论文摘要
随着管道运输业的发展,管道内部检测器在管道工程中也得到了广泛的应用。管道内部检测器的示踪定位技术是确定管道内部检测器在管道内位置的技术,已成为决定管道内部检测器有效工作的重要技术。然而传统有缆示踪定位方式由于电缆重量、信号损耗等因素影响,它严重限制了管道检测器的工作距离,同时由于管道及其所处介质的屏蔽作用,使得常规的电磁波技术在管道内部检测器“示踪定位”中的应用受到了很大限制。因此,如何实现管道内部检测器的无缆“示踪定位”已成为提高管道内部检测器工作性能和实用价值的重要课题之一。本文分析了管道内部检测器已有示踪定位技术的优缺点,指出了常规电磁波在示踪定位技术中应用的局限性,分析了极低频电磁波的特点,根据极低频电磁波波长很长,对金属、土层、水等介质具有很好的穿透性能的特点,提出了基于极低频电磁波的管道内部检测器示踪定位的方案。本文指出目前管道内部检测器领域中基于极低频电磁波(23Hz)的传播特性,综合了静磁场的分析方法和麦克斯韦电磁波理论,建立了极低频电磁波的“磁偶极子传播模型”,该模型既能描述极低频电磁波的物理性能,又可便于在实际的工程中应用。磁偶极子理论计算结果表明,发射天线磁场空间的磁场强度幅值随位置的改变具有对称、双峰分布的规律。在对极低频电磁波磁偶极子模型进行理论分析、数值计算的基础上,实际应用中在管道内部检测器上安装极低频电磁波发射设备,接收装置在管道外通过天线接收到此电磁波,经过一系列处理后进入单片机控制系统,利用GPS授时模块和指南针模块记录地磁信号翻转的相应位置信息和准确时刻,并通过GPRS的短信收发功能,实现对管道内部检测器的定位和监控,为管道内部检测器在工程中的应用提供了一种新型的示踪定位技术。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题来源及研究的目的与意义1.2 国内外的研究现状1.2.1 管道检测器示踪定位的一般方法1.2.2 电磁波在示踪定位技术中的应用1.3 本文主要研究内容第二章 定位系统总体设计方案2.1 总体设计方案2.2 定位系统的构成2.3 本章小结第三章 极低频电磁波的传输原理3.1 引言3.2 电磁场的基本定律3.2.1 静电场3.2.2 稳恒磁场3.2.3 变化的电磁场3.2.4 麦克斯韦方程组与电磁波3.3 极低频电磁波的磁偶极子模型3.3.1 发射天线磁场的分布3.3.2 磁偶极子模型3.3.3 发射天线参数选择及磁场强度分布3.4 本章小结第四章 发射电路设计及实验研究4.1 极低频电磁波发射电路设计4.2 极低频电磁波传输规律的实验研究4.3 本章小节第五章 滤波及放大电路设计5.1 滤波及放大电路的电路结构5.2 电路主要参数5.3 本章小结第六章 单片机控制电路设计6.1 单片机控制电路6.2 A/D电路设计6.2.1 串行A/D转换6.2.2 光耦隔离电路6.3 GPS模块接口电路设计6.3.1 GPS概念6.3.2 GPS基本原理6.3.3 M12M Timing Oncore选择6.3.4 GPS硬件接口6.3.5 电平转换电路6.3.6 电压转换电路6.3.7 坐标基准6.4 指南针模块6.5 显示电路设计6.6 GPRS无线通信模块6.6.1 GPRS概念6.6.2 GPRS基本原理6.6.3 GPRS模块选择6.7 系统软件设计与实现6.7.1 编程语言6.7.2 软件系统结构及实现6.8 本章小结第七章 结论参考文献附录A 滤波及放大电路附录B 单片机控制电路在学研究成果致谢
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