一种基于亚音频定位的管道爬行器的制作方法

本发明涉及机电控制技术领域，尤其是一种基于亚音频定位的管道爬行器。

背景技术：

管道爬行器广泛应用于天然气管道、石油管道等多种管道的缺陷检查、修补等工作。管道爬行器在使用时，主要是将探伤装置（X射线发生器）及其相连接的驱动小车置于待测管道内部，检测人员在一旁通过定位装置控制驱动小车并使得探伤装置和驱动小车完成相应的动作。

当前，管道爬行器主要采用放射源定位和磁控定位这两种定位方式。然而，放射源定位的射线源在保存上容易丢失、丢失后导致动物或人群受到射线辐射，从而会对操作人员和周围动物以及其他人群的身体健康造成重大威胁。磁控定位容易受到管道剩磁和磁化影响，出现误发指令而产生误动作，从而使得驱动小车和探伤装置脱离管道而损坏，并且导致产生射线辐射等安全问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决当前管道爬行器采用的放射源定位和磁控定位这两种定位方式所存在的上述问题，为此提供一种安全环保，定位精确的基于亚音频定位的管道爬行器。

本发明的具体方案是：一种基于亚音频定位的管道爬行器，包括有X射线发生器、驱动小车和控制驱动小车动作的亚音频定位源，其特征是：所述亚音频定位源具有盒体，盒体中装有控制电路板、电源单元和信号发射单元，在控制电路板上集成有亚音频数字调制单元和功率放大单元，在盒体上设有分别与亚音频数字调制单元相连接的触发按钮A、触发按钮B、触发按钮C、触发按钮D，其中电源单元分别为亚音频数字调制单元、功率放大单元和信号发射单元提供工作电源，亚音频数字调制单元用于产生低频的亚音频数字调制信号，功率放大单元用于将亚音频数字调制信号进行功率放大处理后传输给信号发射单元，信号发射单元用于将接收到的信号发射至待测管道的管壁并使管壁发生超低频振动，从而使得与亚音频定位源相对应的管内空气发生相应的振动；所述驱动小车具有小车本体，在小车本体上分别设有驱动箱、电池箱和控制箱，其中驱动箱中装有步进电机，步进电机用于驱动安装在驱动箱下侧的主动轮，在控制箱上侧通过可调节伸缩杆安装有信号接收单元，控制箱下侧装有从动轮，控制箱内设有控制系统，控制系统包括有信号放大单元、整形滤波单元和亚音频解码单元以及PLC控制器，其中信号接收单元采用压电陶瓷将待测管道内的空气振动信号转换为电压信号传输给信号放大单元进行信号放大，整形滤波单元将放大后的信号进行整形和滤波处理后传输至亚音频解码单元，亚音频解码单元将经过整形滤波单元处理后的信号解调成模拟控制信号输送给PLC控制器，PLC控制器对接收到模拟控制信号进行集中处理，并控制X射线发生器和步进电机完成相应的动作。

本发明中所述电源单元由若干个蓄电池相互串联而成，所述电池箱中安装的电池为锂电池。

本发明中所述亚音频定位源的盒体上与驱动箱、电池箱、控制箱的侧壁上均装有提手。

本发明中所述驱动小车的小车本体呈长方体结构，在小车本体的其中一端装有可调式连接构件，可调式连接构件具有连接板，连接板上开设有竖直布置的滑槽，并在滑槽中装有滑动触头；所述X射线发生器的尾端与滑动触头相互连接。

本发明中所述触发按钮A、触发按钮B、触发按钮C、触发按钮D用于分别实现X射线发生器进行探伤工作和驱动小车的前进、后退、停止这四个工位的动作。

本发明具有以下优点：

(1)本发明操作简单方便、清洁环保，通过亚音频定位源实现了对待测管道内爬行的X射线发生器和驱动小车的精确控制，克服了当前放射源定位容易导致对人体或动物造成辐射的缺陷，同时也克服了磁控定位由于受到管道剩磁和磁化影响而出现误发指令，而造成管道爬行器出现误动作的问题。

(2)本发明中可调节伸缩杆方便了操作者根据需要随时调节信号接收单元的安装高度，以便精确地将待测管道内部的空气振动信号转换为电压信号，并且将该信号经过相应地处理后传输至PLC控制器，从而便于PLC控制器实现对步进电机和X射线发生器的精确控制。

(3)本发明通过可调式连接构件实现了驱动小车满足不同规格型号X射线发生器的安装需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制结构框图；

