里程传感系统及管道检测器的制作方法

本申请涉及管道内检测技术领域，尤其涉及一种里程传感系统及管道检测器。

背景技术：

近年来，随着我国国民经济的高速发展，社会对能源特别是油气资源的需求也同步加大，其中管道运输是作为油气资源运输比较重要的方式，而使用管道输送油气资源时，需要设置管道检测器对管道的状态进行检测，例如检测管道是否存在缺陷，以及对检测出的缺陷进行定位和度量。

管道检测器通过其内的里程传感器系统对主传感器检测到的缺陷进行定位和度量，里程传感系统采集里程轮的转动信息并根据转动信息产生脉冲信号，而脉冲信号的准确性至关重要，其对管道缺陷的定位精度和度量精度有直接影响。不过，在实际应用时，管道检测器难免会由于各种原因出现频繁启停现象，而当管道检测器停止后，特别是在气体介质的管道中，管道检测器的驱动压差就会快速增加，会使管道检测器在启动后以过快的速度运行，这种情况下，就需要检测器具有快速采集数据的能力。但是，现在检测器的数据采集速度普遍不能满足上述需求，因此必然会导致里程传感系统为管道检测器提供的脉冲信号误差过大，进而导致管道缺陷的定位精度大幅下降。

技术实现要素：

本申请提供一种里程传感系统及管道检测器，以解决传统的里程传感系统存在的对管道缺陷的定位精度低的问题。

为此，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种里程传感系统，包括：至少一组的里程采集系统；每组里程采集系统包括：一个里程轮；以及，与所述一个里程轮对应设置的两组传感器组件；每组传感器组件包括一个传感器，所述传感器用于感应所述里程轮的转动信息并根据所述转动信息产生脉冲信号；其中，在所述里程轮转动一周时，第一个数和第二个数不同；所述第一个数是第一脉冲信号的个数，所述第二个数是第二脉冲信号的个数，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号分别是所述两组传感器组件包括的两个传感器产生的两路脉冲信号。

可选的，所述传感器为霍尔效应齿轮速度传感器；相应的，所述传感器组件还包括：传感器靶轮；所述传感器靶轮与所述里程轮同轴设置；所述霍尔效应齿轮速度传感器与所述传感器靶轮非接触式设置。

可选的，所述传感器为磁旋转码盘速度传感器；相应的，所述传感器组件还包括：永磁体；所述永磁体设置在所述里程轮的侧面的轴心处；所述磁旋转码盘速度传感器设置在所述侧面上且环绕在所述永磁体周围。

可选的，所述两组传感器组件包括的两个传感器：均为霍尔效应齿轮速度传感器；或者，所述两组传感器组件包括的两个传感器：均为磁旋转码盘速度传感器；或者，所述两组传感器组件包括的两个传感器：分别为霍尔效应齿轮速度传感器和磁旋转码盘速度传感器。

可选的，所述第一个数为1个，2个，或者，4个；和/或，所述第二个数为72个。

可选的，所述里程采集系统为多组；相应的，所述里程传感系统还包括：里程选择系统；多组里程采集系统均与所述里程选择系统连接；所述里程选择系统用于在所述多组里程采集系统中选择一组，并将所选择的一组里程采集系统产生的脉冲信号输出给主系统。

可选的，所述里程选择系统包括：里程选择芯片，连接所述多组里程采集系统，用于对所述多组里程采集系统进行选择；输出电路，包括两个输出端，均与所述里程选择芯片连接，用于输出所选择的一组里程采集系统对应的两路ttl信号。

可选的，所述里程选择系统还包括：多个接口电路，每个接口电路连接一组里程采集系统，用于将所述里程采集系统产生的两路脉冲信号转换为两路ttl信号；所述里程选择芯片与所述多个接口电路连接，接收所述多个接口电路转换得到的所述ttl信号。

可选的，所述里程采集系统为三组。

第二方面，本申请还提供一种管道检测器，包括第一方面任一项所述的里程传感器系统。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

