一种适用于狭窄环境的管道无损检测设备的制作方法

本实用新型涉及无损检测设备领域，尤其涉及一种适用于狭窄环境的管道无损检测设备。
背景技术：
：石油天然气是能源基础产业,管道输送是其主要的输送方式。由于管道埋于地下,运营初期,因管材、施工质量等因素容易导致管线发生失效事故；管道长期服役以后,又会因外部干扰、土壤等周围环境造成腐蚀,以及管材疲劳产生裂纹等缺陷,导致管道失效事故的发生。管道一旦发生失效事故，会对经济、环境、安全造成巨大的损失，如何采取措施，使管道处于受控的状态,预防失效事故的发生，无损检测技术应运而生。基于漏磁、超声、涡流等技术原理的管道检测设备,可在不影响管道日常安全生产的情况下，对管道进行在线检测，将管道上腐蚀、裂纹等缺陷的相关信息准确检测出来，业主可根据检测结果,采取相应措施，提前对危险缺陷点进行维修。中国实用新型专利，申请号：cn200620020233.9；授权公告日：2007.04.04；涉及井口油管无损探伤检测仪。该产品的组成包括：工控机，所述的工控机通过电缆与仪表箱连接，所述的仪表箱分别通过检测信号线与总磁通探头和漏磁通探头连接，所述的漏磁通探头与所述的总磁通探头联接，该产品用于油井管或油井杆检测中。该产品体积较大，当扩展至处于其他闭塞环境空间的管道无损检测中时，仍然存在一定的限制；另该产品适合在大型工程管道现场检测，对于日常生活中家用煤气管道、水管等，或存在成本较高的技术问题，不利用于普遍推广应用。现有技术中综合安全、稳定、美观等多方面因素的考虑，管道多数被安装在较为隐蔽，或狭窄等闭塞的环境里，如楼宇的墙角、地下、水下、桥底等，而这些位置又进一步加剧了管道的腐蚀等缺陷的产生，从而进一步加重了检测的技术难度，整个检测过程耗费巨大人力、物力，数据的完整性、有效性至关重要，如何高速、稳定的传输和保存数据是无损检测设备的一大重点。技术实现要素：为了克服上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于狭窄环境的管道无损检测设备。检测单元体积小，将检测单元与信号接收单元分离开来，可在管道所处的狭窄或不便操作的空间，检测管道缺陷。为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：一种适用于狭窄环境的管道无损检测设备，包括：三轴霍尔传感器的信号输出端与无线信号发射器连接，无线信号接收器与fpga模块内的输入输出模块连接，输入输出模块与外部部件连接；其中，三轴霍尔传感器与无线信号发射器位于同一个检测单元内，无线信号接收器与fpga模块位于同一个信号接收单元内。进一步地，在所述fpga模块内，输入输出模块与逻辑模块之间，及逻辑模块自身之间均通过内部连线连接。进一步地，所述fpga模块的供电电源为低压差线性稳压器。低压差线性稳压器(ldo)可以对输入电压变化和负载瞬变做出快速响应，并可以保持fpga模块稳定性，可以降低fpga模块输出噪声；减小信号接受单元所占空间。进一步地，所述fpga模块的供电电源为开关电源。进一步地，所述外部部件为flash或eeprom连接。进一步地，所述外部部件为示波器。便于显示管道被测部位的磁通量波形，可以直观判断出受损程度。进一步地，所述fpga模块内还包括存储器单元，用于存储编程数据，以决定逻辑模块之间，以及逻辑模块与输入输出模块之间的内部连线方式。进一步地，所述fpga模块通过spi接口与flash或eeprom连接。进一步地，所述检测单元中的三轴霍尔传感器为霍尔探头，所述的霍尔探头通过iic串行总线与无线信号发射器连接。采用三轴霍尔传感器——霍尔探头，从轴向、径向和周向检测漏磁场的信号特征，从而分析缺陷的详细情况。进一步地，所述霍尔探头的个数为2个及以上。采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：本申请中的检测单元与信号接收单元分离开来，仅包含三轴霍尔传感器与无线信号发射器两个部件，大大缩减了体积，可以适应管道所在的狭窄密闭的环境条件；采用无线信号传输的方式不需要费心考虑现场连线布线，极大的节省了检测所需的工作量，便于操作，可以满足更为广泛的应用场景需求；确保高速、稳定的传输和保存数据。附图说明图1为本实用新型整体结构示意图。图2为本实用新型霍尔探头与fpga模块的连接结构示意图。图3为本实用新型的检测单元结构示意图。图4为本实用新型霍尔传感器原理图。图5为本实用新型fpga模块结构原理图。具体实施方式为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。实施例1如图1所示，本实施例的一种适用于狭窄环境的管道无损检测设备，包括：三轴霍尔传感器的信号输出端与无线信号发射器连接，无线信号接收器与fpga模块内的输入输出模块连接，输入输出模块与外部部件连接；其中，三轴霍尔传感器与无线信号发射器位于同一个检测单元内，无线信号接收器与fpga模块位于同一个信号接收单元内。三轴霍尔传感器采集的信号通过无线信号发射器发射出去，由无线信号接收器收到后，传输给fpga模块进行信号缓存或进一步处理；检测单元用于检测管道待测部分，位于管道待测部分所在位置，与现有技术相比，本申请中的检测单元与信号接收单元分离开来，仅包含三轴霍尔传感器与无线信号发射器两个部件，大大缩减了体积，可以适应管道所在的狭窄密闭的环境条件；采用无线信号传输的方式不需要费心考虑现场连线布线，极大的节省了检测所需的工作量，便于操作，可以满足更为广泛的应用场景需求。