专利名称：一种新型管道清管器跟踪定位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及清管器跟踪定位技术领域，特别涉及一种基于超低频电磁波跟踪定位清管器的新型管道清管器跟踪定位仪。
背景技术：
清管器跟踪定位技术是长期管道清理作业中产生的，用于跟踪清管器运行，寻找清管器位置。主要由两部分组成发射机和跟踪仪。其中的发射机设置于清管器内，其原理是发射机不间断的向空间发射穿透能力强的低频率电磁波，通过不断的发射保证了地面跟踪仪的随时接收。这里的跟踪仪是用来识别发射机发射的有效信号，当识别到发射机的有效信号时会发出报警，这样就可以确定清管器的所在位置，在实际应用中要求跟踪仪抗干扰能力强，不误报，不漏报。第一代清管器跟踪定位技术产生于20世纪六十年代，其核心技术是带通滤波，用窄带滤波器尽可能抑制干扰磁场。因为地球磁场的存在，天线周围磁性物体的运动会影响磁场分布，产生交变磁场信号；电力、通讯设施也会产生交变电磁场。因此此种跟踪定位仪器对环境要求极高。另外其该跟踪仪没有显示观察波形功能，使用不方便。在第一代清管器跟踪定位技术的基础上，20世纪八十年代，国外出现了以信号记录为技术手段的第二代仪器，该仪器可显示多个周期的信号波形并根据其规律识别信号。 国内第二代仪器产生于20世纪末，有的仪器则以多周期采样为技术手段，根据几个周期信号的时间间隔规律进行信号识别。该仪器采样时间较长，识别不够灵敏，一般情况下不能作为通过指示仪使用。该跟踪仪也缺乏观察波形功能，使用很不方便。发射机是发射超低频磁场的装置，一般被固定在骨架内部，与高中频电磁波不同， 频率在特定频段的超低频磁场不会被金属管壁完全屏蔽，会有部分磁场穿透管壁，发射到管外空间，管壁越厚，管外磁场越弱；传统发射机采用LC构成自激振荡器，L即发射天线的电感，极易受到钢铁主体和管壁及温度影响，C为电容，也容易受到温度影响，因此通过LC 自激振荡器所产生的固定频率的电磁信号会产生较大的误差，因此会影响清管器位置的正确判断。另外，传统的采用运放、电阻、电容等元件搭建的硬件电路滤波器不具有可调节性能。
实用新型内容为了实现管道清管器的准确定位，减少干扰波所造成的干扰，本实用新型实施例提供了一种新型管道清管器跟踪定位仪。所述技术方案如下一种新型管道清管器跟踪定位仪，包括发射机，设置于管道清管器内，用于发射电磁信号；和跟踪仪，用于接收所述发射机的电磁信号，通过对所接收的电磁信号作识别，确定管道中的管道清管器的位置，所述发射机内设有用于产生发射信号的单片机控制器，及向单片机控制器提供时钟信号的温补晶振；所述跟踪仪内设有用于处理所接收电磁信号的单片机控制器，及同所述单片机控制器相连接的数字滤波器、用于信号识别的数据处理系统；所述单片机控制器产生固定频率的电磁信号经信号处理、信号放大后进行发射， 所述跟踪仪接收到所述发射机发射的信号后进入单片机控制器，并经数字滤波器进行干扰信号的过滤，过滤后的信号经数据处理系统进行信号识别，当识别到所述发射机发射的电磁信号时，所述数据处理系统发出警报。所述单片机控制器所产生的电磁信号为频率为22Hz的标准正弦波信号。所述单片机控制器采用断续信号发射方式，其发射信号周期为1 1. 5秒。所述数字滤波器采用MAX260双二阶通用开关电容有源滤波器。进一步，所述跟踪仪内还设有液晶显示器，所述液晶显示器分别同所述单片机控制器和数据处理系统相连接，可以实时显示滤波前的信号波形及显示记录经数据处理系统识别后的信号波形。所述跟踪仪设有声音报警和光电报警，当所述跟踪仪接收并识别为所述发射机信号时，液晶显示器在显示其信号波形时并伴有声音报警或光电报警。进一步，所述数据处理系统内设有数据存储模块和数据查询模块，用于存储和查看所识别到的电磁信号的识别时间；所述液晶显示器内设有波形存储模块和波形查询模块，用于存储和查看所检测到的波形和数据。