一、磁阻传感器在“管道机器人”的地面标记器中的应用（论文文献综述）
匡珺洁,向棋,谢丽,许文斌,薛玉玉[1]（2018）在《阵列磁阻传感器磁异常检测系统设计》文中进行了进一步梳理管道运输在运送液体、气体、浆液方面具有特殊的优势,全世界的新建管道正以每年几十万公里的速度发展,管道对于我国乃至世界的发展都发挥着重要的作用。然而管道在拉运、布管、对口、焊接、下淘和试压等施工过程中,都有可能有异物进入管道,导致流质不纯、流量下降、管道堵塞等危害。所以,在大型油气输送管线建设和运行中,清管是一项非常重要的作业。本文旨在设计一种阵列磁阻传感器磁异常的探测系统,通过对磁信号的采集和处理,进行了基于磁阻传感器的磁探测系统电路设计,并通过大量实验验证了系统的可行性,来对清管器进行快速、准确的定位。
于佳,黄松岭,赵伟,王珅[2]（2018）在《基于磁信息测量的地面标记器设计》文中研究说明针对油气管道缺陷定位的误差随着测量距离的增加而累计增大,进而会导致缺陷定位失败的情况,基于某公司的三轴磁阻芯片设计研发了一款利用磁信息对定位误差进行校对的地面标记器。该标记器采用模块化设计,包括ARM处理平台、信号采集及存储、GPS授时及数据无线传输四部分,能够实现对油气管道内检测器经过时产生的磁扰动信号的采集和存储,并利用小波变换对信号奇异特征的敏感性,可对采集到的磁场信号进行降噪,并且能判断、计算出内检测器经过地面标记器正下方的精确时刻。实验验证表明,所提出的设计方案提高了地面标记器的测量准确度和可靠性,具有一定的参考价值。
苏智超[3]（2018）在《利用球形内检测器测量管道走向关键技术研究》文中进行了进一步梳理管道是输送石油、天然气和水等资源的主要方式,是国民经济的命脉。因受地理气候变化、传输介质、传输条件以及人为施工、破坏的影响,随着使用年限的增加,管道会出现焊缝开裂、腐蚀穿孔、形变等现象。一旦发生事故,将对工业生产造成巨大损失甚至威胁人民的生命财产安全。定期检测是确保管道长期安全运行的有效措施。球形内检测器具有体积小、功耗低、检测灵敏度高、不会卡堵和使用安全方便的特点,在管道损伤检测及走向、地理坐标测量方面展示了巨大优势。本文围绕球形内检测器在测量现场管道走向时所面临的新挑战,在硬件优化、管道磁屏蔽模型、管道倾角测量等方面进行了深入研究,主要内容包括:优化了球形内检测器的系统设计,包括优选器件和优化配置,采用更加高效精简的系统架构等。针对新的系统架构进行了程序开发,包括各传感器数据接口驱动程序及应用程序开发。对球形内检测器进行了功耗测试、高低温测试及现场应用试验。采用有限元法和实验定量研究分析了管道对地磁场的屏蔽作用,比较了两种经典管道磁屏蔽模型,明确了管道长度、壁厚、相对磁导率等对磁屏蔽系数的影响。结果表明,基于椭球体模型确定的磁屏蔽系数与管道长度、壁厚、相对磁导率的关系在变化趋势上与仿真分析结果相符,但在数值上有一定的偏差;基于无限长圆柱腔体模型确定的径向磁屏蔽系数与仿真结果吻合度非常高,但轴向磁屏蔽系数与仿真和实验结果不符。因此,实际应用中,计算径向磁屏蔽系数可以采用无限长圆柱腔体磁屏蔽模型和有限元仿真分析方法,不宜采用椭球体模型;轴向磁屏蔽系数计算可以采用有限元分析。提出了一种不使用管道磁屏蔽模型的管道倾角测量新方法,利用球形内检测器在管道中运动轨迹为摆线的特点及管道单侧磁化条件下径向磁场分布不均匀的特点,经过坐标变换获取管道倾角信息,解决了管道倾角测不准的问题,仿真分析和实验验证表明,利用该方法测量管道倾角的最大相对误差为3.55%。
贾志成,张萌,田伟,杨璐[4]（2016）在《管道运输地面信号检测标记器电路设计研究》文中提出管道运输地面信号检测标记器是管道缺陷检测系统的一部分,主要用于捕捉微小漏磁信号以消除累积误差,达到减小缺陷定位误差的目的。由于漏磁信号十分微弱,对其的准确捕捉成为难点。因此需采用高精度的巨磁阻传感器对信号进行捕捉并设计适合此微弱信号的处理电路。利用Multisim电路仿真软件实现此电路的仿真设计。电路设计由信号前置放大、低通滤波和信号电平转换电路组成,用模拟信号代替巨磁阻传感器采集到的信号,对其进行的一系列处理。仿真结果表明,系统达到了对信号放大和滤波的目的。
魏明生[5]（2016）在《基于低频电磁信号的管道清堵机器人定位方法研究》文中研究表明管道清堵机器人是用来清理管道的专用工具,工作中它时常会发生卡堵或跑飞现象,容易造成管道运输的安全事故。因此需要对管道清堵机器人进行实时跟踪和定位,从而保证管道运输的安全。本文以极低频磁信号为通信手段,通过管内机器人发射极低频磁信号,管外磁电传感器接收磁信号的方式,在前人研究的基础上,进一步开展管道清堵机器人的定位研究。论文主要工作和研究成果如下:在磁场分布模型方面,目前采用的磁偶极子模型仅把发射线圈等效为一电流环,忽略了线圈的尺寸、形状和电流分布,针对此问题,从磁矢势出发,通过对磁矢势的旋度求解得到一般情况下的磁场分布模型,提高了空间磁场强度计算精度。在此基础上,进一步对管内磁发射线圈缠绕方式进行了优化。针对管道清堵机器人一维坐标定位问题,分析磁电传感器速度、角度对输出电压信号的影响,推导出了传感器理论输出电压方程。