进一步地改进是，在所述fpga模块内，输入输出模块与逻辑模块之间，及逻辑模块自身之间均通过内部连线连接。fpga模块收到三轴霍尔传感器后，通过逻辑模块及其之间的布线，可扩展性高，可满足信号处理过程中不同逻辑规则的处理需求。所述fpga模块的供电电源可以为低压差线性稳压器。低压差线性稳压器(ldo)可以对输入电压变化和负载瞬变做出快速响应，并可以保持fpga模块稳定性，可以降低fpga模块输出噪声；减小信号接受单元所占空间。所述fpga模块的供电电源也可以为开关电源。开关电源的功效比高于ldo，但其开关电路会增加输出噪声。与ldo不同，开关电源需利用电感来实现dc-dc转换，从而增大信号接受单元的体积。所述外部部件为flash或eeprom连接。用于缓存三轴霍尔传感器采集到的管道被测部位的漏磁信号；eeprom为带电可擦可编程只读存储器，可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程，一般用在即插即用的场合。是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，防止电源掉电等意外情况发生，及时保存采集的漏磁信号，以免数据丢失。flash——闪存则是一种非易失性内存，在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘。在对管道受损情况进行检测时，所述检测单元位于管道被测部位。所述信号接收单元位于便于操作的空间中。通过无线收发器发送和接收漏磁信号，检测单元与信号接收单元分开来放置，因采用无线传输的方式，简化了排线布线，便于检测人员操作。所述与fpga模块连接的外部部件可以为示波器。便于显示管道被测部位的磁通量波形，检测或操作人员可以直观判断出管道受损程度。所述fpga模块内还包括存储器单元，用于存储编程数据，以决定逻辑模块之间，以及逻辑模块与输入输出模块之间的内部连线方式。fpga模块的逻辑是通过向内部存储器单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑模块的逻辑功能，以及各逻辑模块之间或逻辑模块与输入输出模块间的联接方式，并最终决定了fpga模块所能实现的功能，fpga模块允许无限次的编程。所述fpga模块通过spi接口与flash或eeprom连接，便于快速存储采集到的信号数据。进一步地，所述检测单元中的三轴霍尔传感器为霍尔探头，所述的霍尔探头通过iic串行总线与无线信号发射器连接，所述霍尔探头的个数为2个及以上。采用三轴霍尔传感器——霍尔探头，从轴向、径向和周向检测漏磁场的信号特征，从而分析缺陷的详细情况。iic串行总线可以连接多个微处理器(如单片机等)，以及各种外围设备，如存储器、led及lcd驱动器、a/d及d/a转换器等。iic串行总线上设备连接数量的可扩展性高，可根据管道检测部位的需要连接多个霍尔探头。与现有技术中的适用于狭窄环境的管道无损检测设备相比，本申请可以在无线信号可以接收到的范围内，对管道多个部位进行同时检测，位于管道待测部位的检测单元占用空间小，方便安装固定，操作方便，检测效率高。实施例2某检测单位采用本申请提出的技术方案，受某单位委托，对通过某大桥下的煤气管道按照检测计划，进行定期检测，作为一次可检测的管道长度(本实施例中以7米为例说明)在管道上每隔1米设置一霍尔探头，如图3所示，并在每个霍尔探头两侧各设置一永磁体，在被测的7米管道上设置一无线信号发射器，各个霍尔探头均通过iic总线与无线信号发射器连接，这样霍尔探头与无线信号发射器所组成的检测单元位于管道被测部位，检测人员将无线信号接收器及fpga模块所组成的信号接收单元放置于桥体上，用以接收存储霍尔探头检测到的漏磁信号，为便于直接查看管道受损情况，检测人员还带来了示波器，与fpga模块连接，示波器与fpga模块可以通过rs-232,或rs-485，或rs-422，或spi等接口连接。信号接收单元内还包括与fpga模块连接的flash或eeprom，便于信号存储。如图2所示，fpga模块的型号为xc6slx9。表1三轴霍尔传感器设计指标参数设计指标传感器测量范围±2000g(高斯)精度12bit参考电流12ua-2ma表2fpga模块设计指标参数设计指标可编程系统集成超过40个i/o标准可简化设计系统性能高达8个低功耗3.2gb/s串行收发器功耗睡眠节电模式支持零功耗三轴霍尔传感器主要用以采集管道内部磁场变化，通过自身电路结构将数据传输到fpga模块,霍尔传感器原理框图如图4所示，主要通过霍尔传感器内部高精度三轴传感器，将外部磁场信号通过adc(模数转化)转化为数字量，通过串口与外部部件，如单片机通信，设计指标如表1所示。fpga模块如图5所示，包括电源模块，起到供电作用，晶振、flash和eeprom，主要用以快速采集、整合前端8个霍尔探头的数据流，通过串口进行通信，采集外部磁场信息，通过内部处理逻辑与算法，将8个外部霍尔探头的数据进行打包、添加标签，整合完成后，数据通过spi方式将数据与后端设备进行通信传输，设计指标如表2所示。描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，各所述单元可以是设置在计算机或移动智能设备中的软件程序，也可以是单独配置的硬件装置。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。当前第1页12