不同于每个里程轮仅对应一个传感器的传统里程传感系统，本申请提供的里程传感系统每个里程轮对应两个传感器，从而可以将缺陷的定位和度量分开，进而在管道检测器运行速度较快时依然可以保证定位精度和度量精度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请示出的一种里程传感系统的整体结构示意图；

图2为本申请示出的一种第一靶轮的结构示意图；

图3为本申请示出的一种第二靶轮的结构示意图；

图4为本申请示出的一种磁旋转传感器正面的结构示意图；

图5为该磁旋转传感器侧面的磁柱结构示意图；

图6为本申请实施例示出的传感器组件输出的脉冲信号的示意图；

图7为本申请实施例示出的一种优选脉冲确定方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

现有的里程传感系统主要由里程轮、传感器、接口电路、优选算法内核芯片等组成，其原理是：管道检测器随着管道内流体的流动而运动，管道检测器的主传感器用于检测管道内是否存在缺陷，当管道内出现缺陷时，主传感器检测到的数据会发生异常，从而检测到缺陷。管道检测器运动时，里程轮转动，里程传感系统的传感器感应转动信息并产生对应的脉冲信号，进而依据脉冲信号对缺陷进行定位和度量。现有技术中，管道缺陷的定位和度量由单一传感器提供。

在油气管道的检测作业中，液体介质的压缩比小，压差变化小，管道检测器运行比较平稳，现有的里程传感系统为管道检测器提供的脉冲信号误差在可接受的范围内。但在气体介质的管道中，气体介质的压缩比大，压差变化大，管道检测器很难平稳运行，因此经常有启停现象。而当管道检测器停止后，管道检测器的驱动压差就会快速增加，会使管道检测器在启动后以过快的速度运行，例如以5米每秒以上甚至几十米每秒的速度运行，这种情况下，就需要检测器具有快速采集数据的能力，如果按照上述的运行速度，则需要检测器的数据采集速度在2.5k到30k左右，但是现在检测器的数据采集速度普遍都在1k到10k之间，不能匹配上述情况，如此则必然会导致里程传感系统为管道检测器提供的脉冲信号误差过大，进而导致对管道缺陷的定位精度和度量精度的大幅下降。

因此，为了解决上述问题，本申请提供一种里程传感系统，为管道检测器提供双路传感信息，一路用于数据采集，作为管道缺陷度量的数据，一路用于里程记录，作为管道缺陷定位的数据。

以下通过实施例对具体方案进行详细说明。

实施例

本申请实施例提供一种里程传感系统，该里程传感系统包括：至少一组的里程采集系统，每组里程采集系统包括：一个里程轮；以及，与所述一个里程轮对应设置的两组传感器组件；每组传感器组件包括一个传感器，所述传感器用于感应所述里程轮的转动信息并根据所述转动信息产生脉冲信号；其中，在所述里程轮转动一周时，第一个数和第二个数不同；所述第一个数是第一脉冲信号的个数，所述第二个数是第二脉冲信号的个数，所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号分别是所述两组传感器组件包括的两个传感器产生的两路脉冲信号。

两组传感器组件包括的两个传感器的类型可以相同或者不同。比如，所述两组传感器组件包括的两个传感器：均为霍尔效应齿轮速度传感器；或者，所述两组传感器组件包括的两个传感器：均为磁旋转码盘速度传感器；或者，所述两组传感器组件包括的两个传感器：分别为霍尔效应齿轮速度传感器和磁旋转码盘速度传感器。

依据传感器类型的不同，传感器组件包括的部件也可以不同。比如，若传感器是霍尔效应齿轮速度传感器，则传感器组件还包括：传感器靶轮。所述传感器靶轮与所述里程轮同轴设置；所述霍尔效应齿轮速度传感器与所述传感器靶轮非接触式设置。若传感器为磁旋转码盘速度传感器，则传感器组件还包括：永磁体。所述永磁体设置在所述里程轮的侧面的轴心处；所述磁旋转码盘速度传感器设置在所述侧面上且环绕在所述永磁体周围。

