[发明专利]一种用于海底管道漏磁内检测器的多通道数据采集装置

说明书

技术领域

本发明属于工业自动化控制技术领域，具体涉及一种用于海底管道的漏磁内检测器的多通道数据采集装置。

背景技术

管道无损检测技术是用于石油工业中长距离油气等输送管道腐蚀、磨损、裂纹等安全隐患检测的技术。对管道的检测主要包括管道的内检测和外检测。

目前，管道的外检测可以在管道已经发生泄漏的时候进行提示，但这已属于事后处理，只能起到降低损失的作用，并不能完全的消除损失。但管道的内检测可以识别潜在的管道缺陷，而且能够分辨出缺陷的大小和类型以便能早期维护，使其在达到危险点之前就被找到，进行维修，减少了大量损失以及对环境的污染；二是运用管道内检测技术，可以为管道维修提供科学的依据，变抢修为计划检修，有计划地更换个别管段，可大大减少管道维修费用，避免了管道维修的盲目性；三是对管道的承载能力心中有数,适时决定是否增压或减压；四是对管道的管径缺陷情况提供了永久的状况记录，为研发管道和施工提供有益的参考。因此拥有自主的管道内检测技术十分必要和迫切。

现有技术基本都是针对陆地管道缺陷检测的装置，无法找到专门针对海洋管道缺陷检测的装置。海水对管道腐蚀严重、海洋风暴等极端天气增加管道剩余应力，这些因素导致管道寿命预测与安全评估方法和技术与陆地管道相比差异很大，已有的陆地管道安全评估方法不适用于海洋管道。

在已有的漏磁检测装置中，从系统结构角度看，AD转换单元的输出接至计算机处理系统，由计算机处理系统对信号进行最终处理，而应用环境决定漏磁检测器需长时间在海底管道内行走，因此必须脱离PC机，数据只能由微控制器处理；从数据采集方式看，主要是直接应用基于ISA和PCI总线的插卡式数据采集卡，它存在以下缺陷：安装繁琐，价格昂贵，可扩展性差，无法做电磁屏蔽，导致数据失真。PCI和ISA总线虽然具有较高传输速度，并支持即插即用功能，但是插拔麻烦，扩展槽有限。现有的一些厂家的数据采集卡，低端产品通道数少，采样速率低；高端产品价格过高，且不便于二次开发，通用性差。国内数据采集卡产品普遍用途单一，远未形成系列化、模块化的通用产品，无法满足各类用户的需要；从微控制器选择角度看，通常采用单片机或者DSP作为主控制器，控制ADC、存储器等外围电路协同工作。现今实际工程中，随着工业环境对于数据采集装置采样速率、分辨率、存储容量等性能指标要求越来越高，单片机和DSP的弊端日渐明晰。例如单片机时钟频率较低，严重影响了整个系统速率，尤其是无法胜任多通道高频切换的数据采集任务。目前国内外同类产品中也并没有针对海底高温和强腐蚀恶劣工况条件给出相应解决方案。

随着FPGA的出现以及相关技术的发展，因其时钟频率高、内部资源丰富，动态可重构性强，再加上系统级和平台级功能模块的引入避免了繁琐的硬件电路设计和调试工作，缩短了开发周期，降低了开发难度，运用FPGA芯片进行数据采集系统设计，尤其是在高速多通道采集场合，已经成为大势所趋。若再将其与DSP快速数字信号处理能力相结合，充分发挥二者优势，必将构成双CPU高性能数据采集装置，通过二者协同工作和相互配置，即可完成复杂数据采集任务并进行数据滤波和压缩等处理。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于海底管道的漏磁内检测器的多通道数据采集装置，通过结合FPGA和DSP双CPU架构，完成海量数据处理和存储。

本发明的用于海底管道的漏磁内检测器的多通道数据采集装置，包括霍尔传感器、多路开关、仪表放大器、AD转换模块、FPGA、DSP和SD卡；

所述多路开关，采用两级多路开关串联；

装置具体连接是：各路霍尔传感器输出端分别接入多路开关输入端；多路开关输出端接入仪表放大器输入端，抑制共模噪声；仪表放大器输出端接入AD转换模块的输入端；FPGA的AD控制单元通过控制总线与AD转换模块对应引脚相连；FPGA的FIFO缓存单元通过地址总线和数据总线分别与AD转换模块对应引脚相连；FPGA通过控制总线和地址总线与分别多路开关对应引脚相连；FPGA与DSP通过HPI并行通信接口连接；DSP和SD卡分别通过时钟、CMD和数据信号引脚相连。

本装置外部包装隔热棉进行抗高温和防腐蚀处理，使其能够适应海底管道恶劣的工况环境。

本发明的用于海底管道的漏磁内检测器的多通道数据采集装置，具体工作流程如下：

步骤1：初始化；

步骤2：DSP发出采集磁感应强度起始脉冲信号的指令至FPGA，FPGA收到脉冲信号后，使能时钟信号，为AD转换模块提供时钟；AD转换模块在时钟的同步下，开始进行采样转换；