CN106770623B - 管道漏磁检测系统、数据采集装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种管道漏磁检测系统、数据采集装置及方法。管道漏磁检测系统包括：磁化装置、传感元件和数据采集装置；传感元件用于检测磁信号，磁信号为所述磁场的漏磁信号；数据采集装置包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；ARM核心模块用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中；AD转换器件用于将从传感元件接收到的磁信号进行模‑数转换；所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并在压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。

Description

管道漏磁检测系统、数据采集装置及方法

技术领域

本公开涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种管道漏磁检测系统及方法、数据采集装置。

背景技术

已有技术中，油气管道漏磁检测设备通常选择工控机加外围扩展电路的方案用于系统控制及数据采集、处理及存储。其他已有技术中，还通过按功能将系统划分为多块电路板及组件，如主控板、采集板、存储板、电子硬盘等，再将多块电路板通过连接器连接成一个整体，用于系统控制及数据采集、处理及存储。

在应用中，携带数据采集装置的漏磁检测设备是在各种口径的油气管道内高速前进，可能面对高强度的机械振动和冲击，此外还可能面对高温和高压，工作环境恶劣。因此上述已有技术存在多种隐患。例如，由于工控机接口众多(绝大多数接口对该系统无用)，体积较大，因此利用工控机的方案导致系统体积大，抗震性能差，在小管径的漏磁检测装置中可能完全不适用；利用多块电路板的方案集成度低，而且由于连接器的缘故导致系统稳定性和可靠性差，抗震性能差，抗电磁干扰能力也弱。电子硬盘体积相对较大，与电路板之间的连接器抗震性能也比较差。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种管道漏磁检测系统、数据采集装置及方法。

根据本公开一方面，提供了一种管道漏磁检测系统，包括：磁化装置、传感元件和数据采集装置；

其中，所述磁化装置用于局部磁化待检测管道壁，并与当前被磁化的待检测管道壁形成磁场回路；

所述传感元件用于检测磁信号，所述磁信号为所述磁场的漏磁信号；

所述数据采集装置根据所述传感元件检测到的磁信号采集并保存磁数据；包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；

所述ARM核心模块用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中，并与外部系统进行通信；

所述AD转换器件用于将从传感元件接收到的磁信号进行模-数转换，并输出至FPGA；

所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并在压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；

所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。

其中，所述传感元件包括霍尔传感器和非磁传感元件；所述霍尔传感器用于检测磁信号，所述非磁传元件用于检测非磁信号。

其中，还包括：

多个信号路由装置，根据数据采集装置的选通地址信号，选通所述选通地址信号对应的磁信号通道，以将所述磁信号通道对应的霍尔传感器检测到的磁信号传送至数据采集装置。

其中，还包括：

模拟开关，其用于根据数据采集系统的控制，切换选通非磁信号通道，以将所述非磁信号通道对应的非磁传感元件检测到的非磁信号传送至数据采集装置。

其中，所述信号路由装置与所述AD转换器件一一对应设置；

每个信号路由装置对应连接多个霍尔传感器，在一次数据采集中，每个信号路由装置根据选通地址信号将选通的一个霍尔传感器所检测到的磁信号传送至AD转换器件。

其中，所述模拟开关对应连接至一个AD转换器件；所述模拟开关对应连接多个非磁传感元件，在一次数据采集中，模拟开关根据选通地址信号将选通的一个非磁传感元件检测到的非磁信号传送至AD转换器件。

其中，所述存储介质为TF卡或SD卡。

其中，所述FPGA将所采集的数据暂存于内部的FIFO，在所述FIFO满时，通过USB/FIFO转换器件传输给ARM核心模块。

根据本公开第二方面，提供了一种数据采集装置，所述数据采集装置用于管道漏磁检测的数据采集；所述数据采集装置包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；

所述ARM核心模块用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中，并与外部系统进行通信；

所述AD转换器件用于将从检测漏磁信号的传感元件接收到的磁信号进行模-数转换，并输出至FPGA；

所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并在压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；

