[发明专利]一种管道内检测器用管道弯头走向参数测量方法

摘要

本发明公开了一种管道内检测器用管道弯头走向参数测量方法，属于无损检测技术领域。所述管道内检测器用管道弯头走向参数测量方法包括将陀螺仪传感器和加速度传感器用于埋地长输管道智能检测中，获取管道弯头信息；所采用的陀螺仪传感器和加速度传感器分别安装在由x、y、z坐标轴组成的三个互相垂直的平面上，输出为管道介质行进方向为x轴、垂直于管线方向水平向左的y轴，垂直于xy平面向上的z轴的三轴方向上的角速度变化率和加速度信息；根据角速度变化率和加速度信息计算得到管道弯头的曲率半径、弯头角度和弯头偏转方向信息。本发明管道内检测器用管道弯头走向参数测量方法在不增加检测成本的前提下为管道完整性管理提供相关参考依据。

主权项

一种管道内检测器用管道弯头走向参数测量方法，其特征在于，包括：将陀螺仪传感器和加速度传感器用于埋地长输管道智能检测中，获取管道弯头信息；检测器在管道弯头内运动，将运动信号传递给陀螺仪传感器及加速度传感器；由加速度传感器通过对重力加速度的测量来确定检测器在管道中的空间姿态；陀螺仪传感器的输出量为检测器行进过程中沿不同坐标轴发生旋转时的角速度变化率ωx、ωy、ωz；所采用的陀螺仪传感器和加速度传感器分别安装在由x、y、z坐标轴组成的三个互相垂直的平面上，输出为管道介质行进方向为x轴、垂直于管线方向水平向左的y轴，垂直于xy平面向上的z轴的三轴方向上的角速度变化率和加速度信息；根据角速度变化率和加速度信息计算得到管道弯头的曲率半径、弯头角度和弯头偏转方向信息，所述管道弯头的曲率半径测量包括：管道的弯头部分看似呈圆弧状，圆弧所对应的弯头外圆称之为这段圆弧的曲率圆，曲率圆的半径R叫做弯头的曲率半径；检测器在t时刻从A点进入弯头，经过Δt时间行进到C点；由加速度传感器得到检测器的速度v；当Δt极小时，圆弧tanΔθ≈Δθ，因此可以得到：即：|AC|=rΔθ；等式两边分别除以Δt，可得：最终得到：ν——检测器行进速度，R——弯头曲率半径，ω——检测器通过弯头时的角速度；式(1)表明弯头的曲率半径可以由检测器的行进速度与通过弯头时的角速度得到；R＝nD——式(2)，式(2)中，D——被检测管道直径，n‑‑自然数，所述弯头偏转方向的测量包括：陀螺仪传感器和加速度传感器所在xyz空间直角坐标系为相对坐标系，z轴指向检测器某一个探头的空间位置，即某一个探头为系统安装时人为确定参考点，保证与重力加速度g所在xyz空间坐标系固连，即xyz空间坐标系为绝对参考坐标系，检测器通过弯头时，检测器在管道中的空间位置由加速度传感器所在的相对坐标系与重力加速度所在的xyz绝对参考坐标系的角度关系确定，即检测器为参考点，当检测器通过弯头时的空间姿态确定后，偏转方向由陀螺仪传感器在相对坐标系中所测量的角速度ωy和ωz确定。