性的爬行器的定位系统，主要从两个方向来寻求解决问题的途径。一个方向是从管道内部识别焊缝位置信息，这可以考虑焊缝的外形特征，由接触式传感器或光学传感器获取有关焊缝的信息。机械型定位系统、摄像机型定位系统就是从这个方向考虑的典型例子。另一个方向是从管道外部给出焊缝的位置信息，这就要找到一种能穿透金属管壁的信息载体。金属管道外无线电波、光、声被屏蔽，难以穿透管壁。射线穿透能力强，定位精度高，但安全性能差。希望能找到一种既安全，又能穿透金属管壁的信息载体来替代射线。经过简单的实验，用一块磁铁置于一段钢管的外面，用高斯计可以测到管道内有漏磁场的存在，拿走磁铁，这个漏磁场将减弱以至消失，这表明即使对磁场屏蔽最厉害的铁磁性材料管道，仍然不能全部屏蔽管道外一个较强磁场。这样，如果我们在管道外壁放置一块永久磁铁来替代射线源，管道内部形成漏磁场，由磁敏传感器接收信号，再经过信号处理与识别，即可使爬行器确定焊缝的位置。这就是本实用新型的定位原理。
如
图1所示，本实用新型由磁铁1产生的漏磁场被霍尔传感器2感应后产生一随该漏磁场变化的电压信号，该信号经与基准电压3比较，经差动放大器4，滤波电路5，峰值跟踪电路6，比较电路7后，向控制系统CPU 8输出一控制信号，控制爬行器的运动状态。
图2是本实用新型的一个具体的实施例的电路图。该实施例中，电源9采用输出为12V的蓄电池电源，磁铁1为一体积小，磁性强的永磁铁，霍尔传感器2采用美国HONEYWELL公司生产的91SS12-2型集成霍尔传感器，这种传感器灵敏度高，线性度好，且把稳流器、放大器、霍尔元件集成在一块小芯片上，能适应管道内的磁感应强度低(一般只有1Gauss左右)的需要。其主要参数如下灵 敏 度7.5±0.2mV/Gauss；线 性 度±1.5％；电源电压8-16V，典型值12V；电源电流19mA(max)；偏置电压6.0±0.6V(在0Gauss，12V时)；响应时间3us(max)；测量范围±400Gauss。本实施例的信号处理与识别系统由信号差动放大器，滤波电路，峰值信号跟踪及比较检测电路，与控制系统CPU的接口等部分组成。图2中两个353，741及R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7起差动放大作用，差动放大电路的输入一端接收霍尔元件所接受的漏磁场电压信号Uo，另一端用电位器调定一个相当于地磁场信号的基准电压V+，两信号比较放大，即可得管道内的漏磁场变化信号。图2中D1，并联联接的C2、C3、C4，R8-R12及741起滤波作用，两个356，D2-D4、C5、C6及R13-R15起峰值跟踪作用，311和R19起比较电路的作用，分别对上述信号进行滤波和峰值跟踪和比较输出。图3和图4均为安装有本实用新型定位系统的爬行器的运行状态图，图中磁铁1放在管道15外离焊缝14前一定距离处，该距离由霍尔传感器2在爬行器10上安装的位置来确定，霍尔传感器2距离管壁(内壁)10mm。爬行器的χ线管12安装在防扩套筒11中，χ光胶片13环绕在焊缝14外面。图3是爬行器靠近磁场区的情况，这时，图2中差动放大电路的输出由爬行器10远离漏磁场区(远离磁铁)时的基本为零逐渐增加，直至如图4所示，集成霍尔传感器2正对管壁外磁铁1时达到峰值。峰值跟随电路得到峰值后，经比较器产生由零到12V正跳变，传送给控制系统，使爬行器停车。同时，射线管12弹出防扩套筒11，正好到达环形焊缝14的平面内，进行拍摄。
经过实验室和现场管道的反复实验，射线管道爬行器采用这种静磁场型定位系统进行的定位工作达到了预斯的目的，定位精度高，重复性良好。与其它类型定位系统相比，静磁场型定位系统的优点在于(1)系统简单，容易实现，成本低廉；(2)定位精度高，误差≤±5mm；(3)作业灵活，可随意抽查任何一道焊缝或一段管道；(4)可靠性高，安全性好，可大大减少人工操作时间，提高效率；(5)应用范围广，适合各种金属管道的焊缝检测。
因此，这种静磁场定位方法，以其自身的优越性，必将在生产实际中发挥重大的作用。
权利要求1.一种静磁场型定位系统，其特征是由磁铁(1)，霍尔传感器(2)和信号处理与识别电路组成，磁铁(1)位于管道(15)外壁上；霍尔传感器(2)固定于爬行器(10)上，接收磁铁(1)在管内形成的漏磁信号；信号处理与识别电路包括基准电压、差动放大器、滤波电路、峰值跟踪电路和比较电路。
2.一种使用权利要求1所述的定位系统的管道爬行器，其特征是管道外放磁铁(1)，爬行器(10)上安装有霍尔传感器(2)和信号处理与识别电路。
专利摘要本实用新型涉及一种管道爬行器的定位系统，及使用这种定位系统的管道爬行器。该定位系统由磁铁、霍尔传感器和信号处理与识别电路组成。它是利用管道外面的强磁场在管道内产生的漏磁场来产生定位信号。本实用新型定位精度高，安全性好，结构简单，成本低廉。
文档编号F16L55/26GK2258566SQ9522629
公开日1997年7月30日 申请日期1995年11月24日 优先权日1995年11月24日
发明者吴知非, 吴敏生, 施克仁, 林东乔 申请人:清华大学