一種信標檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種信標檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]管道作為運輸產(chǎn)業(yè)之一，對國民經(jīng)濟起著非常重要的作用。管道在建設(shè)和運營過程中，由于各種原因不可避免的會產(chǎn)生凹陷、變形、腐蝕以及由外力所致的穿孔、管道位移等風險，如果任由這些風險發(fā)生，隨之而來的就是爆炸、泄露，對人民的生命財產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境造成不可估量的損失。
[0003]管道的金屬損失缺陷包括機械損傷和腐蝕等體積型缺陷，主要檢測方法有漏磁檢測、超聲波檢測、渦流檢測；其中，超聲波檢測和漏磁檢測應用最為廣泛。漏磁檢測器在管道中運行，通過磁場的變化確定管道缺陷，但外界無法確定缺陷位置信息，可在管道外定點布置一種信標檢測裝置，漏磁檢測器在管道中運行時向外輻射超低頻信號，信標檢測裝置可以檢測漏磁檢測器輻射的超低頻信號來確定漏磁檢測器的過站時間，進而可以確定管道缺陷的位置信息。
[0004]系統(tǒng)要求信標檢測器的重量不能太重，電源一般采用內(nèi)置式可充電電池，所攜帶的電池容量小，這就要求信標檢測器的功耗盡量小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種信標檢測裝置，其目的在于提供應用于高背景噪聲場景的超低頻信號低功耗檢測裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種信標檢測裝置，包括控制處理單元、微弱信號處理單元和電源；
[0007]其中，微弱信號處理單元的第一輸入端作為外部輻射信號接口，第二輸入端連接控制處理單元的第一輸出端，電源輸入端連接電源的第一輸出端；
[0008]控制處理單元的信號輸入端連接微弱信號處理單元的輸出端，控制處理單元的第一電源輸入端連接電源的第二輸出端，第二電源輸入端連接電源的第三輸出端；控制處理單元的第二輸出端作為信標檢測裝置與外部水聲通信設(shè)備的接口；
[0009]電源的第一輸入端連接控制處理單元的第一開關(guān)控制信號輸出端、第二輸入端連接控制處理單元的第二開關(guān)控制信號輸出端、第三輸入端連接控制處理單元的第三開關(guān)控制信號輸出端、第四輸入端用于連接外部電源；
[0010]其中，微弱信號處理單元用于對接收到的外部漏磁檢測器輻射信號進行處理，轉(zhuǎn)換為差分信號；控制處理單元用于對所述差分信號進行數(shù)字信號處理，獲取漏磁檢測器的過站時間，并把過站時間通過外部水聲通信傳輸出去；所述電源在控制處理單元作用下，分別為外部傳感器、微弱信號處理單元和控制處理單元供電，可根據(jù)具體工作狀態(tài)開啟或關(guān)閉其中部分模塊的電源，以降低功耗。
[0011]優(yōu)選的，電源包括第一隔離電源模塊、第二隔離電源模塊和負載開關(guān)；
[0012]其中，第一隔離電源模塊的輸入端作為電源的第四輸入端；第一隔離電源模塊的第二輸出端作為電源的第二輸出端，用于連接控制處理單元的第一電源輸入端，第三輸出端作為電源的第三輸出端，用于連接控制處理單元的第二電源輸入端；
[0013]負載開關(guān)的第一輸入端連接第一隔離電源模塊的第一輸出端；第二輸入端作為電源的第一輸入端，連接控制處理單元的第一開關(guān)控制信號輸出端，第三輸入端作為電源的第二輸入端，連接控制處理單元的第二開關(guān)控制信號輸出端；
[0014]第二隔離電源模塊的第一輸入端與所述第一隔離電源模塊的輸入端并聯(lián)，第二輸入端作為電源的第三輸入端，用于連接控制處理單元的第三開關(guān)控制信號輸出端；輸出端作為電源的第一輸出端，用于連接微弱信號處理單元的電源輸入端；
[0015]其中，第一隔離電源模塊為控制處理單元供電，第二隔離電源模塊為微弱信號處理單元供電；微弱信號處理單元與控制處理單元的電源分別由第一隔離電源模塊與第二隔離電源模塊提供，使得外部電源、微弱信號處理單元和控制處理單元之間的電源互相隔離，避免模塊之間的干擾。
[0016]優(yōu)選的，微弱信號處理單元包括依次串聯(lián)的輸入保護電路、低通濾波電路、陷波器、可調(diào)增益放大電路和單端轉(zhuǎn)差分電路；
[0017]其中，輸入保護電路用于對接收到的外部輻射信號進行限幅，避免信號幅度過大損壞后級電路；低通濾波電路用于對輸入保護電路的輸出信號進行低通濾波；
[0018]陷波器用于濾除低通濾波電路輸出信號里的工頻信號；消除工頻信號對接收到的外部輻射信號的干擾；可調(diào)增益放大電路用于對陷波器的輸出信號進行放大，放大倍數(shù)由控制處理單元控制；
[0019]單端轉(zhuǎn)差分電路用于將可調(diào)增益放大電路輸出的單端信號轉(zhuǎn)為差分信號，以增強微弱信號處理單元與控制處理單元之間信號傳輸?shù)目垢蓴_能力。
[0020]優(yōu)選的，控制處理單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、可編程邏輯器件(CPLD)、數(shù)字信號處理器件(DSP)、GPS (Global Posit1n System，全球定位系統(tǒng))、日歷鐘模塊和運算控制模塊；
[0021]模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的第一端作為控制處理單元的信號輸入端；CPLD的第一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的第二端，收發(fā)串口數(shù)據(jù)；CPLD的第二端連接GPS的第二端；CPLD的第三端連接日歷時鐘芯片的第二端，接收時間戳、中斷信號，時間信號；DSP的第一端連接CPLD的第四端，傳輸并口數(shù)據(jù)，第二端通過SPI總線連接日歷芯片的第一端，第三端通過SPI總線連接運算控制模塊的第一端；GPS的第一端通過RS232總線連接DSP的第四端；
