[发明专利]一种超深金属管道埋深检测设备及其使用方法

说明书

本发明公开了一种超深金属管道埋深检测设备及其使用方法，其结构包括：三维矢量探头、模拟开关模块、仪器放大模块、程控放大模块、有源带通滤波模块、16位双极性ADC、FPGA、MSP430单片机和标准信号生成模块；本发明解决了现有超深金属管道埋深检测设备通过10米连接线传输模拟信号，导致输入信号的衰减和引入外界噪声的问题。

技术领域

本发明涉及检测金属管道深度领域，具体涉及一种超深金属管道埋深检测设备及其使用方法。

背景技术

石油、天然气等金属管道在传输油气过程中需要穿越大江大河，工程中往往需要对该段管道实施定检，主要是检测金属管道埋深情况，防止穿越段的金属管道露出河床，与河水直接接触，造成管道的腐蚀和破损，最终导致油气泄露的情况。目前使用的较多的检测方法是电磁法，其主要原理是向河底的金属管道施加一个固定频率的交流电信号，该电信号通过金属管道时会向管道周围的空间中辐射磁场，可以接收磁场信号，将该磁场信号转变为电信号，通过判断电信号的大小进而反演出管道的埋深。

目前工程中使用的设备是将探头输出的微弱电信号通过连接线的方式输送到接收机中，整个系统需要进行多次校准，在校准过程中要将探头固定在塔尺上，升高到距离地面10米左右的位置，目前的设计是将探头输出的微弱小信号通过10米线缆输入到接收机电路，由于模拟信号的抗干扰能力较差，这种设计会导致输入到接收机中的模拟信号受到干扰，外界噪声的干扰、连接线缆的抖动均会使输出结果波动，影响测量的效率与精确性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种超深金属管道埋深检测设备及其使用方法解决了现有超深金属管道埋深检测设备通过10米连接线传输模拟信号，导致输入信号的衰减和引入外界噪声的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种超深金属管道埋深检测设备，包括：三维矢量探头、模拟开关模块、仪器放大模块、程控放大模块、有源带通滤波模块、16位双极性ADC、FPGA、MSP430单片机和标准信号生成模块；

所述三维矢量探头的探头信号输出端与模拟开关模块的第一输入端连接；所述模拟开关模块的第二输入端与标准信号生成模块的差分信号输出端连接，其输出端与仪器放大模块的输入端连接；所述仪器放大模块的输出端与程控放大模块的输入端连接；所述程控放大模块的输出端与有源带通滤波模块的输入端连接；所述有源带通滤波模块的输出端与16位双极性ADC的输入端连接；所述16位双极性ADC的输出端与FPGA的采集接口端连接；所述FPGA通过SPI接口与MSP430单片机的SPI接口连接；所述MSP430单片机的I/O1端与模拟开关模块的控制端连接，其I/O2端与程控放大模块的控制端连接，其I/O3端与标准信号生成模块的输入端连接。

上述进一步方案的有益效果为：超深金属管道埋深检测设备中包含：仪器放大模块和程控放大模块，放大电路受温度等其他因素影响产生的零点漂移会对测量的精度造成严重影响，于是加入了模拟开关模块，该模块可由微处理器MSP430单片机控制，选择由哪路信号通过电路，可以在探头信号输出通过模拟开关模块前，先控制模拟开关输入接地信号，此时整个系统工作在无输入信号的状态，但是由于电路的零点漂移，电路输出端存在输出信号，在测量得到该信号的幅值后U1，再通过模拟开关模块的选择，使探头输出的信号通过模拟开关模块，得到探头信号通过电路的幅值U2，通过U2-U1后，就能得到在去除电路零点漂移影响后，探头输出信号通过放大滤波的准确值。

进一步地：标准信号生成模块包括：波形生成子模块、单端转差分子模块、电压跟随子模块和电阻衰减子模块；

所述波形生成子模块的输入端作为标准信号生成模块的输入端；所述波形生成子模块的输出端与单端转差分子模块的输入端连接；所述单端转差分子模块的输出端与电压跟随子模块的输入端连接；所述电压跟随子模块的输出端与电阻衰减子模块的输入端连接；所述电阻衰减子模块的输出端作为标准信号生成模块的差分信号输出端。