一種基于FSM的管道腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法

本實(shí)用新型屬于管道監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于FSM的管道腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，油氣運(yùn)輸過(guò)程中，因?yàn)楣艿栏g因素所造成的事故較多，對(duì)管道內(nèi)壁腐蝕的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)極為重要。目前行業(yè)內(nèi)一般采用電阻探針?lè)ê蜆O化探針?lè)ㄔ诰€監(jiān)測(cè)管道的腐蝕狀況，但目前只能進(jìn)行間接的均勻腐蝕檢測(cè)，對(duì)危害度較大的坑蝕無(wú)監(jiān)測(cè)能力，急需一種高精度和高可靠性的管道腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)管道進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

FSM(Field Signature Method)是一種腐蝕監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，中文名字稱為“電指紋腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，用于油氣行業(yè)輸送管線的內(nèi)腐蝕監(jiān)測(cè)，這種技術(shù)主要用來(lái)檢測(cè)各種形式的腐蝕，也可檢測(cè)大多數(shù)的裂紋以及監(jiān)控腐蝕和裂紋的擴(kuò)展。該方法檢測(cè)可靠性高，耐高低溫，壽命長(zhǎng)，不存在監(jiān)測(cè)部件的損耗問(wèn)題，在均勻腐蝕條件下，敏感性與靈活性要比大多非破壞性試驗(yàn)好，F(xiàn)SM在實(shí)際應(yīng)用中，可獲得壁厚減薄小于0.05％的精確數(shù)據(jù)。因此，在管道腐蝕監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有其獨(dú)特的優(yōu)越性和良好的發(fā)展前景,檢測(cè)精度和運(yùn)行可靠性是FSM系統(tǒng)迫切需要關(guān)注的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于：針對(duì)目前管道腐蝕系統(tǒng)監(jiān)測(cè)精度和可靠性較低的問(wèn)題，提供一種高精度和高可靠性的基于FSM的管道腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種基于FSM的管道腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括接觸模塊、測(cè)量模塊、控制模塊、主機(jī)；接觸模塊包括有電極矩陣，電極矩陣包括多個(gè)設(shè)于測(cè)量管道上呈矩形排列的探測(cè)電極；測(cè)量模塊包括有依次連接的多路模擬開(kāi)關(guān)組、前置放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、測(cè)量單片機(jī)、隔離型接口電路；控制模塊包括與電源模塊連接的控制單片機(jī)和恒流源控制器，所述電源模塊為系統(tǒng)提供工作電源，控制單片機(jī)分別與恒流源控制器和主機(jī)連接；恒流源控制器連接電極矩陣中的探測(cè)電極，探測(cè)電極連接多路模擬開(kāi)關(guān)組，隔離型接口電路連接控制單片機(jī)；恒流源控制器包括數(shù)字電位器U1、集成運(yùn)放U2A、NPN三極管Q31；數(shù)字電位器U1的vcc引腳連接VCC的同時(shí)通過(guò)電容C31接地，其inc引腳與控制單片的I/O連接，其輸出端口vh連接到集成運(yùn)放U2A的正輸出端；集成運(yùn)放U2A的正輸入端通過(guò)電容C32接地，其負(fù)輸入端串聯(lián)電阻R31和電阻R32接地，其輸出端通過(guò)電阻R33連接到三極管Q31的基極，三極管Q31的發(fā)射極通過(guò)電阻R34連接到電阻R31和電阻R32的節(jié)點(diǎn)，三極管Q32 的集電極作為恒流源控制器輸出端，輸出恒定直流電流到電極矩陣。恒流源控制器通過(guò)運(yùn)算放大器和三極管組合的模式，并采用數(shù)字電位器通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)。

控制單片機(jī)控制電源模塊和恒流源控制器為電極矩陣提供激勵(lì)電流，通過(guò)設(shè)置于測(cè)量管道上的探測(cè)電極與測(cè)量管道形成反饋電流到多路模擬開(kāi)關(guān)組，多路模擬開(kāi)關(guān)組處理后經(jīng)前置放大電路放大處理后再通過(guò)AD轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電流信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)量單片機(jī)；測(cè)量單片機(jī)將信號(hào)通過(guò)隔離電路經(jīng)控制單片機(jī)傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理?？刂茊纹瑱C(jī)通過(guò)控制測(cè)量單片機(jī)選擇采集的反饋信號(hào)，反饋信號(hào)通過(guò)控制單片機(jī)傳輸給主機(jī)。

進(jìn)一步的，接觸模塊還包括有與測(cè)量管道材質(zhì)相同的同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)板，同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)板上也是設(shè)置有多個(gè)矩陣排列與恒流源控制器連接的參比電極，參比電極也與多路模擬開(kāi)關(guān)組連接，通過(guò)同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)板采集標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)用于測(cè)量管道采集信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，更精確地監(jiān)測(cè)管道腐蝕情況。