本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是通过将发射机和跟踪仪采用数字化处理方式，使其更准确检测出管道中清管器的位置，为高效的清管提供了保证。发射机采用低功耗单片机控制器，由温补晶振提供时钟信号，可以产生间隔准确、 频率固定的标准正弦波，频率为22士0. 6Hz，受外界影响甚微，同时本实用新型的发射机采用断续工作方式，周期在1 1. 5秒之间，以节省电能、增加工作时间或为人工识别提供已知条件。本实用新型的跟踪仪采用MAX260构成双带通滤波器，将频率锁定在发射机发射的超低频率范围，从而增加了抗干扰的能力，与传统的采用运放、电阻、电容等元件搭建的硬件电路滤波器相比电路更简单、精度更高、可靠性更强。具有波形显示功能，在显示的波形上，清管器由远及近、由近及远的来去运行过程一目了然。在跟踪仪中设置了波形显示功能和信号识别功能，这样使操作者有足够的依据做出明确的判断。在数据处理系统和液晶显示器内设有存储模块和查询模块，可以实现无人值守的工作方式，减轻工作人员工作强度。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本实用新型发射机的原理框图；图2是本实用新型跟踪仪的原理框图；图3是本实用新型发射机发射天线电路原理图；图4是本实用新型发射机的单片机控制器电路原理图；图5是本实用新型的MAX260双带通滤波器电路原理图；图6是本实用新型跟踪仪的单片机控制器电路原理图；图7是本实用新型跟踪仪信号识别方法框图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。本实用新型包括发射机和跟踪仪，图1所示为发射机原理框图，图2所示为跟踪仪原理框图。由图1发射机原理框图中可以看出，发射机内设有单片机控制器、供给单片机控制器电源的电源系统及扩展系统接口，向单片机控制器提供时钟信号的温补晶振；单片机控制器所产生的电磁信号为频率为22Hz的标准正弦波信号，正弦波信号通过信号处理、 信号放大后向外部发射，单片机控制器采用断续信号发射方式，其发射信号周期为1 1. 5 秒，以节省电能、增加工作时间或为人工识别提供已知条件，其中发射机发射天线电路原理图如图3所示，发射机的单片机控制器电路原理图如图4所示。从图2跟踪仪原理框图中可以看出，发射机所发射的电磁信号被跟踪仪所接收， 经信号整形、增益调节、信号采集器进入单片机控制器，其电路原理图如图6所示，并经过数字滤波器将干扰信号过滤掉，过滤后的信号经数据处理系统进行信号识别处理，其信号识别方法如图7所示。通常跟踪仪会产生误报警的原因，是仪器所要接收的信号即发射机发射的信号是超低频信号，因此自然会接收地磁场、电磁场信号。采用数字滤波技术的仪器可以在很大程度上消除地磁场的干扰。本实用新型的数据滤波器采用MAX260滤波芯片，其电路原理图如图5所示，MAX260是CMOS双二阶通用开关电容有源滤波器，由微处理器精确控制滤波函数。 它可构成各种带通、低通、高通、陷波和全通配置，且不需外部元件。每个器件含有两个二阶滤波器，在程序控制下设置中心频率4、品质因数Q和滤波器工作方式。64步中心频率控制、1 步品质因数控制、独立的品质因数和中心频率编程保证时钟频率对中心频率&比值精度为1%。其中的跟踪仪利用MAX260构成双带通滤波器，将频率锁定在发射机发射的超低频频率范围，从而增加了抗干扰的能力。数字滤波器处理完成的信号经过放大、跟随后输入到单片机，单片机进行采样、滤波识别出22Hz的超低频信号。只有当信号的频率、采样个数、采样时间、幅值等要求都满足设定值时，该信号才会被认为是发射机发射的信号，跟踪仪将启动蜂鸣器产生报警，同时将所检测信号的检测时间记录在数据处理系统中的数据存储模块，并通过其中的数据查询模块查看所识别到的电磁信号的识别时间。另外在跟踪仪上配置有5. 