所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。

根据本公开第三方面，提供了一种利用所述的管道漏磁检测系统中的数据采集装置进行数据采集的方法，包括：

在接收到采样触发信号时，FPGA向各个信号路由装置输出选通地址信号，以选通最多与信号路由装置数量相等的一个或多个磁信号通道并进行AD采样；

在一次AD采样后，FPGA输出下一选通地址信号，选择最多与信号路由装置数量相等的一个或多个其他磁信号通道，进行下一次AD采样，直至一帧数据采样完毕。

本公开实施例所提供的上述技术方案中，数据采集装置采用高度集成的方法，在同一块小体积的电路板上实现上述所有功能；采用ARM核心模块作为系统的中央处理单元，用体积小、容量大的TF卡或SD卡作为存储介质，ARM核心模块有相应的接口可以直接高速读写TF卡或SD卡；通过FPGA同时采集所有通道的大量数据并进行数据的压缩处理；FPGA与ARM核心模块之间通过USB转FIFO的器件进行通信，交换命令和传输数据。FPGA构建对外FIFO接口，ARM核心模块则通过DMA的方式从FPGA高速获取压缩过的数据。本公开利用FPGA进行所有通道数据的同步、实时高速采集及压缩处理；利用ARM核心模块进行数据的实时高速存储，简化控制系统与存储介质的接口设计；ARM核心模块与FPGA之间通过高速USB转FIFO器件进行通信，实现数据的高速实时传输；利用TF卡或SD卡进行大容量数据存储，存储介质轻便，机械稳定性及可靠性好；利用本公开的数据采集装置，在操作系统的基础上编写应用软件，系统稳定，灵活性好，后期维护方便。

附图说明

图1是本公开一示例性实施例示出的一种管道漏磁检测系统的结构示意图；

图2是本公开一示例性实施例示出的一种磁化装置的结构示意图；

图3是本公开一示例性实施例示出的一种数据采集装置的结构示意图；

图4是本公开另一示例性实施例示出的一种管道漏磁检测系统的结构示意图；

图5是本公开一示例性实施例示出数据采集方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。

本公开提出的管道漏磁检测设备可以用来检测铁磁材料的油气等管道的缺陷。

如图1所示，本公开一示例性实施例示出的一种管道漏磁检测系统包括：磁化装置、传感元件和数据采集装置；

其中，所述磁化装置用于磁化局部待检测管道壁，并与当前被磁化的局部待检测管道壁形成磁场回路；

所述传感元件用于检测磁信号和/或非磁信号。

所述传感元件包括至少一个磁传感元件，用于检测所述磁场的磁信号。所述磁信号为所述磁化装置在局部待检测管道壁上形成的磁场的漏磁信号；所述非磁信号为管道漏磁检测过程中除了上述磁信号以外的其他信号，例如压力、压差、温度、距离、时间等信号。

在检测过程中，传感元件贴近局部待检测管道壁，用于感测来自所述磁场的磁信号；当前被饱和磁化的局部待检测管道壁上具有缺陷时，所述磁场会向外泄露磁力线，磁传感元件能够检测到泄露的磁场，因此磁传感元件可通过检测所述漏磁信号来确定所述局部待检测管道壁上是否有缺陷。

在一实施例中，如图2所示，所述磁化装置包括钢刷、永磁体、背铁、驱动皮碗(图中未示出)；位于两钢刷之间的局部待检测管道壁被永磁体经由钢刷进行局部饱和磁化，在磁化装置和局部待检测管道壁之间形成磁场。如果局部待检测管道壁是完整、没有缺陷的，那么所形成磁场的磁力线将沿着“永磁体N极→钢刷→管道壁→钢刷→永磁体S极→背铁→永磁体N极”的路线构成闭合回路，而不会有磁力线向空中泄漏。如果局部待检测管道壁有缺陷，则从缺陷所在的管道壁处会有磁场泄漏，贴近管道壁的磁传感元件可以检测到泄漏的磁场，以此通过磁传感元件检测到的磁场信号就可以判断出缺陷的位置和大小。驱动皮碗用于油压或气压的推动下，在待检测管道内向前推进管道漏磁检测系统。