進(jìn)一步的，接觸模塊還包括有設(shè)置于測(cè)量管道上的溫度傳感器，溫度傳感器通過(guò)溫度傳感器接口與隔離型接口電路連接；溫度傳感器采集測(cè)量管道上的溫度參數(shù)，為監(jiān)測(cè)結(jié)果提供有效的溫度補(bǔ)償，減少環(huán)境溫度對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的干擾。

進(jìn)一步的，電源模塊包括儀器用鋰電池和連接恒流源控制器的恒流源用鋰電池，儀器用鋰電池的輸出電壓為6.4v，容量為20AH1；恒流源用鋰電池的輸出電壓為3.2V，容量為80AH，其為整個(gè)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)供電，本系統(tǒng)大部分工作環(huán)境在于野外，進(jìn)行遠(yuǎn)距離有線供電，布線難度較高，輸電損耗也較大，故提供獨(dú)立電源保證系統(tǒng)正常工作，同時(shí)遠(yuǎn)距離系統(tǒng)矯正也存在困難，故提供儀器用鋰電池方便外接儀器進(jìn)行系統(tǒng)矯正。

進(jìn)一步的，控制單片機(jī)還連接有液晶顯示屏和鍵盤(pán)，方便系統(tǒng)工作的狀態(tài)顯示和系統(tǒng)的控制。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是：

1.本系統(tǒng)監(jiān)測(cè)靈敏度高，工作穩(wěn)定性強(qiáng)，可長(zhǎng)時(shí)間獨(dú)立運(yùn)行，能對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理。

2.通過(guò)調(diào)節(jié)探測(cè)電極的密度大小，方便對(duì)不同內(nèi)徑的管道的測(cè)量精度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型原理圖；

圖2是本實(shí)用新型的恒流源控制器電路圖。

具體實(shí)施方式

本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式 組合。

下面結(jié)合圖1對(duì)本新型作詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，一種基于FSM的管道腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括接觸模塊、測(cè)量模塊、控制模塊、主機(jī)；接觸模塊包括有電極矩陣，電極矩陣包括多個(gè)設(shè)于測(cè)量管道上呈矩形排列的探測(cè)電極；測(cè)量模塊包括有依次連接的多路模擬開(kāi)關(guān)組、前置放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、測(cè)量單片機(jī)、隔離型接口電路；控制模塊包括與電源模塊連接的控制單片機(jī)和恒流源控制器，所述電源模塊為系統(tǒng)提供工作電源，控制單片機(jī)分別與恒流源控制器和主機(jī)連接；恒流源控制器連接電極矩陣中的探測(cè)電極，探測(cè)電極連接多路模擬開(kāi)關(guān)組，隔離型接口電路連接控制單片機(jī)；恒流源控制器包括數(shù)字電位器U1、集成運(yùn)放U2A、NPN三極管Q31；數(shù)字電位器U1的vcc引腳連接VCC的同時(shí)通過(guò)電容C31接地，其inc引腳與控制單片的I/O連接，其輸出端口vh連接到集成運(yùn)放U2A的正輸出端；集成運(yùn)放U2A的正輸入端通過(guò)電容C32接地，其負(fù)輸入端串聯(lián)電阻R31和電阻R32接地，其輸出端通過(guò)電阻R33連接到三極管Q31的基極，三極管Q31的發(fā)射極通過(guò)電阻R34連接到電阻R31和電阻R32的節(jié)點(diǎn)，三極管Q32的集電極作為恒流源控制器輸出端，輸出恒定直流電流到電極矩陣。數(shù)字電位器U1采用X9C102，運(yùn)算放大器U2A采用HAF17358。主機(jī)可以使用PC主機(jī)，通過(guò)USB與控制單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

接觸模塊還包括有與測(cè)量管道材質(zhì)相同的同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)板，同質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)板上也設(shè)置有多個(gè)矩陣排列與恒流源控制器連接的參比電極，參比電極也與多路模擬開(kāi)關(guān)組連接。

接觸模塊還包括有設(shè)置于測(cè)量管道上的溫度傳感器，溫度傳感器通過(guò)溫度傳感器接口與隔離型接口電路連接。

電源模塊包括儀器用鋰電池和連接恒流源控制器的恒流源用鋰電池，儀器用鋰電池的輸出電壓為6.4v，容量為20AH1；恒流源用鋰電池的輸出電壓為3.2V，容量為80AH。

控制單片機(jī)還連接有液晶顯示屏和鍵盤(pán)。