[0022]運算控制模塊第二端作為控制處理單元的第三開關(guān)控制信號輸出端，輸出微弱信號處理單元及外部傳感器模塊電源控制信號；第三端作為控制處理單元的第二開關(guān)控制信號輸出端，輸出DSP、CPLD、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路電源控制信號；第四端作為控制處理單元的第一開關(guān)控制信號輸出端，輸出GPS電源控制信號；
[0023]第五端作為控制處理單元第二輸出端；第六端作為控制處理單元的第一輸出端；第七端連接電源的外部電源接口，接收外部電源電壓采樣信號；
[0024]其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將微弱信號處理單元輸出的差分模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號；CPLD用于把模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出的串行的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)信號，處理日歷鐘模塊發(fā)送的時間戳、中斷信號與時間等數(shù)據(jù)，處理GPS發(fā)送的秒脈沖；
[0025]DSP用于處理CPLD發(fā)送的并行數(shù)據(jù)信號，實時檢測接收到的信號的最大值，并獲取最大值出現(xiàn)的時間點；該時間點就是漏磁檢測器的過站時間點；
[0026]GPS用于為信標檢測裝置提供時間基準，在可接收到GPS信號的地點，DSP從GPS中讀取當前的時間信息，日歷鐘模塊實時存儲該時間信息；以該時間信息作為GPS信號消失后漏磁檢測器過站時間的基準；
[0027]運算控制模塊用于接收并上傳DSP發(fā)送的漏磁檢測器的過站時間信息；并對外部電源電壓進行監(jiān)測，當外部電源電壓采樣值下降到臨界值時，通過運算控制模塊第五端的RS422接口上傳警報；并根據(jù)檢測到的漏磁檢測器發(fā)射的信號的值實時調(diào)整微弱信號處理單元可調(diào)增益放大電路的增益；并對信標檢測裝置與外部水聲通信設(shè)備的接口進行系統(tǒng)休眠指令的監(jiān)測；
[0028]控制電源根據(jù)系統(tǒng)需求關(guān)閉除了運算控制模塊與日歷鐘模塊之外其他電路的電源，使信標檢測裝置進入低功耗模式；具體地，日歷鐘模塊和運算控制模塊處于常電狀態(tài)，在信標檢測裝置下潛之前，通過GPS對日歷鐘模塊進行校時；下潛后，運算控制模塊通過第一開關(guān)控制信號SW_GPS信號關(guān)閉GPS模塊的供電電源；當下潛后的信標檢測裝置通過水聲通信設(shè)備收到信標檢測裝置待命的命令，運算控制模塊通過第二開關(guān)控制信號SW_DSP關(guān)閉負載開關(guān)的所有輸出，通過第三開關(guān)控制信號SW_TEN信號關(guān)閉第二隔離電源模塊的輸出；這時，信標檢測裝置只有低功耗的運算控制模塊和日歷鐘模塊在工作，其它所有的模塊都不工作，系統(tǒng)進入低功耗模式。
[0029]優(yōu)選地，可調(diào)增益放大電路的放大倍數(shù)根據(jù)當前輸入DSP芯片的信號幅值的大小進行實時調(diào)整，使得輸入DSP芯片的信號滿足其信號處理幅值的門限。
[0030]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0031](I)本發(fā)明提供的信標檢測裝置，由于采用了可調(diào)增益放大技術(shù)，因此具有微弱超低頻信號檢測能力；試驗結(jié)果表明，能檢測到頻率為22Ηζ±1Ηζ的超低頻信號，對于漏磁檢測器發(fā)射的22Hz正弦信號具有極強的檢測能力；
[0032](2)本發(fā)明提供的信標檢測裝置，由于采用了高性能的DSP，可實時檢測漏磁監(jiān)測器發(fā)射的22Hz的正弦信號，并對該信號進行實時FFT運算，獲取輸入信號幅值的最大值，并把輸入信號幅值最大值信號的時刻作為漏磁檢測器的過站時間上傳；根據(jù)過站時間及漏磁檢測器的運行速度數(shù)據(jù)，可獲取管道破損或缺陷的位置，進而為后期管道的維修或更換提供精確的位置信息；
[0033](3)本發(fā)明提供的信標檢測裝置，利用電源里負載開關(guān)與隔離電源模塊的輸出控制功能，可根據(jù)該裝置的具體工作狀態(tài)開啟或關(guān)閉其中部分電路的電源，從而達到降低功耗的目的；試驗結(jié)果表明，該裝置的待機功耗可低至0.156W，信標檢測裝置充電后在水下工作的時間更長，單位時間內(nèi)可以檢測更長的管道；
[0034](4)本發(fā)明提供的信標檢測裝置，其電源由外接電池提供，且微弱信號處理單元與控制處理單元分開供電，分別由第一隔離電源模塊和第二隔離電源模塊供電；這樣保證外部電池、微弱信號處理單元與控制處理單元之間的電源互相隔離，避免模塊之間的相互干擾，可以提高信標檢測裝置的抗外界電磁干擾能力，具有在惡劣外界電磁環(huán)境下工作的能力。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明提供的信標檢測裝置的系統(tǒng)框圖；
[0036]圖2是本發(fā)明提供的信標檢測裝置的電源示意框圖。
【具體實施方式】
[0037]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本