在一实施例中，所述磁传感元件包括多个霍尔传感器。可以在局部待检测管道壁截面的圆周方向布置所述多个霍尔传感器，以进行高分辨率的漏磁检测。由于管道壁通常是圆柱状的，在检测过程中，管道漏磁检测系统是位于待检测管道内部进行检测，因此磁化装置中的钢刷、永磁体以及背铁为圆环状，永磁体和钢刷依次环绕背铁形成，图2为磁化装置的纵向切面的上半部分，下半部分与上半部分对称设置。所述磁传感元件设置在两钢刷之间。为了提高分辨率，可以在于管道壁圆周方向对应的位置处设置多个磁传感元件，例如，待检测管道的直径为325mm，则在管道漏磁检测系统中设置240个霍尔传感器，以在检测过程中沿着局部待检测管道壁的圆周方向布置。当然，在其他实施例中，还可以通过在待检测管道纵向方向上，缩减单位采样的间距提高分辨率，例如，为实现纵向采样的分辨率为2mm，即管道漏磁检测系统在管道内每前进2mm，便采样一次磁数据。

上述霍尔传感器检测到的磁信号用于在局部待检测管道壁被饱和磁化的情况下判断管道是否有缺陷，本文中将这些磁信号称作“主磁信号”。

而其他实施例中，还可以设置额外的一部分霍尔传感器，用于在局部待检测管道壁被弱磁化情况下，通过检测漏磁场信号来判断缺陷是位于管道内壁还是外壁，即用于判断管道壁上具有的缺陷是内壁缺陷/外壁缺陷(Inner Defect/Out Defect，IDOD)，本文中将这些霍尔传感器所检测到的漏磁场信号称为“IDOD信号”。用于检测主磁信号的霍尔传感器和用于检测IDOD信号的霍尔传感器分别位于不同的部位，用于检测主磁信号的霍尔传感器位于两钢刷之间，而用于检测IDOD信号的霍尔传感器位于专门设置的IDOD节上。钢刷之间的管道壁内是强磁场，位于钢刷之间的霍尔传感器用于检测主磁信号。而IDOD节上的霍尔传感器探头内部会有一个小磁铁，用于对霍尔传感器所在的管道壁进行局部弱磁化，进而由位于此处的霍尔传感器检测IDOD信号。

在一实施例中，所述传感元件还包括至少一个非磁传感元件，用于检测非磁信号。所述非磁传感器包括压力传感器、温度传感器等，用于检测管道内部的压力、驱动皮碗前后的压差、管道内温度及数据采集装置内部的温度等非磁信号。非磁信号除了上述压力、压差、温度等信号外，还包括管道漏磁检测系统在待检测管道内运行的距离、时间等信号。

数据采集装置通过所述传感元件检测到的磁信号和非磁信号采集磁数据和非磁数据，并保存采集到的磁数据和非磁数据。在管道检测完毕后，可以将所存储的磁数据和非磁数据导出至PC机，以进行分析处理，从而判断整个待检测管道的健康状况。

本公开中管道漏磁检测系统在驱动皮碗前后的油压或气压的推动下，在待检测管道内向前推进，持续磁化两个钢刷之间的局部待检测管道壁，并利用传感元件检测所形成磁场中的磁信号和非磁信号，数据采集装置从传感元件获取所述磁信号和非磁信号，并将其处理成磁数据和非磁数据进而保存起来，直至整个待检测管道的检测完成。

驱动皮碗前后的油压差或气压差决定了漏磁检测系统在待检测管道内的前进速度。在一实施例中，按照漏磁检测系统最高运行速度6m/s、单次可检测的最长管道长度为500km的要求来进行数据采集装置的设计。可见在一次管道检测中，漏磁检测系统需要快速保存大量的数据。随着管道管径的增加，磁传感元件数量也会增多，数据量也会按比例增加。

在一实施例中，管道漏检检测系统还包括信号路由装置。信号路由装置根据数据采集装置的选通地址信号，选通所述选通地址信号对应的磁信号通道，以将所述磁信号通道对应的磁传感元件检测到的磁信号传送至数据采集装置。在实际应用中，磁传感元件可以包括多个，而数据采集装置每次只采集其中最多与信号路由装置数量相等的一个或多个磁传感元件所检测到的磁信号。数据采集装置将需要采集的传感元件的选通地址信号发送给信号路由装置。因此，信号路由装置路由选择通道管理对应于多个磁传感元件的信号通道，在接收到数据采集装置的选通地址信号后，根据所述选通地址信号选通其对应的磁传感元件的信号通道，以将该被选通的磁传感元件所检测到的信号传送至数据采集装置中。

