基于金属磁记忆的智能清管器技术可行性研究 摘要 随着现代工业的发展,管道运输在工业生产以及社会生活中发挥 着越来越重要的作用,同时,管道运输的安全问题也日益凸现出来, 越来越受到世界各国的关注" 本课题就基于金属磁记忆的智能清管器的技术可行性开展研究" 验证此项技术可行性的关键步骤包括:检测系统的设计!试验管道的 制作以及基于金属磁记忆原理裂纹判定方法的提出" 报告中介绍了金属磁记忆检测原理!检测系统的硬件和软件设计 以及整个验证实验的过程"检测系统的硬件包括以MSP430F149单片 机为核心的磁场检测模块和通讯模块,其中磁场检测模块的探头采用 HONEYWELL的HMC1021型磁阻传感器;软件包括单片机程序和上 位机VB!MATLAB算法程序"在实验过程中,首先利用线切割!对 接焊等手段制作出一段用于验证性实验的预埋裂纹的实验管道,接着 使用自行设计的检测系统检测磁场信号,通过单片机将数据发送到上 位机,而后运行上位机的VB程序将数据存储下来,接着再使用 MATLAB算法程序对数据进行处理,最后利用检测到的漏磁场法向分 量HP(Y)的过零点和具有显著特征的最大梯度值的位置来判断裂纹 的位置,再与实际的裂纹位置对比,得出可行性结论"经过大量的实 验,该系统可以很好的实现实验目的,验证了此项检测技术的可行性"北京化工大学硕1研究生报告 关键词:智能清管器;金属磁记忆;管道检测;可行性 IIAbstract FeasibilityResearchonMetalMagneticMemoryBasedIntelligent piPingTechnique Abstraet WiththedeveloPmentofmodernindustry,PIPelinetransPortation PlaysanimPortantroleinindustrialProduetionandsoeiallife.Atthesame time,theinereasingsafetyProblemsofPIPelinetransPortationeoneernthe world, ThisPaPerresearchesonthefeasibilityofmetalmagneticmemory basedintelligentPIPingteehnique,ineludingthedesignofdetection system,thePIPelinemakingforexPerimentsandthemetalmagnetie memorybaseddeteetionaPProaehaskeystePs. ThisPaPerintrodueesthedetectionPrineiPleofmetalmagnetic memory,thehardwareandsoftwaredesignofdetectionsystemandthe exPerimentsfortesting.TheMSP430F149basedhardware15comPosedof themoduleformagnetiefielddeteetionwithHONEYWELLHMC1021 magnetoresistancesensorastheProbeandthemoduleforcommunieation. ThesoftwareincludesMCUProgram,VBProgramformonitoreomPuter andM了Yl,LABalgorithmProgram.DuringtheexPeriments,PIPelinewith eraeksforthetesting15flrstmadebylinearcuttingandbuttwelding.Then 11工北京化工人学硕卜侧日艺生报告 thefieldsignal15measuredbythedeteetionsystemwhilethedata15 transferredtothemonitoreomPuterbyMCU,savedbyVBProgramand ProeessedbyMATLABalgorithmProgram.TheneraekPositiononthe PIPeline15thenloeatedbyzero一erossingPointofdeteetednormal eomPonentHP(Y)intheleakagemagneticfieldandmaximumgradient. Finallytheloeation15eomParedwiththeaetualcrackPositiontogetthe feasibilityconelusion.BylargenumbersofexPeriments,thissystem aehievedthePurposeoftheexPerimentandvalidatedthefeasibilityofthis detectiontechnique. Key!Vords: Detection, IntelligentPIPingPig,MetalMagneticMemory,PIPeline Feasibility IV第一章绪论...... 1.1管道运输发展概况及管道检测重要性..... 1.2国内外管道检测的发展现状..........,二 1.2.1管道外检测技术发展现状,.,.... 1.2.2管道内检测技术发展现状............. 1.3本课题的研究内容及创新性............. 第二章金属磁记忆检测技术检测原理及发展概况 2.1金属磁记忆检测技术概述............................,15 2.2金属磁记忆检测技术原理.......................................16 2.2.1金属磁记忆相关基础概念.....................................16 2.2.2金属磁记忆原理.............................................21 2.3金属磁记忆检测技术国内外研究现状.............................22 2.3.1金属磁记忆检测技术国外研究现状.............................23 2.3.2金属磁记忆检测技术国内研究现状.,.....................23 第三章检测系统的硬件设计 3.1检测系统的总体设计方案.,.......................27 3.2磁场检测模块的设计...........................................27 3.2.1磁阻传感器的选择....................,................27 3.2.2磁阻传感器复位电路.........................................29 3.2.3信号调理模块的设计.!.......................................31 3.3单片机及通信模块的设计.......................................32 3.3.1单片机选型及其最小应用系统.................................32 3.3.2通信模块的设计.............................................36 3.4电源转换模块的设计...........................................37 3.5磁场检测模块开关电路的设计...................................39北京化工大学硕l一研究生报告 第四章检测系统的软件设计二4l 4.1检测系统软件工作流程.........................................41 4.2单片机数据采集及通信程序设计.................................43 4.2.1单片机软件开发环境及指令系统简介...........................43 4.2.2系统初始化................................................44 4.2.3TimerA中断服务程序.......................................45 4.2.4数据采集程序...........................................,二,46 4.2.5串行通信程序...............................................47 4.3上位机VB接收程序...!..................................48 第五章实验结果及分析...............................#53 5.1实验方案.............................,.........,5:1 5.2实验过程.....................................................53 5.3实验结果及分析...............................................57 第六章结论与展望69