管道电流测绘系统中发射电路的设计与仿真

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1、万方数据2013年第4期管道技术-5PipelineTechniqueand2013No．4管道电流测绘系统中发射电路的设计与仿真刘美红，张述杰(沈阳航空航天大学，辽宁沈阳110136)摘要：管道电流测绘系统(PipelineCurrentMapper)是一种用于地下管道外防腐层破损检测的装置，通过向地下管道发射一种用于管道检测的甚低频电流信号(接近直流)进行检测。针对检测的原理，开发出一种PCM发射电路。该发射电路采用超高运行速度的单片机和D／A转换器编程产生甚低频正弦波信号，再经有源低通滤波器滤波和OCL功率放大电路的调

2、整，最终输出频率可调的甚低频正弦波信号。最后，将设计的发射电路放在Proteus7．4仿真软件中进行仿真，通过仿真得到的结果，分析得出该发射电路能非常精确地产生PCM系统所需的信号。关键词：PCM系统；发射电路；甚低频信号；Proteus中图分类号：TEg$文献标识码：B文章编号：1004-9614(2013)04-0032-03DesignandSimulationoftheEmissionCircuitinPCMSystemLIUMei．hong．ZHANGShu-jie(ShenyangAerospaceUnivers

3、ity，Shenyang110136，China)Abstract：PCMsystemisadeviceforundergroundpipelineexternalcorrosionlayerdamagedetection．Theprincipleofde-teetionislaunchELFcurrentsignal(closetoDC)usedinpipelinedetectopmbywayoftheundergroundpipeline．Accordingtotheprir-ciple，thispap盱research

4、anddevelopakindofPCMemissioncircuit．TheemissioncircuitUSeShigh-speedMCUandaD／Aconverterinprogrammingtogeneratesinesignals，thenthroughtheadjustmentoftheactivelow-passfilterandOCLpoweramplifyingcircuit，itfinallyoutputssinewavesignalswithadjustablefrequencies．Finally，

5、itputsthedesignedemissioncircuiton—toProteus7．4forsimulation．Fromthesimulationresultsitisknownthroughanalysisthattheemissioncircuitiscapableofaccu—ratelygeneratingthedesiredsignalofPCMsystem．童【eywords：PCMsystem；emissioncircuit；ELFsignal；Proteus0引言对地下管道破损位置的检测，在国内起步

6、比较晚，目前还没有可以用于预防性定期监测地下管道的专利设备，管道监测人员只能使用国外的仪器，成本较高。所以，研究开发出一种可以对地下管道破损位置检测的仪器有实际意义。目前，广泛使用的设备是PCM系统，掌握PCM系统的工作原理十分重要。1PCM系统简介PCM系统即管道电流测绘系统⋯，主要用于测量管道中电流衰减梯度。PCM系统主要由发射机、接收机、信号处理软件组成。系统工程应用结构图如图1所示。PCM系统的工作原理悼1是控制室中的发射机首先向管道发射1个128Hz的甚低频正弦波信号，用于对地下管道位置的定位，确定地下管道位置后，

7、再向收稿日期：2012一II一02收修改稿日期：2013—03—04控制室图1PCM系统工程应用结构图管道发射一种接近直流(甚低频4Hz)的检测电流信号。接收机在目标管道正上方利用自身的感应线圈，将管道中电流产生的磁场转换成电流信号并采集，然后将电流信号送人接收机中的Pc机，采用信号处理软件进行处理。最后，接收机将处理后的数据送人无线数传电台中，通过无线数传电台之间的通信，将最万方数据第4期刘美红等：管道电流测绘系统中发射电路的设计与仿真33终结果传送给控制室里的IPC中，经过分析确定管道破损∞1位置，通知维修人员及时进行维

8、修。2PCM发射电路的设计PCM系统中要想实现对地下管道破损位置的检测，首先得产生用于定位和检测的信号，系统采用128Hz的定位正弦波信号和4Hz的检测正弦波信号，所以要设计1个发射电路H。71产生这些信号。发射电路主要由信号发生单元、平滑滤波电路和功率放大电路组成，其组成框图如图2所示。