在一实施例中，所述管道漏磁检测系统还包括模拟开关。所述模拟开关用于根据数据采集系统的控制，切换选通非磁信号通道，以将所述非磁信号通道对应的非磁传感元件检测到的非磁信号传送至数据采集装置。由于非磁传感元件的数量较少，采用简单的模拟开关即可实现各个非磁传感元件之间的切换控制。例如，模拟开关用于选通压力、压差、温度等非磁信号，用于将多路非磁信号(如压力信号、压差信号、温度信号等)轮流选通，复用数据采集系统中的同一个AD转换器进行模-数转换。例如，当模拟开关选通温度信号时，FPGA通过漏磁检测设备上设置的温度传感器采集管道内的温度数据；当模拟开关选通其他非磁信号通道时，FPGA通过其他相应的检测单元采集其他非磁数据。

在一实施例中，所述漏磁检测系统还包括至少一个里程轮，所述里程轮用于输出数据采集装置的触发信号，以触发数据采集装置进行一次数据采样。所述里程轮触发信号可以为方波信号，其上升沿和/或下降沿可以作为采样的触发信号，当数据采集装置检测到的里程轮触发信号达到上升沿和/或者下降沿时，数据采集装置进行一次采样。所述里程轮的数量根据所检测管道的管径大小确定，通常为1至3个，但是任何时候只动态采用其中运行最快的一个里程轮的信号作为整个数据采集装置的触发信号。

图3示出了一示例性实施例示出的数据采集装置的结构框图。

参考图3所示，该数据采集装置包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块。

在一实施例中，所述ARM核心模块包括基于Cortex-A8内核的ARM控制器、512MBDDR3 RAM、2GB ROM、电源管理及各种IO接口。所述ARM核心模块负责的主要功能包括：通过串口与PC机进行通信，在漏磁检测系统进入待检测管道进行正式检测之前，用于设备自检，判断用于检测所有磁信号及非磁信号的传感元件是否正常；获取FPGA所采集及预处理后的磁数据和非磁数据；并将从FPGA中获取的所有数据存储到存储介质；漏磁检测系统在运行过程中的状态记录等。

FPGA负责所有磁数据及非磁数据的同步高速采集、数据压缩、数据缓存，并传输给ARM核心模块；FPGA在数据采集触发信号的触发下，按照预定的速度采集磁数据和非磁数据。FPGA在采集到磁数据或非磁数据以后，还对所采集的磁数据或非磁数据进行压缩，例如，单个磁传感元件的采样结果精度为12位，即1.5个字节，FPGA可以按预定规则将所有这些采样结果“拼接”在一起，即两个采样结果“拼接”成3个字节，以实现数据压缩，从而节约存储空间。在一些实施例中，由于非磁数据精度都是1个字节或1个字节的整数倍，无须压缩。

AD转换器件包括多个，分别用于对所有磁信号及非磁信号进行模-数转换。所述AD转换器件的数量多于信号路由装置的数量，等于信号路由装置和模拟开关数量总和。在一实施例中，多个信号路由装置分别对应连接至不同的多个AD转换器件，每个信号路由装置又与多个磁传感元件连接，分别在AD转换器件-信号路由装置-磁传感元件之间形成多个不同的磁信号通道；一个模拟开关对应连接至剩余的一个AD转换器件，模拟开关又与多个非磁传感元件连接，分别在AD转换器件-模拟开关-非磁传感元件之间形成多个非磁信号通道。

在采集磁数据时，FPGA发送选通地址信号给所有的信号路由装置，每个信号路由装置与多个磁传感元件对应连接，并且可以选通所连接的所述多个磁传感元件。信号路由装置根据所接收到的选通地址信号选通对应的磁信号通道，以将该磁信号通道对应的磁传感元件检测到的磁信号传送至AD转换器件，在FPGA控制下完成一次磁数据采集；在采集非磁数据时，FPGA发送控制信号给模拟开关，以控制模拟开关选通对应的非磁信号通道，以将该非磁信号通道对应的磁传感元件检测到的非磁信号传送至相应的AD转换器件，在FPGA的控制下完成一次非磁数据采集。