通过对传感器实际输出电压信号和理论电压信号进行两信号的互相关卷积运算,建立机器人一维坐标自动化、快速定位的模型,分析两信号相关卷积平均阈值对定位精度的影响,并进行数值实验分析。针对管道机器人的三维坐标定位问题,首先建立三维坐标定位模型,在此基础上,通过把管道厚度、外界环境等物理量的变化等效为传感器电压放大倍数的变化,采用对称阵列式磁电传感器结构,提出三维坐标自适应定位模型,避免了由外部环境变化导致定位误差增大的问题。针对自适应三维坐标方程求解问题,通过综合利用粒子群算法（PSO）的全局空间寻优能力和拟牛顿算法（BFGS）的局部精细搜索能力,设计基于粒子群拟牛顿混合算法的管道机器人定位方程求解方法,并进行数值计算分析。数值实验结果表明,采用改进后的算法,平均定位误差在x,y,z三个方向上比单纯使用PSO和BFGS分别降低了4.2 cm、3.8 cm、4.6 cm和3.4 cm、2.6 cm、3.8 cm。管内磁信号发射装置能源供给方面,分析了碱电池、锂电池的各自优缺点,针对管道机器人长期定位的需求,提出了采用高能量密度的液体电池供电方法,搭建了基于甲酸燃料电池的供电系统,并对电池材料进行了优化设计研究。对系统硬件电路进行了设计,分别制作了管内发射天线、发射控制电路、接收天线、接收信号调理和控制电路,进行了样机的组装和实验。实验结果表明,设计的一维坐标和三维坐标定位系统均能满足管道机器人的定位需求。
宋小鹏[6]（2016）在《米字梁声检波器设计及在管道内检测器地面标记中的应用研究》文中研究指明管道运输以其密闭、安全、不间断、成本低廉等优势成为世界范围内油气资源运输的主要方式。在管道运行过程中管道壁被腐蚀引起的管道泄漏是各类管道事故的主要诱因,管道内检测器在线监测技术是目前使用最为广泛的管道壁腐蚀检测手段。管道内检测器作业时通过对自身行进距离的测量建立距离和缺陷信息的对应关系,为管道维护提供数据支持。内检测器对其运行距离的测量误差会随着管道长度的增加而不断累积,最终将使得对管道壁缺陷的定位失去实际意义。因此对管道进行内检测时,通常采用地面标记技术每隔一段距离对内检测器的位置信息进行一次重新标记,修正内检测器的距离测量结果,确保对管壁缺陷信息的定位精度。针对内检测器地面标记的工程需求,本文研究设计了一种利用声学原理进行地面标记的米字梁多轴声检波器,该检波器结合仿生原理和压阻效应采用MEMS工艺设计而成。论文在研究内检测器运行过程中发声来源和土介质中声波的传播规律的基础上,围绕米字梁检波器的设计,重点介绍了米字梁检波器的仿生机理和拾振原理,对建立的米字梁微结构模型进行了有限元仿真,确定了微结构的几何尺寸和微加工工艺流程;设计了包括电源模块、前置放大电路和滤波电路的信号调理电路,并对整体结构进行了封装,制作完成了米字梁声检波器的模型样机。在实验室对米字梁检波器的灵敏度和指向性进行了振动台测试,测试结果表明该检波器灵敏度约为60mV/g,同时具有良好的8字余弦指向性。在完成米字梁检波器实验室性能测试后,针对地面标记的具体应用环境对米字梁检波器在土介质中的声信号获取能力和定向能力又进行了实地测试。测试过程中为了增加检波器和土介质的耦合程度,提出了一种三尾椎耦合架装置,试验结果表明该耦合装置可以有效提高检波器在土介质中采集信号的灵敏度和信噪比,检波器的声源定向误差因此减小2°。针对米字梁声检波器一个结构、多路输出的特点,本文研究了一种利用正交两路输出信号比值确定内检测器经过标记点时间以及通过双坐标对半平面内声源进行方位估计的新思路。本文最后搭建管道内检测器地面标记的模拟试验装置对设计的检波器结构以及提出的标记思路进行了综合验证,验证结果表明对内检测器经过标记点的时间标记误差可以控制在工程要求的1s范围内,对内检测器卡堵后的声源定向误差不超过4°,满足地面标记的工程需求。采用米字梁多轴声检波器对管道内检测器进行地面标记系统简单、方案可行,应用前景广阔。进一步增强检波器对不同结构土介质的环境适用性以及积极探索在军事无人值守系统、民用博物馆防盗预警系统等方面的工程化应用和推广是下一步的研究重点。
张青春[7]（2016）在《长输油管道漏磁检测信号处理与缺陷重构技术研究》文中提出随着管道服役时间的不断增长,管道安全问题日趋严重。近年来,管道事故频繁发生,已经影响到正常的国民经济建设事业,危及公民的生命财产安全。管道缺陷内检测是目前排除管道安全隐患的最有效方法,而漏磁检测法是管道内检测最常用的无损检测手段。但截至目前,管道检测的相关技术还属于国外垄断技术,产品及相关技术一概不售。通常只提供管道检测服务,并收取不菲的费用。出于对管道运输安全、国家安全以及检测服务成本等多方面的考虑,必须打破国外技术封锁,研制我国自主设计的高性能管道缺陷检测设备。本文以长输油管道缺陷漏磁（Magnetic flux leakage,MFL）检测系统为研究对象,针对管道漏磁检测信号的在线去噪、在线压缩处理及漏磁信号的管道缺陷二维、三维轮廓重构技术等关键技术问题进行了深入的研究:首先,本文就长输油管道缺陷漏磁检测系统的组成构成进行了研究,系统包括位于地下管道内部的PIG（流体驱动式管道机器人,又称管道猪,Pipeline Pig）、位于地面沿管线安置的定位标记器、位于机房内的数据后处理平台。