實(shí)驗(yàn)名稱：管道定位系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

研究方向：管道無損檢測

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：開展基于PCM的管道定位系統(tǒng)的可行性研究：采用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生4Hz、8Hz和72Hz的多頻電流，并將信號輸出到AigtekATA-308功率放大器。將輸出電流的RMS值調(diào)整為1A后，通過屏蔽電纜傳輸?shù)焦艿滥Ｐ椭校?a href="http://www.3532n.com/analog/" target="_blank">模擬實(shí)際場景中的管道檢測環(huán)境。搭建完成實(shí)驗(yàn)平臺后，在管道周圍保持磁傳感器探頭與地面的鉛錘關(guān)系，調(diào)節(jié)磁傳感器探頭與管道模型之間的水平距離，鉛錘距離以及水平夾角，并通過卷尺測量。之后記錄不同位置下的測量結(jié)果與實(shí)際情況之間的關(guān)系。

測試設(shè)備：ATA-308功率放大器，函數(shù)信號發(fā)生器，數(shù)字萬用表，示波器等。

實(shí)驗(yàn)過程：

在實(shí)驗(yàn)過程中，探頭與地面保持垂直關(guān)系，探頭與管道的水平距離、垂直距離和水平角度發(fā)生變化。檢測探頭對管道發(fā)出的磁場信號進(jìn)行檢測。信號處理電路對信號進(jìn)行濾波放大后，傳輸?shù)?a target="_blank">STM32F429嵌入式處理器，計(jì)算出其精確的三維位置。處理后的管道定位結(jié)果通過LCD顯示。然后動態(tài)調(diào)整磁傳感器探頭相對于管道模型的角度，垂直距離和水平距離，記錄LCD屏中的示數(shù)。

圖：測試環(huán)境

測試結(jié)果：

經(jīng)過測試后，水平夾角，鉛錘距離和水平距離測試的平均誤差和線性度指標(biāo)令人滿意，水平距離和垂直距離測量的R2均大于0.99，水平角度測量的R2大于0.99。在測量誤差方面，水平角度的平均誤差為2.51°，水平距離的平均誤差為2.19cm，垂直高度的平均誤差為2.01cm。上述實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)角度驗(yàn)證了管道定位系統(tǒng)的可行性，為后續(xù)真實(shí)環(huán)境下的測試奠定了基礎(chǔ)。

放大器在該實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的效能：作為管道檢測系統(tǒng)的激勵信號，產(chǎn)生電磁場。

圖：ATA-308功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