在一实施例中，AD转换器件的精度可以为12位，即1.5个字节，单个AD转换器件的转换速率可以为1MSPS。

本公开实施例中，存储介质可以为TF卡或SD卡，用于替代常用的SSD固态硬盘，可以减小体积，减轻重量，增强抗震性能；本实施例中所使用的TF卡容量可以为128GB，读写速度可以高达80MB/s。

USB/FIFO转换器件用于ARM核心模块与FPGA之间的高速数据传输，用于将FPGA采集并压缩后的数据按照先进先出的原则传递给ARM核心模块并存储进TF卡或SD卡。在一实施例中，USB/FIFO转换器件为高速USB 2.0器件，同步FIFO模式下传输速度最高可达到40MB/s。USB/FIFO转换器件的USB接口连接ARM核心模块这端；FIFO接口连接FPGA这端。

电源管理模块用于给整个数据采集装置提供各种等级的电源。

下面通过具体的实施例对信号路由装置根据FPGA提供的地址选通信号进行磁信号通道的选通细节加以详细描述。

FPGA提供的地址选通信号用于选通各磁信号通道。在一实施例中，所述数据采集装置包括6片用于磁信号模-数转换处理的AD转换器件，可支持共270路磁信号通道，其中包括240路主磁信号通道，以及30路IDOD信号通道。240路主磁信号通道对应的240个磁传感元件接入到4个信号路由器装置，其中3个信号路由装置每个负责64路主磁信号通道的轮流切换，另外1个信号路由装置负责48路主磁信号通道的切换，因此用于选通主磁信号通道的地址线共有6根(2⁶＝64)，4个信号路由装置共输出4路主磁信号。30路IDOD信号通道对应的磁传感元件接入到2个信号路由装置，其中一个信号路由装置负责16路IDOD信号通道的切换，另一个信号路由装置负责14路IDOD信号通道的切换，用于选通IDOD信号通道的地址线共有4根(2⁴＝16)，共输出2路IDOD信号。另有4路非磁信号通道(压力压差及温度信号等)通过一个模拟开关共用一个AD转换器进行模-数转换，模拟开关输出1路非磁信号。4路主磁信号、2路IDOD信号以及1路非磁信号同时由FPGA进行AD采样，以提高数据采集速度。例如，FPGA在采样触发信号的触发下，一次同时采集7路信号。单个AD转换器件会顺序轮流采样其对应的信号路由装置所管辖的64或48路磁信号通道，或其对应的模拟开关所管辖的4路非磁信号通道，即顺序采样对应的信号路由装置或模拟开关所管辖的信号。

通信接口主要包括串口和USB口。串口用于数据采集装置与PC机之间进行通信、调试；USB口用于数据的导出；

在其他实施例中，所述数据采集装置还包括其他功能及接口，如触摸液晶屏接口、从USB口、开关及LED显示灯等人机接口，主要是用于设备调试目的，由于不是本公开的创新点所在，这里不一一赘述。

参见图5所示，本公开另一示例性实施例一示出的漏磁检测系统包括：磁化装置(图中未示出)、霍尔探头阵列、信号路由装置以及数据采集装置。

所述磁化装置用于局部磁化待检测管道壁；

所述霍尔探头阵列包括沿管道圆周方向布置的霍尔传感器阵列，用于检测被磁化的待检测管道壁处是否有漏磁信号；

所述信号路由装置用于将所述霍尔探头阵列中各个霍尔传感器检测到的磁信号按路由输出至数据采集装置中。

所述数据采集装置对所述磁信号进行采集，并将所采集到的磁数据进行保存。

在一实施例中，所述信号路由装置为64选1的信号路由装置，用于根据数据采集装置输出的地址信号从霍尔传感器阵列输出的64路磁信号中选通其中一路信号输出给数据采集装置。

