基于TDC-GP21芯片的超声波管道腐蚀监测技术.pdf

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1、2014生仪表技术与传感器2O14第12期InstrumentTechniqueandSensorNo．12基于TDC．GP21芯片的超声波管道腐蚀监测技术杨理践，高飞，高松巍(沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870)摘要：针对在役化工金属管道因腐蚀而产生管壁减薄的现象，研究了超声波腐蚀检测技术，实现管道腐蚀的定点周期性监测。基于超声波脉冲反射法测厚原理，提出了超声波管道腐蚀监测系统具体的设计方案。采用高速电压比较器结合时间数字转换芯片TDC．GP21构成数据处理单元，实现管道壁厚的高精度测量。采用滞回式电压比较电路，输出

2、信号的上升沿陡峭、噪声小；时间测量电路输出的时间测量值由LCD液晶屏显示，分辨率为0．0001s；计算分析得出，管道厚度测量平均误差小于1％；系统多次测量的重复性较好。关键词：腐蚀监测；回波信号；超声波测厚；高速比较器；TDC—GP21；时间测量中图分类号：TG115．28文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)12—0091—04UltrasonicPipelineCorrosionMonitoringTechnologyBasedonTDC-GP21ChipYANGLi—jian，GAOFei，GAOSong-wei(

3、SchoolofInformationScienceandEn#neering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：Intermofthethinningphenomenonofin—servicechemicalmetalpipelineswallduetocorrosion，torealizethefixed-pointperiodicmonitoringofpipelinecorrosion，thesystemofultrasoniccorros

4、ionmonitoringwasstudied．Basedontheprincipleofultrasonicthicknessmeasurement，theconcretedesignplanwasproposed．Torealizehigh—precisionmeasurementofpipewallthick—ness，high—speedvoltagecomparatorcombinedwithtime—digitalconve~erchipTDC—GP21wasusedtoconstitutedataprocessingU—n

5、it．Thehysteresis—typevoltagecomparatorcircuitwasused，SOtherisingedgeoftheoutputsignalwasabruptandoflownoise；TimemeasurementoutputbytimemeasuringcircuitwasdisplayedbyLCDandtheresolutionratiowas0．0001s．Calculationandanalysisprovethattheaveragemeasurementerorofthethicknessi

6、slessthan1％andthesystem’Srepeatabilityofrepeatedmeas—uringisexcellent．Keywords：corrosionmonitoring；echosignal；ultrasonicthickness；high—speedc0mparat0r；TDC-GP21；timemeasurement0引言设计。通过实验，应用标准试块CSK一1对腐蚀监测系统进行在工业化工企业中，管道腐蚀问题对企业的安全运行起到了精度校验。了至关重要的作用。由于化工管道长期工作在高温、高压的作1超声波管道腐

7、蚀监测原理业环境内，并且管道载流的工业原料具有强腐蚀性，使得输运1．1腐蚀监测系统工作原理管道有着高温操作、易腐蚀、运行风险高等特点I2J。为了确由于化工原材料的高腐蚀、高污染特性，加上流体运动的保生产作业的安全连续性，防止事故的发生，研究有效、高精度特征，使得液体原料经过管道弯头、三通等部位时对其进行了的管道腐蚀技术变得越来越重要。高速的冲刷，这些重点部位腐蚀程度大幅上升。对于这些特殊目前，对腐蚀检测的方法主要有挂片检测法、超声波检测位置，选用超声波脉冲定点测厚方法来进行腐蚀在线监测，管法、线性极化法、电阻电极法、检测法等多种检测法。

8、对于在道腐蚀监测工作原理如图1所示。役管道的在线监测主要以超声测厚、电阻电极和射线检测方法为主。超声波检测技术由于其测量准确、使用方便、声波的方向性好等优点，被广泛应用于各行各业。由于管道内壁长期受到载流体