根据功能不同将系统划分为五个相对独立的功能模块,PIG总控中心、缺陷检测模块、PIG定位模块、速度控制模块和数据后处理平台,分别分析了五个模块的工作原理及结构组成。对PIG进行了蛇形模块化结构设计,增强PIG的管内通过性;对PIG的支撑轮进行改进设计,提出增加被动调节单元的滚珠丝杠螺母副调节机构,增强了PIG的管径变化适应能力;根据实际应用背景,确定了双盘节流式的PIG调速机构。其次,研究了漏磁检测信号在线去噪算法。针对嵌入式在线工作环境,提出了改进阈值的提升小波去噪算法,以提高去噪速度和精度。根据漏磁检测信号的实际特征,确定了去噪算法采用的基小波最佳的选用范围为db5-7、sym4-6、bior2.6和bior4.4;最适宜的分解层数为J（28）3;阈值估计采用逐层阈值估计的Visushrink阈值。对传统的阈值函数进行了改进,进一步提升去噪性能,取得了更好的去噪效果。针对在线去噪中的严重边界干扰问题,提出了无失真延拓方案,并设计了分段在线去噪的工作时序,基本消除了边界干扰。仿真实验证明了本文提出的在线去噪算法具有速度快,效果好,占用资源少,无边界干扰等优点,符合漏磁检测信号在线去噪的要求。接着,研究了漏磁检测数据的在线压缩算法。针对嵌入式在线工作环境下,传统的数据压缩方法难以应用的问题,引入CS（压缩感知,Compressed sensing）理论,提出了漏磁检测数据在线CS压缩方法。确定了小波基作为漏磁信号的最佳稀疏表示基,并推导了小波稀疏基矩阵的数学表达公式;提出Welch界和PRP共轭梯度算法的测量矩阵优化算法,并通过试验证明了算法的有效性和优越性;提出了漏磁检测数据的重要数据段筛选方法,极大的减少了数据存储量。仿真试验证明了本文提出在线压缩算法极大的较少了在线环境压缩编码的运算复杂度,具有简单迅速,压缩比高,重构精度高等优点,符合本文漏磁检测数据在线压缩的实际要求。其后,研究了管道缺陷的二维轮廓重构技术。提出粒子群优化的MO-LSSVR（多输出最小二乘支持向量回归模型,Multi-Output Least Squares Support Vector Machine Regression）的管道缺陷二维维轮廓重构技术。根据单输出的最小二乘支持向量机回归模型推导了MO-LSSVR的算法模型。以二维缺陷样本数据训练MO-LSSVR二维轮廓重构模型,并以PSO（粒子群优化,Particle Swarm Optimization）算法对MO-LSSVR的惩罚参数及核参数进行参数优化,仿真试验证明了本文提出的重构算法较传统算法具有更平滑的重构曲线和更高的重构精度。最后,研究了管道缺陷的三维轮廓重构技术。利用平滑插值和矩阵向量化操作,将三维轮廓重构问题同样转化为二维的列向量到列向量的映射问题,将三维的缺陷样本数据矩阵进行列向量化后训练MO-LSSVR三维轮廓重构模型,预测结果重新以矩阵排列得到三维轮廓的离散点阵,并绘制三维重构曲面。仿真试验证明了该算法的有效性,缺陷三维轮廓重构曲面光滑,重构误差小。论文的研究成果将打破国际技术封锁,为保障我国管道运输的安全提供助力,具有重要的理论研究意义和工程应用价值,同时,研究成果可推广应用到输气、供水管道检测等相近领域。
张萌[8]（2016）在《基于漏磁通方法的管道内检测地面标记系统的研究》文中认为随着我国“西气东输”战略的实施,越来越多的管道被用于能源的运输。但随着使用时间的增加,管道逐渐出现老化现象,再加上气候和地理环境的变化以及人为的破坏等因素,管道事故频繁发生,这不仅造成资源的浪费和环境的污染,还严重的威胁到了人们的生命和财产安全。尤其是铺设在一些生态环境脆弱地区的管道,泄漏事故一旦发生,将会造成非常严重的生态灾难。目前的管道腐蚀检测方法有很多种,但应用最为广泛的是漏磁通管道内检测法。此内检测系统主要包括内检测器模块、地面标记模块和数据分析模块。地面标记模块作为管道缺陷定位的辅助设备,能够有效地消除里程累计误差,对管道缺陷进行更加精确的定位。由于漏磁信号十分微弱,因此管道缺陷定位的关键因素为对此信号的准确采集。本文主要对地面标记系统进行了研究,根据使用中存在的问题提出了改进方法,在理论上进行了模块的仿真实验,提高了此模块的性能。地面标记系统由地面标记器和地标收集器组成。本文首先介绍了管道检测的意义、方法,在分析了漏磁通检测原理和漏磁信号的特征的基础上,结合地面标记系统的工作原理和组成模块,对此系统进行了详细的阐述并进一步提出了详细的设计方案,创新性的引入了精度更高的巨磁阻传感器对漏磁信号进行采集以及数据的处理,采用性能更加优越的GPS定位模块,然后对组成地面标记器和地标收集器的重要电路的原理和设计进行了说明,并通过系统的仿真测试验证了设计的合理性。