可以理解的是，传感器类型不限于上述两种，还可以为其他类型。本申请提供的里程传感系统的侧重点之一在于每个里程轮对应设置两个传感器，这样就可以基于一个传感器产生的脉冲信号对管道缺陷进行定位，基于另一个传感器产生的脉冲信号对管道缺陷进行度量，实现了定位和度量的分离。一方面，为了提高度量精度，可以设置度量对应的脉冲信号具有较小的周期，即里程轮转动一周时，度量对应的脉冲信号的个数较多，这样由于能够采集到更多数据，可以提高度量精度。另一方面，为了提高定位精度，可以设置定位对应的脉冲信号具有较大的周期，即里程轮转动一周时，定位对应的脉冲信号的个数较少，这样由于周期较大，在管道检测器快速运行时，依然能够保证采集到数据(若采用如度量对应的较小周期的脉冲信号，由于周期小，在管道检测器快速运行时，可能来不及采集数据，造成数据丢失)，从而提高定位精度。

下面以传感器分别是霍尔效应齿轮速度传感器和磁旋转码盘速度传感器为例，对里程传感系统进行说明。

参照图1，图1为本申请示出的一种里程传感系统的整体结构示意图。本实施例以传感器是霍尔效应齿轮速度传感器为例进行说明。

本实施例中，以里程传感系统包括三组里程采集系统为例进行说明。

如图1所示，该里程传感系统包括：三组里程采集系统1，每组里程采集系统1包括：一个里程轮11和两组传感器组件，每组传感器组件包括一个传感器靶轮12和一个霍尔效应齿轮速度传感器13。

如图1所示，两个传感器靶轮12与对应的里程轮11同轴设置，霍尔效应齿轮速度传感器13与传感器靶轮12非接触式设置。

一些实施例中，如图1所示，里程传感系统还可以包括：里程选择系统2。多组里程采集系统1均与里程选择系统2连接；

里程选择系统2用于在多组里程采集系统1中选择一组，并将所选择的一组里程采集系统产生的脉冲信号输出给主系统(图中未示出)。

如图1所示，里程选择系统2包括：接口电路21、里程选择芯片22和输出电路23，输出电路23包括两个输出端，在图1中，两个输出端分别用采集脉冲输出端和里程脉冲输出端表示。

接口电路21为多个，每个接口电路连接一组里程采集系统，在图1中，包括3个接口电路，分别连接三组里程采集系统。由于每组里程采集系统包括两个传感器，因此每个接口电路连接对应的里程采集系统的两个传感器，接收两个传感器产生的两路脉冲信号。接口电路21用于将脉冲信号转换为里程选择芯片可识别的晶体管-晶体管逻辑电平(transistortransistorlogic，ttl)信号，并输出给里程选择芯片22。

里程选择芯片22用于在多组里程采集系统中选择一组里程采集系统对应的ttl信号，并通过输出电路输出给后面的主系统。比如，图1中的三组里程采集系统分别称为第一组里程采集系统、第二组里程采集系统和第三组里程采集系统，假设里程选择芯片经过运算后，确定选择第一组里程采集系统，则通过输出电路将第一组里程采集系统产生的两路脉冲信号对应的ttl信号输出给主系统。

输出电路23包括两个输出端，分别用于输出一路脉冲信号对应的ttl信号。比如，一组里程采集系统的两个传感器产生的两路脉冲信号分别称为第一脉冲信号和第二脉冲信号，假设第一脉冲信号用于定位，第二脉冲信号用于度量，则输出电路中的采集脉冲输出端用于输出第二脉冲信号对应的ttl信号，输出电路中的里程脉冲输出端用于输出第一脉冲信号对应的ttl信号。

本申请主要改进点之一在于设置两个靶轮和对应的传感器(现有技术中仅设置一个靶轮和一个传感器)，从而可以由两个传感器分别提供采集脉冲(可作为缺陷度量数据)和里程脉冲(可作为缺陷定位数据)。

以下对两个靶轮的结构进行详细说明。

假设为定位提供数据的传感器组件为第一传感器组件，为度量提供数据的传感器组件为第二传感器组件，相应的，第一传感器组件包括第一靶轮和第一传感器，第二传感器组件包括第二靶轮和第二传感器。