本实施例中，假如漏磁检测设备要求高速数据采集装置满足最高6m/s的前进速度、每隔2mm采集一轮磁信号及非磁信号、最大检测管线长度500km的要求。显然，要满足这个要求，数据采集装置各个环节的速度都需要足够快，存储容量也要足够大。图4示出了整个数据采集装置中的磁信号(数据)链(磁信号及数据流向图)(当然，在实际应用中，所述数据采集装置还可以包括非磁信号数据链，此处以磁信号数据链为例对数据采集装置的设计进行说明)。

如图4所示，磁信号从霍尔传感器阵列输出，经过64选1的信号路由装置之后进入数据采集装置，在所述数据采集装置中经过AD采样后得到的磁数据由FPGA进行压缩处理并暂存进FPGA内部的FIFO，再通过USB/FIFO器件传输给ARM核心模块，再由ARM核心模块写入到TF卡或SD卡保存。

首先定义漏磁检测设备每前进2mm所采集到的磁数据及非磁数据为一个数据帧，则本实施例中270个通道的磁数据为405个字节，加上30个字节的非磁数据，一帧数据最多为435个字节(非磁数据并不是每次都随磁数据一起采集)。而以6m/s的速度前进2mm，时间间隔为2mm/(6m/s)≈0.33ms，即要求在0.33ms的时间间隔内，系统必须能够采集435个字节的数据并完成保存。则要求系统总的数据处理及传输速度为435Bytes/0.33ms≈1.3MBytes/s，因此要求图4中信号链路中的每个环节的数据采集及传输速率都必须高于这个速度。对于AD转换器件，其采样速率为1MSPS，即采样一次耗时1微秒，一个信号路由装置所辖的64路信号全部采样完毕需要至少64微秒，远小于一个数据帧的时间周期0.33ms，而各个信号路由器的输出信号是由FPGA同时采样的，因此AD采样环节的速度是足够的。而USB/FIFO器件可以按最高40MB/s的速度将FPGA中的数据“搬运”到ARM核心模块，ARM核心模块再以最高4MB/s的速度写入TF卡或SD卡，这些数据“转运”环节的速度都高于要求的速度1.3MB/s一倍以上，因此本实施例所设计的各环节的速度足以应对本实施例中所有磁信号及非磁信号的采样、处理及存储。理论上讲，本公开中传感器数量再增加一倍，该系统设计的速度仍然可以满足要求。

之后再计算128GB的TF卡是否满足存储容量要求。

一个数据帧的磁信号数据量是270×1.5Bytes＝405Bytes。500km对应的磁信号数据量则是500km/2mm×405Bytes≈100GB；而非磁数据是每隔1m采集一次，每次30Bytes，则非磁数据量为500km/1m×30Bytes≈15MB，与磁信号数据量相比可以忽略。因此128GB的存储介质满足设计要求。

在一实施例中，用于ARM核心模块的系统应用软件编写可以基于WindowsEmbedded Compact 7.0操作系统，也可以基于Linux等操作系统。

参见图5所示，本公开一示例性实施例示出的利用上述数据采集装置采集管道内漏磁数据的方法，包括以下步骤：

确定是否从里程轮接收到数据采样触发信号；

在接收到采样触发信号时，FPGA向各个信号路由装置输出选通地址信号，以选通与信号路由装置数量相等的磁信号通道并进行AD采样；该步骤中，所选通的磁信号通道对应的AD转换器件接收相应的磁信号，并对其进行AD转换，并将AD转换后的磁数据输出至FPGA；

在完成AD采样后，FPGA改变选通地址信号，选择另外最多与信号路由装置数量相等的一个或多个磁信号通道，进行AD采样，……，直至一帧数据采样完毕(例如对于某个信号路由装置来说最多64个通道的磁信号全部采样完毕)。对于压力、压差、温度等非磁信号，它们共用一个AD采样器件，因此也需要轮流进行采样，模拟开关就是用来实现对这些非磁信号的选通。

在一帧数据采样完毕后，FPGA并不将其立即传输给ARM核心模块，而是进行压缩处理(如前所述，将两个1.5个字节的磁信号采样结果“拼接”成3个字节)，并暂存在FPGA的FIFO中；