郭世旭[9]（2015）在《基于球形内检测器的长输管道微小泄漏检测关键技术研究》文中提出长输油气管道在国民经济发展中起着重要的作用,同时又时有安全事故发生。近年来,随着管道运营时间增长,因腐蚀、老化、裂纹、自然泄漏等原因导致的微小泄漏事件逐渐成为管道安全检测领域的主要问题。本课题组研制的基于负压波的管道泄漏监测与定位系统已在15000余公里的原油及成品油管道上成功应用,获得巨大经济效益及社会效益,但该技术只能检测突发性大泄漏,对微小泄漏无能为力。针对管道运输领域亟需解决的微小泄漏检测与定位这个世界级难题,本文创新的提出基于球形内检测器的长输管道微小泄漏检测方法,该方法不仅可大大提高泄漏检测的灵敏度,而且极大降低了内检测器卡堵的风险。围绕球形内检测器的研制中的关键问题,本文开展以下四方面研究:（1）针对球形内检测器竖直管段的安全通过性问题,采用流体动力学方法详细分析了球形内检测器在管道最极端的竖直管段内的受力情况,保证其有良好的通过性,不会发生卡堵。指出管内流速、球径与管径之比是影响球体所受推力的关键参数,其中球径比还会影响球体在管道内的运动稳定性,搭建了模拟实验管道,验证了仿真结果,得出在管道经济流速内,球径比的最佳范围的关键参数。根据分析结果,设计研制样机并对其进行了立管及弯头通过性的现场测试。（2）针对管道内近场域泄漏声信号特点及提取识别方法问题,利用计算流体/计算气动声学混合仿真的方法,研究了管道内近泄漏声源的近场域声信号的特征,研究了泄漏声源及近声场声信号的频率分布,分析了泄漏噪声在管道内频率特性及传播特性,选取了可体现泄漏特征的频段,得到了不同泄漏量与声信号能量之间的关系。在搭建的模拟泄漏测试平台上验证了利用水听器检测泄漏噪声了可行性,并分析了泄漏噪声在频率上的特性,验证了仿真结果。（3）针对泄漏点精确定位问题,分析了滚动状态下,球形内检测器跟踪定位的特殊矛盾,提出了一种利用电磁地面标记器和MEMS加速度计对泄漏点进行联合定位的方法。分析了旋转电磁发射器发射与接收电磁波的特点,进行了实验室环境的电磁信号接收实验验证,提出了跟踪定位的原理;分析了利用MEMS加速度计在标记点间精确定位的原理,利用研制的样机进行了多次现场实验测试,验证了该定位方法的可行性及精度。给出了整个定位算法流程,进行了误差分析,给出提高定位精度手段。（4）依据上述理论分析,研制样机系统,并分别在2.5km水循环管道上进行了原理可行性测试,以及在130m水循环管道上进行了立管、弯头通过性能测试,最后在一条77km的成品油管道上进行了国内首次现场实验应用,效果良好。
郭静波,蔡雄,胡铁华,张志文[10]（2015）在《油气管道中智能机器人跟踪定位关键技术综述》文中研究说明国民经济的持续快速发展对于油气供给提出了更大的需求。油气资源主要依靠管道进行运输,为保证管道运输安全可靠,需定期使用智能机器人对其进行检测。检测过程中要对智能机器人进行跟踪定位以确保知道管道内机器人的实时位置、状态,特别是发生故障如卡堵时的位置。油气管道通常为长距离管道,跟踪定位方式只能采用无缆或无线方式,其中极低频信号对于金属介质等具有良好穿透能力的特点特别适合于管道内智能机器人的跟踪定位。基于极低频磁技术的跟踪定位问题,本质上可以归纳为微弱磁信号的高分辨率探测和微弱瞬态磁信号的实时（快速）检测这两方面的问题。本文总结了油气管道中智能机器人的跟踪定位技术,介绍了国内外基于极低频技术的智能机器人跟踪定位装置;重点阐述了高分辨率磁传感器、微弱瞬态信号实时检测算法两项关键技术的研究现状,并介绍了基于极低频磁信号发射与接收的智能机器人跟踪定位系统的现有工作及未来展望。
二、磁阻传感器在“管道机器人”的地面标记器中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、磁阻传感器在“管道机器人”的地面标记器中的应用（论文提纲范文）
（1）阵列磁阻传感器磁异常检测系统设计（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 磁异常信号探测原理 |
| 3 磁异常检测系统设计思路 |
| 4 电路设计 |
| 4.1 磁阻传感器简介 |
| 4.2 A/D转换器 |
| 4.3 微处理电路 |
| 5 结束语 |
（2）基于磁信息测量的地面标记器设计（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 硬件设计方案 |
| 1.1 信号采集部分 |
| 1.2 GPS模块 |
| 1.3 ARM信号处理模块 |
| 1.4 数据发送部分 |
| 2 软件设计方案 |
| 3 实验结果与数据处理 |
| 4 结束语 |
（3）利用球形内检测器测量管道走向关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 管道走向测量 |
| 1.2 球形内检测器 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 球形内检测器优化设计 |
| 2.1 球形内检测器优化设计 |
| 2.1.1 器件选型 |
| 2.1.2 系统结构 |
| 2.2 球形内检测器程序设计 |
| 2.2.1 驱动程序 |
| 2.2.2 应用程序 |
| 2.3 球形内检测器应用测试 |
| 2.3.1 功耗 |
| 2.3.2 高低温 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 管道磁屏蔽模型 |
| 3.1 依赖管道磁屏蔽模型的管道走向测量 |
| 3.1.1 测量原理 |
| 3.1.2 现场实验 |
| 3.2 管道对地磁场的屏蔽 |
| 3.2.1 地磁屏蔽 |
| 3.2.2 椭球体磁屏蔽模型 |