参照图2，图2为本申请示出的一种第一靶轮的结构示意图。以第一传感器产生的第一脉冲信号在里程轮转动一周时，产生的第一个数为4个为例，如图2所示，第一靶轮的结构为：第一靶轮的圆平面被相互垂直的两条直径分为四个直角扇形，并且相邻的两个直角扇形的材料不同，相对的两个直角扇形的材料相同，其中，两种不同的材料分别为导磁材料和非导磁材料(例如，图2中阴影区域为非导磁材料)，导磁材料可以选择10号碳钢或类似材料。可以理解的是，第一个数不限于上述的4个，只要是比较小的数量即可，比如，还可以是2个。相应的，在个数不同时，第一靶轮的结构也需要适应性改动，比如，在第一个数为2个时，第一靶轮可以整体上分为2个部分，而不是图2所示的4个部分，2个部分分别采用导磁材料和非导磁材料。

参照图3，图3为本申请示出的一种第二靶轮的结构示意图。如图3所示，所述第二靶轮的结构为：所述第二靶轮整体由导磁材料制成，所述第二靶轮的外圆周上每间隔预设距离设置有非导磁材料(图3中阴影区域)。同样的，导磁材料可以选择10号碳钢。需要说明的是，上述第二靶轮的结构与现有的里程传感器系统中的靶轮的结构基本一致，也就是说，第二靶轮可以不进行改进，直接采用原来已有的靶轮即可。

上述以传感器为霍尔效应齿轮速度传感器为例进行了说明。传感器还可以是磁旋转码盘速度传感器。

参照图4和图5，其中，图4为本申请示出的一种磁旋转传感器正面的结构示意图，图5为该磁旋转传感器侧面的磁柱结构示意图。如图4和图5所示，一组磁旋转传感器包括：一个里程轮11和两组传感器组件，每组传感器组件包括一个永磁体14和一个磁旋转码盘速度传感器15。永磁体14设置在里程轮的侧面的轴心处；磁旋转码盘速度传感器15设置在里程轮的侧面上且环绕在永磁体周围。

可以理解的是，磁旋转传感器中还可以包括其他部件，比如在图4和图5中还示出了里程轮支撑臂16，该里程轮支撑臂的结构以及安装方式可以采用现有技术实现。霍尔效应齿轮速度传感器的系统中也存在该里程轮支撑臂。

虽然霍尔效应齿轮速度传感器和磁旋转码盘速度传感器自身的工作原理不同(其工作原理可以参照现有技术，本申请不再详述)，但是按照上述安装结构应用到本申请之后，整体原理基本相同，即，对应每个里程轮设置两个传感器，分别提供定位数据和度量数据。

此外，结合图6，对本申请所述的里程传感系统的部分原理进行说明。图6为本申请实施例示出的传感器组件输出的脉冲信号的示意图，如图6所示，第一传感器输出的第一脉冲信号记为pulsea，作为里程记录脉冲输出，第二传感器输出的第二脉冲信号记为pulseb，作为采集脉冲输出。里程轮旋转一圈时，第一传感器只发送一个第一脉冲信号，里程轮旋转一圈时，第二传感器发送多个第二脉冲信号，例如图6中为72个。当然，应当理解的是，第一脉冲信号和第二脉冲信号的个数不限于上述的1个或者72个，依据选择的传感器的不同，产生的个数可以不同。原则是，第一脉冲信号的第一个数远小于第二脉冲信号的个数。

本申请的上述实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请的实施例提供的一种里程传感系统中，包括里程轮、传感器组件，并且每个里程轮对应两个传感器，一个传感器用于输出里程脉冲，另一个传感器用于输出采集脉冲，分别用于管道缺陷的定位和度量。也即，在传统的里程传感器系统的基础上额外设置一个传感器，从而把管道缺陷的定位和度量分开，进而即使管道检测器在过大的速度下运行，也能提供精确的管道缺陷定位信息。

