基于LVDS的石油管道检测系统.pdf

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1、2010莅仪表技术与2010第l2期InstrumentTechniqueNo．12基于LVDS的石油管道检测系统裴朝，李华，胡爱民(1．北京航空航天大学物理科学与核能工程学院，北京100191；2．北京自动测试技术研究所，北京100088)摘要：石油管道检测系统在运行中需要对大量传感器进行数据采集和实时传输，传统总线接口速度往往不能满足要求。提出了一种利用低压差分信号技术LVDS传输传感器输出信号和采用FPGA作为高速数据缓存的方法，使数据传输速率可达几十Mbit／s．LVDS信号低摆幅和低电流驱动输出的特性也使系统具有低功耗和低误码率，从而保证了检测结果的精确性和有效性。关键词：

2、LVDS；石油管道检测；FPGA；高速数据传输中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)12—0044～03DesignandImplementationofOilPipelineDetectingSystemBasedonLVDSPEIZhao，LIHua，HUAi—rain(1．SchoolofPhysicsandNuclearEnergyEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．BeijingInstituteofAuto·TestingTechnology，Beijing10008

3、8，China)Abstract：Becauseoilpipelinedetectingsystemneedstocollectandtransmitalargenumberofsensorsdatainreal—time，thetraditionalbusinterface’Sspeeddoesnotmeettherequirements．Thispaper，byusedlowvoltagedifferentialsignaling(LVDS)technologytotransmitsensorssignalsandusedFPFAashighspeedbuffer，datatra

4、nsferringspeedwasimprovedtosometensofMbps．Withthefeaturesofsmalloscillationrangeandundercurentdriveroutput，LVDShelpstoreducepowerconsumptionandBER，whichguaranteestheaccuracyandeficiencyofthedetectingresults．Keywords：LVDS；oilpipelinedetectingsystem；FPGA；high—speeddatatransmission0引言为数字信号，再由计算机进一

5、步处理，最终实现缺陷信号的图石油输送管道在使用过程中，管壁由于长时间受到腐蚀性形显示和对缺陷类型的判别。原油的冲刷，会逐渐变薄并产生各种类型的缺陷，主要有管壁石油管道检测系统主要由磁传感器、采样输出电路、LVDS腐蚀、裂纹及孔洞等。缺陷对石油管道有极大的危害，严重时数据传输电路、数据集中器等部分组成，其系统总体结构如图1会引发管道破裂或石油泄漏事故，造成巨大的经济损失。因所示。石油管道检测系统主要完成的功能包括：此，有必要研究石油管道检测装置，定期获得管壁的损伤状态，(1)磁传感器探头的数据处理。对192个磁传感器进行数从而能够及时采取有效措施预防石油泄漏事故的发生。据采集和打包。石

6、油管道中传感器的数量和对传感器输出信号的采样速(2)数据传输。将大量的探头采样数据通过LVDS技术传度和传输速度直接影响到检测结果的精确性和有效性。目前输到信号集中器。石油管道中的微型检测传感器往往超过上百路，而机械装置在(3)数据存盘。在运行状态下，信号集中器实时将管道检管道中的运行速度极快，因此大量的数据包需要在短时间内完测结果以约定格式文档的形式存储在非易失性存储器中，方便成采集和传输，普通的数据总线速度往往不能达到要求。文中以后随时查询和打印。采用低压差分信号技术LVDS传输传感器的输出信号，速率可2设计方案达几十Mbit／s，其低摆幅和低电流驱动输出的特性也使其具有2．1传

7、感器采样输出电路的设计低功耗和低误码率，从而保证了检测结果的精确性和有效性。传感器采样输出电路的主体结构包括：12路霍尔传感器1基本原理与系统构成HALSl5；采样率1MSPS的12位A／D转换器AD7265；小型高速石油管道检测设备的前端需要由上百个磁传感器探头来单片机XC886。完成漏磁检测。若管道是完好的，铁磁性管道的磁力线会均匀HALSI5是霍尔类型的磁传感器，对漏磁进行检测输出，输分布在管壁内；若管体存在缺陷，磁力线会在缺陷处发生畸变，出电压范围