嵌入式管道泄漏检测系统的改进与开发

摘要

管道是一种重要的运输工具，它具有运输量大、连续、经济和安全等优点。但由于腐蚀或外力损伤等因素致使管道泄漏成为石油、天然气和城市供水等领域的热点研究问题之一。目前，市场上销售的基于声发射技术的管道泄漏检测仪器多为国外产品，其价格不但昂贵，功能上也存在着许多不足之处，而国内类似产品则相对较少。本实验室利用现代电子技术和相对比较成熟的管道泄漏检测理论，设计并研制出了一台用于管道检测的样机。该样机可以正常运行，但距实际应用尚有一段差距，在功能和性能上仍需进一步提高。本课题的主要工作内容就是针对该样机的某些功能单元进行改进与开发。主要工作内容包括： (1)设计并研制了用于接收泄漏信号的智能加速度传感器。采用高性能加速度芯片作为敏感元件。采用MSP430F149单片机作为核心处理器，实现整个传感器的运行与状态监测。整个传感器内置无线通讯模块，可以实现远距离通信。降低了原传感器中的电源噪声，可以接收到有效的泄漏信号； (2)设计并制作了ARM主板的内存电路。采用4层板对ARM主板进行布板，以提高系统抗干扰能力。通过测试表明，系统的稳定性有一定的提高； (3)向系统中移植了“基于时间—空间变换的管道泄漏模态声发射定位技术”算法。利用该算法通过提取F(1，1)模态声发射信号进行互相关泄漏定位，并采用K-S检验法则对多组定位结果进行概率分布检验，提高了定位精度；修改了HPI口的驱动程序，对DSP程序进行了优化，有效地提高了系统数据处理速度； (4)开发了系统的图形界面程序。增加了泄漏定位软件的部分功能。实现了滤波、FFT、定位、导出数据等基本功能。程序界面更加友好、美观。经过测试表明，泄漏定位软件可以稳定运行，提高了泄漏检测系统的定位精度，实现了预期目标。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

第2章样机总体分析

第3章智能加速度传感器的设计与研制

第4章ARM主板内存电路及HPI驱动修改

第5章TMS320C5501程序设计

第6章泄漏检测系统界面开发

第7章系统测试

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