7〃 ,320x240点液晶显示屏，其主要作用是显示数据和波形，可以实时显示跟踪仪所接收到的信号，该信号为单片机控制器信号识别之前的信号，可以客观的反应跟踪仪所处的环境磁场状况，为更合理的选择测定环境，为避免环境因素产生误报提供合理化依据。当接收到发射机信号时，液晶显示器会显示当前的信号波形并伴有声音报警或光电报警，从视觉和听觉上都能够直观的给人以提醒。液晶显示器内设有波形存储模块和波形查询模块，用于存储和查看所检测到的波形和数据，可以通过液晶显示器随时查询显示记录结果。在显示的波形上，清管器由远及近、由近及远的来去运行过程一目了然。在跟踪仪中设置了波形显示功能和信号识别功能，因为单靠信号强度触发报警的跟踪仪经常误报， 即使通过跟踪仪收到信号后报警，操作者也会因为没有足够的依据难以做出明确的判断。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种新型管道清管器跟踪定位仪，包括发射机，设置于管道清管器内，用于发射电磁信号；和跟踪仪，用于接收所述发射机的电磁信号，通过对所接收的电磁信号作识别，确定管道中的管道清理器的位置，其特征在于所述发射机内设有用于产生发射信号的单片机控制器，及向单片机控制器提供时钟信号的温补晶振；所述跟踪仪内设有用于处理所接收电磁信号的单片机控制器，及同所述单片机控制器相连接的数字滤波器、用于信号识别的数据处理系统；所述发射机的单片机控制器产生固定频率的电磁信号经信号处理、信号放大后进行发射，所述跟踪仪接收到所述发射机发射的信号后进入跟踪仪的单片机控制器中，并经数字滤波器进行干扰信号的过滤，过滤后的信号经数据处理系统进行信号识别，当识别到所述发射机发射的电磁信号时，所述数据处理系统发出警报。
2.根据权利要求1所述的新型管道清管器跟踪定位仪，其特征在于所述单片机控制器所产生的电磁信号为频率为22Hz的标准正弦波信号。
3.根据权利要求2所述的新型管道清管器跟踪定位仪，其特征在于所述单片机控制器采用断续信号发射方式，其发射信号周期为1 1. 5秒。
4.根据权利要求1所述的新型管道清管器跟踪定位仪，其特征在于所述数字滤波器采用MAX260双二阶通用开关电容有源滤波器。
5.根据权利要求1-4任一所述的新型管道清管器跟踪定位仪，其特征在于所述跟踪仪内还设有液晶显示器，所述液晶显示器分别同所述单片机控制器和数据处理系统相连接，可以实时显示滤波前的信号波形及显示记录经数据处理系统识别后的信号波形。
6.根据权利要求5所述的新型管道清管器跟踪定位仪，其特征在于所述跟踪仪设有声音报警和光电报警，当所述跟踪仪接收并识别为所述发射机信号时，液晶显示器在显示其信号波形时并伴有声音报警或光电报警。
7.根据权利要求6所述的新型管道清管器跟踪定位仪，其特征在于所述数据处理系统内设有数据存储模块和数据查询模块，用于存储和查看所识别到的电磁信号的识别时间；所述液晶显示器内设有波形存储模块和波形查询模块，用于存储和查看所检测到的波形和数据。
专利摘要本实用新型公开了一种新型管道清管器跟踪定位仪，包括跟踪仪和设置于管道清管器内的发射机，所述发射机内设有单片机控制器，及向单片机控制器提供时钟信号的温补晶振；跟踪仪内设有单片机控制器，及同所述单片机控制器相连接的数字滤波器、数据处理系统；发射机的单片机控制器产生固定频率的电磁信号经信号处理、信号放大后进行发射，所述跟踪仪接收到发射机发射的信号后经数字滤波器过滤，过滤后的信号经数据处理系统进行信号识别，当识别到发射机发射的电磁信号时，数据处理系统发出警报并记录储存识别时间。本实用新型通过将发射机和跟踪仪采用数字化处理方式，使其更准确检测出管道中清管器的位置，为高效的清管提供了保证。
文档编号G01V3/12GK202018515SQ201120061728
公开日2011年10月26日 申请日期2011年3月10日 优先权日2011年3月10日
发明者周永涛, 董绍华, 谭春波, 费凡, 韩忠晨 申请人:中国石油天然气集团公司