| 3.2.3 无限长圆柱腔体磁屏蔽模型 |
| 3.3 管道磁屏蔽模型的仿真分析 |
| 3.3.1 管道内磁场分布 |
| 3.3.2 管道磁屏蔽系数 |
| 3.3.3 影响磁屏蔽系数的因素 |
| 3.4 管道磁屏蔽系数测量 |
| 3.4.1 地磁场测量 |
| 3.4.2 管内磁场测量 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 基于球形内检测器的管道倾角测量 |
| 4.1 管道倾角测量模型 |
| 4.2 仿真分析 |
| 4.2.1 单侧磁化后管道内磁场 |
| 4.2.2 传感器数据 |
| 4.3 管道倾角测量 |
| 4.3.1 测量过程 |
| 4.3.2 测量结果 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）基于低频电磁信号的管道清堵机器人定位方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| Extended Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外关于管道机器人的研究 |
| 1.3 管道机器人定位技术的发展历史 |
| 1.4 本文的研究意义及主要研究内容 |
| 2 极低频电磁信号管道环境下数学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 有限长螺线管磁场分布模型 |
| 2.3 极低频电磁信号频率的选择 |
| 2.4 管道外磁场分布有限元仿真及发射天线的优化 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 管道机器人一维坐标自动快速定位方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单轴磁传感器一维坐标经典定位方法 |
| 3.3 单轴磁传感器一维定位电压信号建模 |
| 3.4 管道机器人自动快速定位方法 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 管道机器人三维坐标自适应定位方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于阵列式传感器管道机器人三维定位研究 |
| 4.3 管道机器人自适应定位方法研究 |
| 4.4 粒子群拟牛顿混合算法研究 |
| 4.5 粒子群拟牛顿混合算法的管道机器人定位 |
| 4.6 小结 |
| 5 极低频电磁定位系统研制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 系统总体方案设计 |
| 5.3 管内磁信号发射系统设计 |
| 5.4 电磁信号接收系统设计 |
| 5.5 实验验证与分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 主要工作与结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）米字梁声检波器设计及在管道内检测器地面标记中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 管道内检测器地面标记技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 地面标记技术国外研究现状 |
| 1.2.2 地面标记技术国内研究现状 |
| 1.3 基于声学传感器的地面标记技术 |
| 1.3.1 声学原理地面标记技术起源 |
| 1.3.2 声学原理地面标记传感技术现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 管道内检测器声信号地面标记原理 |
| 2.1 管道内检测器声信号来源 |
| 2.2 管道内检测器地面标记声学原理 |
| 2.2.1 内检测器摩擦声信号地面标记原理 |
| 2.2.2 内检测器焊缝撞击声信号地面标记原理 |
| 2.3 土介质中的声波传播理论 |
| 2.3.1 土介质中声波的传播方式 |
| 2.3.2 土介质中声波的衰减 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 米字梁多轴声检波器工作模型 |
| 3.1 米字梁多轴声检波器工作原理 |
| 3.1.1 压阻效应 |
| 3.1.2 仿生机理 |
| 3.2 米字梁多轴声检波器力学模型及拾振原理 |
| 3.3 米字梁声检波器微结构确立 |
| 3.3.1 MEMS十字梁矢量声传感器 |
| 3.3.2 面向地面标记应用的十字梁矢量声传感器结构优化 |
| 3.3.3 米字梁多轴声检波器结构 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 米字梁多轴声检波器分析与设计 |
| 4.1 米字梁多轴声检波器设计 |
| 4.1.1 米字梁多轴声检波器微结构数学模型分析 |
