一种基于FSM的管道腐蚀监测系统的制作方法

本实用新型属于管道监测技术领域，特别涉及一种基于FSM的管道腐蚀监测系统。

背景技术：

目前，油气运输过程中，因为管道腐蚀因素所造成的事故较多，对管道内壁腐蚀的检测和监测极为重要。目前行业内一般采用电阻探针法和极化探针法在线监测管道的腐蚀状况，但目前只能进行间接的均匀腐蚀检测，对危害度较大的坑蚀无监测能力，急需一种高精度和高可靠性的管道腐蚀检测系统对管道进行监测。

FSM(Field Signature Method)是一种腐蚀监测产品，中文名字称为“电指纹腐蚀监测系统”，用于油气行业输送管线的内腐蚀监测，这种技术主要用来检测各种形式的腐蚀，也可检测大多数的裂纹以及监控腐蚀和裂纹的扩展。该方法检测可靠性高，耐高低温，寿命长，不存在监测部件的损耗问题，在均匀腐蚀条件下，敏感性与灵活性要比大多非破坏性试验好，FSM在实际应用中，可获得壁厚减薄小于0.05％的精确数据。因此，在管道腐蚀监测领域有其独特的优越性和良好的发展前景,检测精度和运行可靠性是FSM系统迫切需要关注的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对目前管道腐蚀系统监测精度和可靠性较低的问题，提供一种高精度和高可靠性的基于FSM的管道腐蚀监测系统。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于FSM的管道腐蚀监测系统，其特征在于，包括接触模块、测量模块、控制模块、主机；接触模块包括有电极矩阵，电极矩阵包括多个设于测量管道上呈矩形排列的探测电极；测量模块包括有依次连接的多路模拟开关组、前置放大电路、AD转换电路、测量单片机、隔离型接口电路；控制模块包括与电源模块连接的控制单片机和恒流源控制器，所述电源模块为系统提供工作电源，控制单片机分别与恒流源控制器和主机连接；恒流源控制器连接电极矩阵中的探测电极，探测电极连接多路模拟开关组，隔离型接口电路连接控制单片机；恒流源控制器包括数字电位器U1、集成运放U2A、NPN三极管Q31；数字电位器U1的vcc引脚连接VCC的同时通过电容C31接地，其inc引脚与控制单片的I/O连接，其输出端口vh连接到集成运放U2A的正输出端；集成运放U2A的正输入端通过电容C32接地，其负输入端串联电阻R31和电阻R32接地，其输出端通过电阻R33连接到三极管Q31的基极，三极管Q31的发射极通过电阻R34连接到电阻R31和电阻R32的节点，三极管Q32 的集电极作为恒流源控制器输出端，输出恒定直流电流到电极矩阵。恒流源控制器通过运算放大器和三极管组合的模式，并采用数字电位器通过单片机实现电流调节。

控制单片机控制电源模块和恒流源控制器为电极矩阵提供激励电流，通过设置于测量管道上的探测电极与测量管道形成反馈电流到多路模拟开关组，多路模拟开关组处理后经前置放大电路放大处理后再通过AD转换电路进行转换；转换后的数字电流信号传输到测量单片机；测量单片机将信号通过隔离电路经控制单片机传输到主机进行数据后处理。控制单片机通过控制测量单片机选择采集的反馈信号，反馈信号通过控制单片机传输给主机。

进一步的，接触模块还包括有与测量管道材质相同的同质标准板，同质标准板上也是设置有多个矩阵排列与恒流源控制器连接的参比电极，参比电极也与多路模拟开关组连接，通过同质标准板采集标准信号用于测量管道采集信号进行对比，更精确地监测管道腐蚀情况。

进一步的，接触模块还包括有设置于测量管道上的温度传感器，温度传感器通过温度传感器接口与隔离型接口电路连接；温度传感器采集测量管道上的温度参数，为监测结果提供有效的温度补偿，减少环境温度对监测结果的干扰。

进一步的，电源模块包括仪器用锂电池和连接恒流源控制器的恒流源用锂电池，仪器用锂电池的输出电压为6.4v，容量为20AH1；恒流源用锂电池的输出电压为3.2V，容量为80AH，其为整个系统提供基础供电，本系统大部分工作环境在于野外，进行远距离有线供电，布线难度较高，输电损耗也较大，故提供独立电源保证系统正常工作，同时远距离系统矫正也存在困难，故提供仪器用锂电池方便外接仪器进行系统矫正。

进一步的，控制单片机还连接有液晶显示屏和键盘，方便系统工作的状态显示和系统的控制。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本系统监测灵敏度高，工作稳定性强，可长时间独立运行，能对采集数据进行智能化处理。

2.通过调节探测电极的密度大小，方便对不同内径的管道的测量精度进行调节。

附图说明

图1是本实用新型原理图；

图2是本实用新型的恒流源控制器电路图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式 组合。

下面结合图1对本新型作详细说明。

如图1所示，一种基于FSM的管道腐蚀监测系统，包括接触模块、测量模块、控制模块、主机；接触模块包括有电极矩阵，电极矩阵包括多个设于测量管道上呈矩形排列的探测电极；测量模块包括有依次连接的多路模拟开关组、前置放大电路、AD转换电路、测量单片机、隔离型接口电路；控制模块包括与电源模块连接的控制单片机和恒流源控制器，所述电源模块为系统提供工作电源，控制单片机分别与恒流源控制器和主机连接；恒流源控制器连接电极矩阵中的探测电极，探测电极连接多路模拟开关组，隔离型接口电路连接控制单片机；恒流源控制器包括数字电位器U1、集成运放U2A、NPN三极管Q31；数字电位器U1的vcc引脚连接VCC的同时通过电容C31接地，其inc引脚与控制单片的I/O连接，其输出端口vh连接到集成运放U2A的正输出端；集成运放U2A的正输入端通过电容C32接地，其负输入端串联电阻R31和电阻R32接地，其输出端通过电阻R33连接到三极管Q31的基极，三极管Q31的发射极通过电阻R34连接到电阻R31和电阻R32的节点，三极管Q32的集电极作为恒流源控制器输出端，输出恒定直流电流到电极矩阵。数字电位器U1采用X9C102，运算放大器U2A采用HAF17358。主机可以使用PC主机，通过USB与控制单片机进行数据通信。

接触模块还包括有与测量管道材质相同的同质标准板，同质标准板上也设置有多个矩阵排列与恒流源控制器连接的参比电极，参比电极也与多路模拟开关组连接。

接触模块还包括有设置于测量管道上的温度传感器，温度传感器通过温度传感器接口与隔离型接口电路连接。

电源模块包括仪器用锂电池和连接恒流源控制器的恒流源用锂电池，仪器用锂电池的输出电压为6.4v，容量为20AH1；恒流源用锂电池的输出电压为3.2V，容量为80AH。

控制单片机还连接有液晶显示屏和键盘。