在上述方案的基础上，由于系统的各结构，尤其传感器组件等电子元件，在使用过程中难免损坏，因此，本申请还对上述方案进行如下改进：

在一些实施例中，里程采集系统为多组(例如，如图1所示，里程采集系统为3组)，里程选择系统用于：接收各组里程采集系统产生的两路脉冲信号；根据所述两路脉冲信号的个数比，对各组里程采集系统进行自检；在自检正常的里程采集系统中，选择一组里程采集系统。

也就是说，首先，基于双路传感器的设计，因为两个传感器的输出脉冲比例固定，则可以检测传感器自身的物理特性是否损坏，可以在系统中及时剔除损坏的传感器，提高管道检测器在管道检测作业中的可靠性和适用性。

具体的，以图6为例，第一传感器与第二传感器输出的脉冲数量比例为1：72，如果实际应用时采集到的脉冲数量比例与该1：72相差较多时，则可以确定相应的传感器组件(第一传感器或第二传感器)运行异常，可能是损坏，则此时用户可以进行相应的排查。在选择时放弃该可能损坏的传感器组件，还在其余传感器组件中进行选择。

比如，里程采集系统有三组，分别表示为第一组里程采集系统、第二组里程采集系统和第三组里程采集系统，里程选择系统在接收到这三组里程采集系统的脉冲信号后，首先对各组里程采集系统进行自检，比如，针对各组里程采集系统，判断里程轮转动设定圈(比如一圈)时，第一脉冲信号的个数和第二脉冲信号的个数之比，假设之前设置的比例是1:72，则若接收的脉冲信号的个数比满足该比例要求，则说明该里程采集系统是正常的，否则为异常。假设经过自检后，第二组里程采集系统和第三组里程采集系统是正常的，则在第二组里程采集系统和第三组里程采集系统中进行选择。在选择时，优先选择采集速度快的里程采集系统，具体的，比如，定位和度量对应的脉冲信号分别是第一脉冲信号和第二脉冲信号，则依据第二脉冲信号进行选择，比如，在相同时间内，第二组里程采集系统的第二脉冲信号的个数大于第三组里程采集系统的第二脉冲信号的个数，则选择第二组里程采集系统。

里程选择系统在完成选择后，通过输出电路输出，比如，选择了第二组里程采集系统，则通过采集脉冲输出端输出第二组里程采集系统的第二脉冲信号对应的ttl信号，通过里程脉冲输出端输出第二组里程采集系统的第一脉冲信号对应的ttl信号。

为了进行更好地说明，参照图7，图7为本申请实施例示出的一种优选脉冲确定方法的流程示意图。图7中，是以里程轮组件和传感器组件的数量为3组为例，并且，pulse1a表示第一组传感器组件中的第一传感器输出的第一脉冲信号，pulse1b表示第一组传感器组件中的第二传感器输出的第二脉冲信号；同理，pulse2a表示第二组传感器组件中的第一传感器输出的第一脉冲信号，pulse2b表示第二组传感器组件中的第二传感器输出的第二脉冲信号，以此类推。

其具体流程为：开始时，使用pulse1b作为优选脉冲；

之后3组脉冲pulse1a、pulse2a,pulse3a以500khz基准分别计数；并对计数n进行滤噪声；

基于设定的比较计数值，里程轮每转1圈则比较计数值减1；

直至比较计数值为0时，比较pulse1a、pulse2a,pulse3a计数值的大小；

如果pulse1a计数值连续4次最小，则以第一组传感器组件中的第二传感器输出的pulse1b作为优选脉冲输出；

如果pulse2a计数值连续4次最小，则以第二组传感器组件中的第二传感器输出的pulse2b作为优选脉冲输出；

如果pulse3a计数值连续4次最小，则以第三组传感器组件中的第二传感器输出的pulse3b作为优选脉冲输出；

如果是其他情况，则继续采用初始选择的pulse1b作为优选脉冲输出。

可以理解的是，图7所示的具体数值只是作为一种示例，根据实际场景的不同，可以选择其他数值。

应当理解的是，以上方法仅是本申请实施例所提出的可行的方案，而并不能看作对本申请的限制，实际应用时也可以采用其他方法确定输出结果最优的传感器组件。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。