| 4.1.2 米字梁敏感微结构尺寸确定 |
| 4.1.3 米字梁多轴声检波器有限元仿真 |
| 4.1.4 压敏电阻设计 |
| 4.1.5 米字梁微结构加工工艺 |
| 4.2 米字梁多轴声检波器信号测量及调理电路设计 |
| 4.3 米字梁多轴声检波器性能测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 米字梁多轴声检波器实地测试及标记方法研究 |
| 5.1 米字梁多轴声检波器现场性能测试 |
| 5.1.1 米字梁多轴声检波器土介质中接收信号能力测试 |
| 5.1.2 米字梁多轴声检波器和土壤的三尾椎耦合架设计 |
| 5.2 米字梁多轴声检波器地面标记方法研究 |
| 5.3 内检测器卡堵后的跟踪定位原理 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 米字梁声检波器在管道内检测器地面标记中的应用研究 |
| 6.1 内检测器地面标记模拟试验 |
| 6.1.1 模拟试验装置 |
| 6.1.2 EMD分解的基本原理 |
| 6.1.3 EMD相关度去噪方法 |
| 6.1.4 米字梁声检波器地面标记试验 |
| 6.2 内检测器地面跟踪模拟试验 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究工作 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）长输油管道漏磁检测信号处理与缺陷重构技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 管道缺陷漏磁检测技术发展概况 |
| 1.2.2 长输油管道漏磁检测装置发展概况 |
| 1.2.3 管道漏磁检测信号去噪算法发展概况 |
| 1.2.4 管道漏磁检测信号压缩算法发展概况 |
| 1.2.5 缺陷轮廓重构技术发展概况 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 长输油管道缺陷漏磁检测系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 长输油管道缺陷漏磁检测系统的组成 |
| 2.2.1 PIG总控中心 |
| 2.2.2 速度控制模块 |
| 2.2.3 PIG定位模块 |
| 2.2.4 缺陷漏磁检测模块 |
| 2.2.5 数据后处理平台 |
| 2.3 PIG本体机械结构设计研究 |
| 2.3.1 蛇形模块化结构组成研究 |
| 2.3.2 可变径支撑轮设计研究 |
| 2.3.3 调速机构设计研究 |
| 2.4 本章小节 |
| 第3章 漏磁检测信号的提升小波在线去噪研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 漏磁检测信号的分段在线去噪 |
| 3.2.1 噪声来源 |
| 3.2.2 分段去噪 |
| 3.2.3 在线去噪存在的问题 |
| 3.3 小波的提升构造方案 |
| 3.3.1 提升小波变换 |
| 3.3.2 传统小波的提升构造 |
| 3.3.3 与Mallat算法的运算量对比 |
| 3.4 改进阈值函数的提升小波阈值去噪方法 |
| 3.4.1 小波阈值去噪方法 |
| 3.4.2 小波基的选择 |
| 3.4.3 分解层数的确定 |
| 3.4.4 阈值函数的改进方案 |
| 3.4.5 阈值的估计 |
| 3.5 无失真边界延拓方案的在线去噪时序 |
| 3.5.1 边界干扰 |
| 3.5.2 无失真边界延拓 |
| 3.5.3 在线去噪工作时序设计 |
| 3.5.4 提升小波阈值在线去噪的实现步骤 |
| 3.6 仿真结果与分析 |
| 3.6.1 提升算法与传统Mallat算法去噪时间对比 |
| 3.6.2 提升算法与传统Mallat算法去噪效果对比 |
| 3.6.3 不同阈值函数的去噪性能对比 |
| 3.6.4 无失真延拓方案的性能验证 |
| 3.6.5 漏磁检测信号去噪试验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 压缩感知用于漏磁检测信号在线压缩研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 压缩感知理论及信号的稀疏表达 |
| 4.2.1 压缩感知的数学描述 |
| 4.2.2 漏磁检测信号的稀疏表达 |
| 4.3 测量矩阵的优化 |
| 4.3.1 受限等距性质及非相干性 |
| 4.3.2 优化问题描述 |
| 4.3.3 子问题Ⅱ的求解 |
| 4.3.4 测量矩阵优化算法的实现步骤 |
| 4.3.5 数值仿真试验 |
| 4.4 漏磁检测数据的重要数据段筛选 |
| 4.4.1 漏磁检测数据特征分析 |
| 4.4.2 重要数据段的判别方法 |
| 4.4.3 仿真与试验 |
| 4.5 漏磁检测数据在线CS压缩算法 |
| 4.5.1 测量矩阵维数的确定 |
| 4.5.2 在线CS压缩算法的实现步骤 |
