射线管道爬行器的新型控制编码方法

张宏亮,李旭生,侯条英

(1.廊坊北检无损检测公司，廊坊 065001;2.中国石油天然气管道局第一工程公司，廊坊 065000)

射线管道爬行器的新型控制编码方法

张宏亮1,李旭生1,侯条英2

(1.廊坊北检无损检测公司，廊坊 065001;2.中国石油天然气管道局第一工程公司，廊坊 065000)

介绍了一种射线管道爬行器遥控编码方案，通过电磁传感器透过钢管壁进行移幅键控(ASK)编码传输，该方法取代了依靠操作人员熟练操作的指令发送方法，可以通过按钮对管道内部爬行器发出前进、回退、曝光、休息、调整曝光时间等操作命令，使设备使用起来更方便。

射线检测;爬行器;电磁遥控器;ASK编码

射线管道爬行器具有检测效率高和可靠性高的特点，被广泛应用于管道对接环焊缝的无损检测中。绝大多数爬行器采用放射性指令源进行遥控。自2008年我国发明了电磁遥控器以后[1]，国内爬行控制器均逐步转变为电磁遥控器。普通电磁遥控器的工作原理是利用一个稳速电动机带动一个钕铁硼磁铁作为发射器，通过低频磁场穿透钢管壁，在爬行器上设计一个高灵敏度的磁场接收器，通过鉴频、窄带滤波等方式防止一些非频率范围内的无关信号的干扰。对于采用人工控制发射器的发射时间，再通过爬行器上的程序对发射时间进行判断的控制方法存在以下问题：① 发送操作指令很慢，有时需要十几秒；② 容易受到干扰，发生自启动、自停机、自动开始曝光等误动作；③ 编码数量少，一般只有几种操作指令，复杂指令无法传递；④ 对控制人员要求较高，稍有不慎，容易发出错误的操作指令。笔者通过对电磁传感器进行改进，设计了一种基于移幅键控(ASK)的编码方案，该方案可以通过按钮对管道内部爬行器发出前进、回退、曝光、休息、调整曝光时间等各种指令，操作方法像电视遥控器一样，使用起来十分方便。

1 工作原理

1.1编码原理

利用ASK原理，通过数字调制信号控制载波在数字信号1或0的通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。

为了提高信号的传输速率，设计了一种改进的ASK编码，其类似多电平MASK调制方式，是一种比较高效的传输方式，但编码方法不是检测幅度，而是检测幅度的持续时间。不同的高电平持续时间代表了不同的代码，因此，其抗噪声能力比MASK高，与ASK相同。在接收端根据载波的数字信号1的持续时间，解调出原始信息代码。编码原理如图1所示，指令代码如表1所示(t1为指令发送前一直持续高电平信号的时间；t2为引导高电平信号的时间；t3为指令开始标志，为低电平的时间；t4为指令代码段，为高电平持续时间；t5为两段指令的间隔时间，用于区分两个不同的指令，为低电平；t6为本次指令发送完，准备下一次发送指令，为持续高电平的时间)，代码逻辑如图2所示。

图1 编码原理示意

图2 代码逻辑示意

s

1.2硬件电路设计为了实现ASK编码的设计思路，不能使用电动机带动永磁体的发射器，而采用了频率稳定度更高的纯方波电磁发射器，通过单片机编程对电磁铁的发射晶体管栅极进行控制，使其能够精确地发送要求脉冲宽度和周期的方波信号，精度可以达到毫秒级，低频磁场发射系统传送指令代码过程见图3。

1.3解码软件程序设计

软件代码解码程序主要阶段流程如图4所示。

图3 低频磁场发射系统传送指令代码过程

图4 解码程序主要阶段流程

为了防止对时间过于严格的测量导致不译码的问题，应当在译码期间设置适当的时间宽容度，使对时间的精确判断变成一个确认该时间属于某个时间段的过程，增加译码的可靠性，但也不能使时间段过宽，过宽的时间段将使误码增加，文中设计了±50 ms作为展宽范围。

2 结论

ASK编码方法能够实现基本的代码按键发送功能，具有操作简单，发送指令速度比原来的人工方式快2～3倍，使对射线管道爬行器的遥控操作像用家用电视机遥控一样简单方便，虽然ASK方法较容易受到外界信号的干扰，但因管道内部是一个十分良好的电磁屏蔽腔体，干扰源很少，因此该方法是可行的。

[1] 中国石油天然气管道局.管道爬行器磁传感器：中国，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

张宏亮(1970-)，男，本科，高级工程师，主要从事公司管理等工作

张宏亮，1362580@qq.com

10.11973/wsjc201709010