微声矢量传感器在管道巡检装置定位中的应用.pdf

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1、2013年第32卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)139应用技术、微声矢量传感器在管道巡检装置定位中的应用宋小鹏--，刘宏，张国军，薛晨阳，(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室。山西太原0300512．中北大学电子测试技术重点实验室，山西太原030051)摘要：地面标记器是管道内在线检测系统的重要组成部分，应用该系统可以实现对管道缺陷的精确定位。当管道内检测装置运行过程中被卡堵后对其准确定位是管道内检测的重要保证。基于此，创新性地将微声矢量传感器应用于地面标记系统。首先，针对应用的土壤环境进行分析，结合声波在土壤

2、中衰减快的传播特性，对微声矢量传感器的结构进行了优化设计，提出了橘瓣式封装结构，传感器的灵敏度达到60mV／g。由于管线走向由管道桩可以事先确定，因此，实现对声源目标的定向结合管线走向便可对卡堵后发声的内检测装置进行定位。模拟实验表明：微矢量声传感器对声源目标定向平均误差小于5。。关键词：微声矢量传感器；声学原理；地面标记系统；定位中图分类号：TE89文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)08-0139-03Application0fmicroacousticvectorsensorinlocalizationofpipelineinspectiondeviceSONGX

3、iao．peng，LIUHong，ZHANGGuo-jun，XUEChen．yang，(1．KeyLaboratoryofInstrumentationScience&DynamicMeasurement，MinistryofEducation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．KeyLaboratoryofScienceandTechnologyonElectronicTest&Measurement．NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Thegroundmark

4、erisanimportantpartofpipelineon—lineinspectionsystem，usingthissystemcanrealizepreciselocalizationofpipelinedefect．Accuratelocalizationisanimportantguaranteeforthepipelinewhenthedetectiondeviceisblockedonthepipeline．Basedonthis，innovativegroundmarkingsystembasedonmicroacousticvectorsensorisputforw

5、ard．Firstly，applicationofsoilenvironmentisanalyzed，andthencombinewiththefastpropagationcharacteristicsinsoil，optimaldesignonmicroacousticvectorsensoriscarriedout，andtheorangepetaltypepackagingstructureisproposedandthesensitivityis60mV／g．Thedirectionofpipelinecanbedeterminedbythepipepileinadvance，

6、thus，itcanachievepositioningfortheinspectiondevice．Simulationexperimentshowsthattheaverageerrorofthesoundsourcetargetdirectionislessthan5。．Keywords：microacousticvectorsensor；acousticprinciple；groundmarkersystem；localization0引言程位置数据误差。一般的，管道巡检装置每运行1km会产管道作为一种封闭性的运输工具在运输流体能源方面生1m左右的误差。误差的累积使得管道巡检装置

7、所记录有其独特的优势。与此同时，管道运输的安全问题也是全的位置与管道的实际缺陷位置出现很大的偏离，从而给后世界最关注和最棘手的问题。在众多的评估、检测和监续缺陷定位、管道维护等工作的开展带来很大困难J。为测管道的方法中，使用管道巡检装置对管道进行检测是最了克服这个问题，针对管道巡检装置的地面标记技术应运有效、最直接且使用最广泛的方式J。管道巡检装置在管而生。在所有的地面标记技术中，声学标记系统以其检测道中运行时对管壁缺陷进行检测同时