| 4.5.3 漏磁检测信号压缩与重构试验 |
| 4.6 本章小节 |
| 第5章 管道缺陷的MO-LSSVR二维轮廓重构技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 缺陷二维轮廓重构原理 |
| 5.3 管道缺陷的PSO-MO-LSSVR二维轮廓重构 |
| 5.3.1 多输出最小二乘支持向量回归机 |
| 5.3.2 二维轮廓重构的实现步骤 |
| 5.3.3 二维轮廓的形状和大小划分 |
| 5.4 仿真试验与结果分析 |
| 5.4.1 样本集的建立 |
| 5.4.2 仿真试验与结论 |
| 5.5 本章小节 |
| 第6章 管道缺陷的三维轮廓重构技术研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 缺陷的三维轮廓重构原理 |
| 6.2.1 常规方法存在的问题 |
| 6.2.2 矩阵列向量化操作 |
| 6.2.3 采样点阵的平滑插值 |
| 6.3 管道缺陷PSO-MO-LSSVR三维轮廓重构算法 |
| 6.3.1 三维轮廓重构的实现步骤 |
| 6.3.2 三维轮廓的形状与大小划分 |
| 6.4 仿真试验与结果分析 |
| 6.4.1 半球体三维轮廓重构试验 |
| 6.4.2 三角槽三维轮廓重构试验 |
| 6.4.3 常规三维重构算法重构试验 |
| 6.5 本章小节 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）基于漏磁通方法的管道内检测地面标记系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 管道运输的发展状况及存在的问题 |
| 1.1.1 管道运输的发展状况 |
| 1.1.2 管道运输存在的安全问题 |
| 1.2 管道缺陷检测方法及缺陷定位技术 |
| 1.2.1 管道腐蚀内检测方法 |
| 1.2.2 管道缺陷定位技术 |
| 1.3 本文的意义以及主要工作 |
| 1.3.1 本文意义 |
| 1.3.2 本文的主要工作 |
| 第二章 地面标记原理与总体设计 |
| 2.1 地面标记系统的工作原理 |
| 2.2 地面标记器系统总体设计 |
| 2.2.1 地面标记器总体设计 |
| 2.2.2 地标收集器总体设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 硬件设计 |
| 3.1 地面标记器(AGM)硬件设计 |
| 3.1.1 磁传感器的选择 |
| 3.1.2 信号调理电路设计 |
| 3.1.3 MCU核心控制器件的选择 |
| 3.1.4 存储器设计 |
| 3.1.5 时间同步电路设计 |
| 3.1.6 电池的选择 |
| 3.1.7 电源管理电路设计 |
| 3.1.8 实时电路设计 |
| 3.1.9 无线通信电路设计 |
| 3.2 地标收集器硬件设计 |
| 3.2.1 核心控制器件的选择 |
| 3.2.2 地标收集器与上位机通讯 |
| 3.2.3 内检测器与地标收集器同步接口设计 |
| 3.2.4 其他电路设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 系统主要程序设计 |
| 4.1 地面标记器整体工作流程 |
| 4.2 地标收集器程序设计 |
| 4.3 无线通信协议介绍及程序设计 |
| 4.4 总结 |
| 第五章 系统电路仿真设计 |
| 5.1 信号调理电路仿真 |
| 5.1.1 信号前置放大部分仿真 |
| 5.1.2 信号有源滤波电路的仿真 |
| 5.1.3 信号电平转换电路仿真设计 |
| 5.2 电源管理模块仿真设计 |
| 5.2.1 电源供电部分仿真 |
| 5.2.2 数字电源管理仿真电路设计 |
| 5.2.3 模拟电源产生及管理电路仿真设计 |
| 5.3 实时电路仿真设计 |
| 5.4 总结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（9）基于球形内检测器的长输管道微小泄漏检测关键技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 管道运输的发展概况 |
| 1.3 管道运营中存在的微小泄漏安全问题 |
| 1.4 管道泄漏检测方法综述 |
| 1.4.1 外部检测法 |
| 1.4.2 内部检测法 |
| 1.5 基于球形内检测器的管道微小泄漏检测系统 |
| 1.5.1 检测原理及技术优势 |
| 1.5.2 需解决的关键问题 |
| 1.5.3 拟解决关键问题领域国内外研究现状 |
| 1.6 本课题研究主要内容及意义 |
| 第二章 球形内检测器安全通过性研究及关键参数确定 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本概念 |
| 2.3 计算流体动力学仿真方法 |
| 2.3.1 问题描述及流体控制方程 |
| 2.3.2 求解过程及边界条件 |
| 2.3.3 网格划分及独立性测试 |
