基于磁阵列的海底管道探测技术研究
发布时间：2021-11-16 23:28
由于海底管道长期处于复杂海洋环境下,容易出现平面移位、悬空、管道损坏等情况,与原设计存在很大的差异。如果不能探测这些海底管道的位置,将对新管道铺设、近海港口、码头、桥梁等海洋工程建设造成很大的危害,因此探测海底管道成为当前海洋物探工程亟待解决的重要问题之一。本文首先建立了管道磁异常的理论模型,根据管道的地磁正演模型绘制管道磁异常的仿真图,然后分析了曲线分解法和特征点法这两种管道反演解析方法,根据磁力仪的分辨率确定磁力仪节点间距及测线间距。根据海底管道探测模型,本文设计了一种基于磁阵列的海底管道探测系统。该系统由多个磁阻磁力仪组成,并且以数据采集控制板为通信单元。系统的硬件电路包括磁阻磁传感器采集电路、信号调理电路、电源管理电路、模数转换电路、数据通信与存储电路等,实现对磁场数据的采集及处理工作。在系统嵌入式软件设计中,提出一对多的通信设计方案。为了避免磁场数据的丢失,设计了数据超时重传和数据存储机制,该机制确保数据的传输及存储。在实验调试阶段,编写了上位机软件,以便开发人员可以通过磁场数据曲线了解管道磁异常变化。最后,本文对磁阵列探测系统分别进行实验室地面测试、实验室水池测试、户外水池...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
005-2015年我国油气管道里程数伴随着我国油气管道里程数不断增加，则在海域内所铺设的管道种类众多且数量繁多
图 1.2 系统工作的示意图1.4.1 本课题的研究内容本课题的研究内容主要分为以下几方面：(1) 实现海底管道的磁场数据采集以及数据存储磁阵列的海底管道探测系统采用霍尼韦尔(Honeywell)研制的高灵敏度、低成本、小型化的磁阻磁传感器芯片(HMC1001/1002)，磁传感器芯片将周围环境的地磁场强弱信号转化为相应的差分模拟电压小信号，然后差分模拟电压小信号经过差分放大和低通滤波处理后，再通过 24 位高精度模数转换 ADS1256 电路把模拟电压信号转化为数字量的电压，最后由主控单元 MCU 电路将采集到的电压值经过模数转换公式得到实际的地磁场数据大小。在磁场数据采集过程中，一方面将磁阻磁力仪采集到的磁场数据经过一对多 RS485 通信传输到数据采集控制板上；另一方面主控单元 MCU 电路将磁场数据经过 SPI 总线通信保存到 SD 卡上，实现磁场数据的存储。(2) 实现磁场数据的一对多通信本课题是采用多个磁阻磁力仪组成磁阵列进行管道的探测，为了实现多个磁阻磁力仪采
演解析方法提供理论基础。分类及选型测系统中，地磁传感器的选型决定了系统整体的分辨率与精至关重要。目前磁传感器趋向于高分辨率、高灵敏度、低功内外的磁传感器种类众多，根据实现原理的不同可以分为线user 式、光泵式、SQUID 式、磁通门式、磁阻式等磁力仪[的分类仪力仪的工作原理是在法拉第电磁感应定律原理基础上，线圈流[24]，并根据感应电流变化来测量地磁场大小。在众多的线纳米科技公司(PNI)研制的线圈感应式磁传感器RM3000因特点[25]，而受到汽车电子、军工电子、海洋电子等领域青睐 SEN-XY 和一个 SEN-Z 的磁传感器芯片以及专用驱动芯量出三分量(X 轴、Y 轴、Z 轴)和总磁场的磁场数据大小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]0.1 nT灵敏度质子磁力仪设计[J]. 张语珊,许廷发. 地球物理学进展. 2016(05)
[2]掩埋海底管道探测方法及新技术应用研究[J]. 杨敏,宋湦,王芳,宫文宁. 海洋科学. 2015(06)
[3]一种阵列式海洋磁力测量系统[J]. 宗发保,邓瑞辉,任来平,顾建松,邹鹏毅,余恺. 海洋测绘. 2015(01)
[4]浅海海底管道探测技术探讨[J]. 徐国强,亓发庆,阚长宾,魏宏伟,赵鸣,王忆非,任军,边洪村. 海岸工程. 2013(02)
[5]高灵敏度感应式磁传感器的研究[J]. 邵英秋,程德福,王言章,张飞. 仪器仪表学报. 2012(02)
[6]海洋磁场重力场信息军事应用研究现状与展望[J]. 黄谟涛,翟国君,欧阳永忠,陆秀平,任来平,王克平,宋海英. 海洋测绘. 2011(01)
[7]SeaSPY磁力仪在南海海底光缆检测中的应用[J]. 年永吉. 工程地球物理学报. 2010(05)
[8]海底管道综合探测技术及东方1-1管道不稳定因素[J]. 徐继尚,李广雪,曹立华,杨荣民. 海洋地质与第四纪地质. 2009(05)
[9]水下目标磁探测的测线间距设计[J]. 赵俊生,柯泽贤,任来平,刘雁春. 海洋测绘. 2009(04)
[10]海底管线的地球物理探测技术探讨[J]. 吕邦来. 水运工程. 2009(07)
博士论文
[1]基于相干布居囚禁原理的磁场精密测量研究[D]. 梁尚清.浙江大学 2017
[2]海底低功耗现场校正双模磁力仪系统研究[D]. 章雪挺.浙江大学 2017