FPGA判断FIFO是否存满，当所述FIFO存满时，向ARM核心模块发送数据读取通知信号；

ARM核心模块在接收到所述数据读取通知信号后，通过USB转FIFO器件从所述FPGA中的FIFO读取数据，并将读取的数据存入存储介质(TF卡或SD卡)中。

本公开能够降低漏磁检测设备的数据采集装置的体积，提高集成度，提高数据采集和处理速度，提高系统可靠性和稳定性，增强抗震性能。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管道漏磁检测系统，其特征在于，包括：磁化装置、传感元件、多个信号路由装置和数据采集装置；

其中，所述磁化装置用于局部磁化待检测管道壁，并与当前被磁化的待检测管道壁形成磁场回路；

所述传感元件包括霍尔传感器，用于检测磁信号，所述磁信号为所述磁场回路的漏磁信号；

所述多个信号路由装置用于根据所述数据采集装置的选通地址信号，选通所述选通地址信号对应的磁信号通道，以将所述磁信号通道对应的霍尔传感器检测到的磁信号传送至数据采集装置；

所述数据采集装置根据所述传感元件检测到的磁信号采集并保存磁数据；包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；

所述ARM核心模块基于嵌入式操作系统进行操作，用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中，并与外部系统进行通信；

所述存储介质为TF卡或SD卡；

所述AD转换器件用于将从传感元件接收到的磁信号进行模-数转换后，输出至FPGA；

所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并对所述磁数据进行拼接压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；

所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。

2.如权利要求1所述的管道漏磁检测系统，其特征在于，所述传感元件还包括非磁传感元件；所述非磁传感元件用于检测非磁信号。

3.如权利要求2所述的管道漏磁检测系统，其特征在于，还包括：

模拟开关，其用于根据数据采集系统的控制，切换选通非磁信号通道，以将所述非磁信号通道对应的非磁传感元件检测到的非磁信号传送至数据采集装置。

4.如权利要求1所述的管道漏磁检测系统，其特征在于，所述信号路由装置与所述AD转换器件一一对应设置；

每个信号路由装置对应连接多个霍尔传感器，在一次数据采集中，每个信号路由装置根据选通地址信号将选通的一个霍尔传感器所检测到的磁信号传送至AD转换器件。

5.如权利要求3所述的管道漏磁检测系统，其特征在于，所述模拟开关对应连接至一个AD转换器件；所述模拟开关对应连接多个非磁传感元件，在一次数据采集中，模拟开关根据选通地址信号将选通的一个非磁传感元件检测到的非磁信号传送至AD转换器件。

6.如权利要求1所述的管道漏磁检测系统，其特征在于，所述FPGA将所采集的数据暂存于内部的FIFO，在所述FIFO满时，通过USB/FIFO转换器件传输给ARM核心模块。

7.一种数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置用于管道漏磁检测的数据采集；所述数据采集装置包括：ARM核心模块、存储介质、FPGA、AD转换器件、USB/FIFO转换器件以及电源管理模块；

所述ARM核心模块基于嵌入式操作系统进行操作，用于将所述FPGA采集的数据存储至存储介质中，并与外部系统进行通信，所述存储介质为TF卡或SD卡；

所述ARM核心模块还用于输出选通地址信号至多个信号路由装置，以使得所述多个信号路由装置根据所述选通地址信号选通所述选通地址信号对应的磁信号通道，以将所述磁信号通道对应的传感元件检测到的磁信号传送至所述AD转换器件；

所述AD转换器件用于将从检测漏磁信号的传感元件接收到的磁信号进行模-数转换，并输出至FPGA；

所述FPGA用于根据所述磁信号采集得到磁数据，并对所述磁数据进行拼接压缩处理后通过USB/FIFO转换器件将采集到的磁数据传送给ARM核心模块；

所述USB/FIFO转换器件用于所述ARM核心模块与所述FPGA之间的数据传输。

8.一种利用如权利要求1或4所述的管道漏磁检测系统中的数据采集装置进行数据采集的方法，其特征在于，包括：

在接收到采样触发信号时，FPGA向各个信号路由装置输出选通地址信号，以选通最多与信号路由装置数量相等的一个或多个磁信号通道并进行AD采样；

在一次AD采样后，FPGA输出下一选通地址信号，选择最多与信号路由装置数量相等的一个或多个其他磁信号通道，进行下一次AD采样，直至一帧数据采样完毕。

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