图3是本发明中亚音频定位源的结构示意图；

图4是本发明中亚音频定位源的剖面结构示意图。

图中：1—X射线发生器，2—驱动小车，3—亚音频定位源，4—盒体，5—控制电路板，6—电源单元，7—信号发射单元，8—亚音频数字调制单元，9—功率放大单元，10—触发按钮A，11—触发按钮B，12—触发按钮C，13—触发按钮D，14—驱动箱，15—电池箱，16—控制箱，17—步进电机，18—主动轮，19—可调节伸缩杆，20—信号接收单元，21—从动轮，22—信号放大单元，23—整形滤波单元，24—亚音频解码单，25—PLC控制器,26—提手，27—连接板，28—滑槽，29—滑动触头。

具体实施方式

参见图1-4，本发明包括有X射线发生器1、驱动小车2和控制驱动小车2动作的亚音频定位源3，所述亚音频定位源3具有盒体4，盒体4中装有控制电路板5、电源单元6和信号发射单元7，在控制电路5板上集成有亚音频数字调制单元8和功率放大单元9，在盒体4上设有分别与亚音频数字调制单元8相连接的触发按钮A10、触发按钮B11、触发按钮C12、触发按钮D13，其中电源单元6分别为亚音频数字调制单元8、功率放大单元9和信号发射单元7提供工作电源，亚音频数字调制单元8用于产生低频的亚音频数字调制信号，功率放大单元9用于将亚音频数字调制信号进行功率放大处理后传输给信号发射单元7，信号发射单元7用于将接收到的信号发射至待测管道的管壁并使管壁发生超低频振动，从而使得与亚音频定位源3相对应的管内空气发生相应的振动；所述驱动小车2具有小车本体，在小车本体上分别设有驱动箱14、电池箱15和控制箱16，其中驱动箱14中装有步进电机17，步进电机17用于驱动安装在驱动箱14下侧的主动轮18，在控制箱16上侧通过可调节伸缩杆19安装有信号接收单元20，控制箱16下侧装有从动轮21，控制箱16内设有控制系统，控制系统包括有信号放大单元22、整形滤波单元23和亚音频解码单元24以及PLC控制器25，其中信号接收单元20采用压电陶瓷将待测管道内的空气振动信号转换为电压信号传输给信号放大单元22进行信号放大，整形滤波单元23将放大后的信号进行整形和滤波处理后传输至亚音频解码单元24，亚音频解码单元24将经过整形滤波单元23处理后的信号解调成模拟控制信号输送给PLC控制器25，PLC控制器25对接收到模拟控制信号进行集中处理，并控制X射线发生器1和步进电机17完成相应的动作。

本实施例中所述电源单元6由若干个蓄电池相互串联而成，所述电池箱15中安装的电池为锂电池。

本实施例中所述亚音频定位源3的盒体4上与驱动箱14、电池箱15、控制箱16的侧壁上均装有提手26。

本实施例中所述驱动小车2的小车本体呈长方体结构，在小车本体的其中一端装有可调式连接构件，可调式连接构件具有连接板27，连接板27上开设有竖直布置的滑槽28，并在滑槽28中装有滑动触头29；所述X射线发生器1的尾端与滑动触头29相互连接。

本发明在具体操作时，操作人员须将亚音频定位源3与待测管道的外壁相接触，而X射线发生器1和驱动小车2置于待测管道内部。当操作人员不通过操作触发按钮A10、触发按钮B11、触发按钮C12和触发按钮D13给定触发信号时，亚音频数字调制单元8只是单独地通过功率放大单元9和信号发射单元7连续向待测管道输出亚音频数字调制信号，亚音频数字调制信号用以防止管道爬行器因其他杂波影响而产生误动作，此时亚音频解码单元24不向PLC控制器25输出模拟控制信号，由此PLC控制器25不向步进电机17和X射线发生器1发出控制指令；当操作人员按压触发按钮A10时，即向亚音频数字调制单元8给定一个触发信号，亚音频解码单元24相应地向PLC控制器25输出模拟控制信号（5V），PLC控制器25控制X射线发生器1开始工作以实现对待测管道可能存在的缺陷进行检测；同理，当操作人员按压触发按钮B11时，PLC控制器25控制步进电机17动作以实现管道爬行器在待测管道中的前进操作，当操作人员按压触发按钮C12时，PLC控制器25控制步进电机17动作以实现管道爬行器在待测管道中的后退操作，当操作人员按压触发按钮D13时，PLC控制器25控制步进电机17动作以实现管道爬行器在待测管道中的停止操作。