射線管道爬行器的新型控制編碼方法

張宏亮,李旭生,侯條英

(1.廊坊北檢無損檢測公司，廊坊 065001;2.中國石油天然氣管道局第一工程公司，廊坊 065000)

射線管道爬行器的新型控制編碼方法

張宏亮1,李旭生1,侯條英2

(1.廊坊北檢無損檢測公司，廊坊 065001;2.中國石油天然氣管道局第一工程公司，廊坊 065000)

介紹了一種射線管道爬行器遙控編碼方案，通過電磁傳感器透過鋼管壁進行移幅鍵控(ASK)編碼傳輸，該方法取代了依靠操作人員熟練操作的指令發送方法，可以通過按鈕對管道內部爬行器發出前進、回退、曝光、休息、調整曝光時間等操作命令，使設備使用起來更方便。

射線檢測;爬行器;電磁遙控器;ASK編碼

射線管道爬行器具有檢測效率高和可靠性高的特點，被廣泛應用于管道對接環焊縫的無損檢測中。絕大多數爬行器采用放射性指令源進行遙控。自2008年我國發明了電磁遙控器以后[1]，國內爬行控制器均逐步轉變為電磁遙控器。普通電磁遙控器的工作原理是利用一個穩速電動機帶動一個釹鐵硼磁鐵作為發射器，通過低頻磁場穿透鋼管壁，在爬行器上設計一個高靈敏度的磁場接收器，通過鑒頻、窄帶濾波等方式防止一些非頻率范圍內的無關信號的干擾。對于采用人工控制發射器的發射時間，再通過爬行器上的程序對發射時間進行判斷的控制方法存在以下問題：① 發送操作指令很慢，有時需要十幾秒；② 容易受到干擾，發生自啟動、自停機、自動開始曝光等誤動作；③ 編碼數量少，一般只有幾種操作指令，復雜指令無法傳遞；④ 對控制人員要求較高，稍有不慎，容易發出錯誤的操作指令。筆者通過對電磁傳感器進行改進，設計了一種基于移幅鍵控(ASK)的編碼方案，該方案可以通過按鈕對管道內部爬行器發出前進、回退、曝光、休息、調整曝光時間等各種指令，操作方法像電視遙控器一樣，使用起來十分方便。

1 工作原理

1.1編碼原理

利用ASK原理，通過數字調制信號控制載波在數字信號1或0的通或斷，在信號為1的狀態載波接通，此時傳輸信道上有載波出現；在信號為0的狀態下，載波被關斷，此時傳輸信道上無載波傳送。

為了提高信號的傳輸速率，設計了一種改進的ASK編碼，其類似多電平MASK調制方式，是一種比較高效的傳輸方式，但編碼方法不是檢測幅度，而是檢測幅度的持續時間。不同的高電平持續時間代表了不同的代碼，因此，其抗噪聲能力比MASK高，與ASK相同。在接收端根據載波的數字信號1的持續時間，解調出原始信息代碼。編碼原理如圖1所示，指令代碼如表1所示(t1為指令發送前一直持續高電平信號的時間；t2為引導高電平信號的時間；t3為指令開始標志，為低電平的時間；t4為指令代碼段，為高電平持續時間；t5為兩段指令的間隔時間，用于區分兩個不同的指令，為低電平；t6為本次指令發送完，準備下一次發送指令，為持續高電平的時間)，代碼邏輯如圖2所示。

圖1 編碼原理示意

圖2 代碼邏輯示意

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1.2硬件電路設計為了實現ASK編碼的設計思路，不能使用電動機帶動永磁體的發射器，而采用了頻率穩定度更高的純方波電磁發射器，通過單片機編程對電磁鐵的發射晶體管柵極進行控制，使其能夠精確地發送要求脈沖寬度和周期的方波信號，精度可以達到毫秒級，低頻磁場發射系統傳送指令代碼過程見圖3。

1.3解碼軟件程序設計

軟件代碼解碼程序主要階段流程如圖4所示。

圖3 低頻磁場發射系統傳送指令代碼過程

圖4 解碼程序主要階段流程

為了防止對時間過于嚴格的測量導致不譯碼的問題，應當在譯碼期間設置適當的時間寬容度，使對時間的精確判斷變成一個確認該時間屬于某個時間段的過程，增加譯碼的可靠性，但也不能使時間段過寬，過寬的時間段將使誤碼增加，文中設計了±50 ms作為展寬范圍。

2 結論

ASK編碼方法能夠實現基本的代碼按鍵發送功能，具有操作簡單，發送指令速度比原來的人工方式快2～3倍，使對射線管道爬行器的遙控操作像用家用電視機遙控一樣簡單方便，雖然ASK方法較容易受到外界信號的干擾，但因管道內部是一個十分良好的電磁屏蔽腔體，干擾源很少，因此該方法是可行的。

[1] 中國石油天然氣管道局.管道爬行器磁傳感器：中國，ZL200810224144.X[P].2012-12-12.

NewControlCodingMethodforRayPipeCrawler

ZHANG Hongliang1, LI Xusheng1, HOU Tiaoying2

(1.Langfang North Nondestructive Testing Co., Ltd., Langfang 065001, China;2.China Petroleum and Natural Gas Pipeline No.1 Construction Company, Langfang 065000, China)

The paper introduces a radiographic pipe crawler remote control coding scheme, which is to issue the amplitude shift keying (ASK) transmission command by using an electromagnetic sensor through the pipe wall, thus replacing the instruction sending method depending on the operator proficiency. The system can control the internal pipeline crawler just through pushing a button to issue action commands, such as forward, back, rest, exposure time, and adjusting exposure etc., making the operation of the equipment very convenient.

radiographic testing;crawling device;electromagnetic remote control; ASK code

TG115.28

： A

：1000-6656(2017)09-0041-02

2016-12-13

張宏亮(1970-)，男，本科，高級工程師，主要從事公司管理等工作

張宏亮，1362580@qq.com

10.11973/wsjc201709010