| 2.4 流体动力学仿真分析讨论 |
| 2.4.1 管道内球体周围的压力及流速分布特征 |
| 2.4.2 流体对球体推力的影响因素分析 |
| 2.5 模拟管道实验验证及球形内检测器关键参数确定 |
| 2.6 球形内检测器样机竖直管道通过性实验 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 管道微小泄漏内检测近声场声信号特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于Lighthill声类比的气动噪声计算方法 |
| 3.2.1 计算气动声学理论 |
| 3.2.2 Lighthill声类比方程 |
| 3.2.3 CFD/CAA混合法计算喷流噪声 |
| 3.3 计算流体仿真模型和计算声学模型建立及其边界条件 |
| 3.4 仿真计算结果与分析讨论 |
| 3.4.1 泄漏速率与管道内压及泄漏孔径的关系 |
| 3.4.2 声波在管道内的传播 |
| 3.4.3 管道内泄漏声源近场声信号特性 |
| 3.4.4 泄漏噪声在管道内的分布特征 |
| 3.5 模拟泄漏实验装置及实验 |
| 3.5.1 模拟泄漏实验装置 |
| 3.5.2 管道两端不同边界条件对检测的影响 |
| 3.5.3 实验结果分析讨论 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 电磁地面标记器与MEMS加速度计联合定位技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 球形内检测器滚动状态分析 |
| 4.3 滚动状态下低频电磁标记技术 |
| 4.3.1 旋转电磁发射器产生低频电磁波特性分析 |
| 4.3.2 跟踪定位原理 |
| 4.3.3 实验室环境下旋转电磁发射接收实验 |
| 4.4 基于MEMS加速度计的精确定位方法 |
| 4.4.1 旋转状态下利用MEMS加速度计定位原理 |
| 4.4.2 定位实验验证 |
| 4.5 电磁地面标记器与MEMS加速度计联合定位算法 |
| 4.5.1 算法流程 |
| 4.5.2 误差分析及提高定位精度手段 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 球形内检测器系统样机研制及现场应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 球形内检测器机械结构设计 |
| 5.3 传感单元与采集存储系统设计 |
| 5.4 基于Labview的上位机软件设计 |
| 5.5 样机在 77km成品油管道泄漏检测及跟踪实验应用 |
| 5.5.1 模拟泄漏及跟踪实验方案 |
| 5.5.2 试验结果分析讨论 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）油气管道中智能机器人跟踪定位关键技术综述（论文提纲范文）
| 1引言 |
| 2智能机器人跟踪定位主要方式 |
| 2.1管内跟踪定位 |
| 2.2管外跟踪定位 |
| 3基于极低频技术的跟踪定位 |
| 3.1高分辨率磁传感器 |
| 3.2微弱瞬态信号检测算法 |
| 3.2.1微弱瞬态信号 |
| 3.2.2经典正弦信号检测方法 |
| 3.2.3幂律检测方法 |
| 3.2.4 Page检测方法 |
| 3.2.5基于时频分析的检测方法 |
| 3.2.6非线性检测方法 |
| 4现有工作及未来展望 |
| 4.1极低频瞬变磁场 |
| 4.2极低频磁信号发射机 |
| 4.3感应线圈传感器 |
| 4.4微弱瞬态信号实时检测算法 |
| 5结论 |
四、磁阻传感器在“管道机器人”的地面标记器中的应用（论文参考文献）
- [1]阵列磁阻传感器磁异常检测系统设计[J]. 匡珺洁,向棋,谢丽,许文斌,薛玉玉. 中外企业家, 2018(14)
- [2]基于磁信息测量的地面标记器设计[J]. 于佳,黄松岭,赵伟,王珅. 电测与仪表, 2018(01)
- [3]利用球形内检测器测量管道走向关键技术研究[D]. 苏智超. 天津大学, 2018(04)
- [4]管道运输地面信号检测标记器电路设计研究[J]. 贾志成,张萌,田伟,杨璐. 计算机仿真, 2016(10)
- [5]基于低频电磁信号的管道清堵机器人定位方法研究[D]. 魏明生. 中国矿业大学, 2016(03)
- [6]米字梁声检波器设计及在管道内检测器地面标记中的应用研究[D]. 宋小鹏. 中北大学, 2016(08)
- [7]长输油管道漏磁检测信号处理与缺陷重构技术研究[D]. 张青春. 哈尔滨工程大学, 2016(09)
- [8]基于漏磁通方法的管道内检测地面标记系统的研究[D]. 张萌. 河北工业大学, 2016(02)
- [9]基于球形内检测器的长输管道微小泄漏检测关键技术研究[D]. 郭世旭. 天津大学, 2015(08)
- [10]油气管道中智能机器人跟踪定位关键技术综述[J]. 郭静波,蔡雄,胡铁华,张志文. 仪器仪表学报, 2015(03)