[发明专利]碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置及其使用方法

权利要求书

1.一种碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，其特征在于，包括：上位机控制系统、以及与所述上位机控制系统连接的下位机系统，且所述下位机系统包括无人机系统、以及与所述无人机系统连接的电磁超声检测系统；

所述无人机系统包括：具有摄像头的无人机本体、以及位于所述无人机本体内的电源模块、无线通讯模块和GPS定位模块，且所述无人机系统用于负责整个所述下位机系统的飞行，并由无线手柄进行控制；

所述电磁超声检测系统包括：检测系统本体，以及与所述检测系统本体连接的检测探头，且所述检测系统本体内部设置有所述电磁超声检测系统的组成电路。

2.根据权利要求1所述的碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，其特征在于，所述电源模块由充电式锂离子电池组和电源转换电路组成，且所述锂离子电池组的输出电压为12V，所述电源转换电路能够将12V电压转换为±5V及3.3V，并为所述无人机系统和所述电磁超声检测系统提供电能。

3.根据权利要求1所述的碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，其特征在于，所述无线通讯模块用于传输所述上位机控制系统的控制指令、所述无人机系统的飞行数据、所述摄像头的图像数据、所述GPS定位模块的位置数据、以及所述电磁超声检测系统的壁厚检测结果。

4.根据权利要求1所述的碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，其特征在于，所述GPS定位模块用于确定管道检测位置的定位数据；所述摄像头用于拍摄所述无人机系统的飞行过程及待检测部位的图像信息。

5.根据权利要求2所述的碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，其特征在于，所述电磁超声检测系统的所述组成电路包括：控制系统，以及与所述控制系统连接的探头开关电路和发射电路，且所述发射电路依次连接有所述检测探头、接收放大电路、以及信号处理电路。

6.根据权利要求5所述的碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，其特征在于，所述控制系统基于ARM和FPGA芯片系统搭建，用于控制所述电磁超声检测系统的同步协调，同时用于所述探头开关电路的接通和关闭，并由所述信号处理电路中计算出被检测管道的壁厚，且与所述无线通讯模块相连接，以将管道壁厚结果上传至所述上位机控制系统；

开始测量时，由所述ARM芯片控制所述FPGA芯片输出方波脉冲给所述发射电路，并进行信号发射。

7.根据权利要求6所述的碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，其特征在于，所述探头开关电路采用两路常开式继电器控制所述检测探头中电磁铁的供电电路，且供电电压为所述锂离子电池组提供的12V电压，其中的COM1和COM2端口连接所述检测探头的接口，并保证其电压加到探头内部的所述电磁铁两端；

所述探头开关电路与所述控制系统中的ARM芯片通过接口LVDS82N相连接，并由ARM芯片控制继电器的闭合和断开。

8.根据权利要求6所述的碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，其特征在于，所述发射电路用于实现发射信号的功率放大，所述控制系统输出的方波脉冲经过所述发射电路中的开关驱动电路和高压电路的放大作用将该激励信号放大至±300V以上的高压脉冲，并驱动所述检测探头内部的检测线圈发射超声波信号。

9.根据权利要求6所述的碳钢管道剩余壁厚快速巡检装置，其特征在于，所述接收放大电路由放大芯片和滤波芯片组成，用于将所述检测探头接收到的毫伏级电压信号放大至伏级；所述信号处理电路由数据采集芯片和ARM芯片系统构成，在被检测管道声速已知的情况下，根据被检测管道表面和底面反射信号的反射时间计算出被检测管道的壁厚。