[3]磁法探测水下目标的关键技术与应用研究[D]. 吕邦来.中国地质大学 2015
[4]氦光泵磁测技术研究[D]. 张振宇.吉林大学 2012
硕士论文
[1]磁异常正反演技术在水下磁性目标探测中的应用研究[D]. 孙刃.中国地质大学（北京） 2014
[2]输油管道风险管理及HSE管理体系的应用研究[D]. 杜旭峰.西安石油大学 2014
[3]磁法勘探反演技术及应用研究[D]. 张华.河北工程大学 2011
[4]数字氦光泵磁力仪的设计与实现[D]. 祁香兵.浙江大学 2007
本文编号：3499771
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
005-2015年我国油气管道里程数伴随着我国油气管道里程数不断增加，则在海域内所铺设的管道种类众多且数量繁多
图 1.2 系统工作的示意图1.4.1 本课题的研究内容本课题的研究内容主要分为以下几方面：(1) 实现海底管道的磁场数据采集以及数据存储磁阵列的海底管道探测系统采用霍尼韦尔(Honeywell)研制的高灵敏度、低成本、小型化的磁阻磁传感器芯片(HMC1001/1002)，磁传感器芯片将周围环境的地磁场强弱信号转化为相应的差分模拟电压小信号，然后差分模拟电压小信号经过差分放大和低通滤波处理后，再通过 24 位高精度模数转换 ADS1256 电路把模拟电压信号转化为数字量的电压，最后由主控单元 MCU 电路将采集到的电压值经过模数转换公式得到实际的地磁场数据大小。在磁场数据采集过程中，一方面将磁阻磁力仪采集到的磁场数据经过一对多 RS485 通信传输到数据采集控制板上；另一方面主控单元 MCU 电路将磁场数据经过 SPI 总线通信保存到 SD 卡上，实现磁场数据的存储。(2) 实现磁场数据的一对多通信本课题是采用多个磁阻磁力仪组成磁阵列进行管道的探测，为了实现多个磁阻磁力仪采
演解析方法提供理论基础。分类及选型测系统中，地磁传感器的选型决定了系统整体的分辨率与精至关重要。目前磁传感器趋向于高分辨率、高灵敏度、低功内外的磁传感器种类众多，根据实现原理的不同可以分为线user 式、光泵式、SQUID 式、磁通门式、磁阻式等磁力仪[的分类仪力仪的工作原理是在法拉第电磁感应定律原理基础上，线圈流[24]，并根据感应电流变化来测量地磁场大小。在众多的线纳米科技公司(PNI)研制的线圈感应式磁传感器RM3000因特点[25]，而受到汽车电子、军工电子、海洋电子等领域青睐 SEN-XY 和一个 SEN-Z 的磁传感器芯片以及专用驱动芯量出三分量(X 轴、Y 轴、Z 轴)和总磁场的磁场数据大小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]0.1 nT灵敏度质子磁力仪设计[J]. 张语珊,许廷发. 地球物理学进展. 2016(05)
[2]掩埋海底管道探测方法及新技术应用研究[J]. 杨敏,宋湦,王芳,宫文宁. 海洋科学. 2015(06)
[3]一种阵列式海洋磁力测量系统[J]. 宗发保,邓瑞辉,任来平,顾建松,邹鹏毅,余恺. 海洋测绘. 2015(01)
[4]浅海海底管道探测技术探讨[J]. 徐国强,亓发庆,阚长宾,魏宏伟,赵鸣,王忆非,任军,边洪村. 海岸工程. 2013(02)
[5]高灵敏度感应式磁传感器的研究[J]. 邵英秋,程德福,王言章,张飞. 仪器仪表学报. 2012(02)
[6]海洋磁场重力场信息军事应用研究现状与展望[J]. 黄谟涛,翟国君,欧阳永忠,陆秀平,任来平,王克平,宋海英. 海洋测绘. 2011(01)
[7]SeaSPY磁力仪在南海海底光缆检测中的应用[J]. 年永吉. 工程地球物理学报. 2010(05)
[8]海底管道综合探测技术及东方1-1管道不稳定因素[J]. 徐继尚,李广雪,曹立华,杨荣民. 海洋地质与第四纪地质. 2009(05)
[9]水下目标磁探测的测线间距设计[J]. 赵俊生,柯泽贤,任来平,刘雁春. 海洋测绘. 2009(04)
[10]海底管线的地球物理探测技术探讨[J]. 吕邦来. 水运工程. 2009(07)
博士论文
[1]基于相干布居囚禁原理的磁场精密测量研究[D]. 梁尚清.浙江大学 2017
[2]海底低功耗现场校正双模磁力仪系统研究[D]. 章雪挺.浙江大学 2017
[3]磁法探测水下目标的关键技术与应用研究[D]. 吕邦来.中国地质大学 2015
[4]氦光泵磁测技术研究[D]. 张振宇.吉林大学 2012
硕士论文
[1]磁异常正反演技术在水下磁性目标探测中的应用研究[D]. 孙刃.中国地质大学（北京） 2014
[2]输油管道风险管理及HSE管理体系的应用研究[D]. 杜旭峰.西安石油大学 2014
[3]磁法勘探反演技术及应用研究[D]. 张华.河北工程大学 2011
[4]数字氦光泵磁力仪的设计与实现[D]. 祁香兵.浙江大学 2007
本文编号：3499771
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