專利名稱：用于管道中物體的基于磁強(qiáng)計(jì)的探測(cè)器的制作方法
用于管道中物體的基于磁強(qiáng)計(jì)的探測(cè)器
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體上涉及管道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，更具體地涉及用于探測(cè)物體如清管器在管道中通過(guò)的傳感器。已開(kāi)發(fā)各種裝置以用于探測(cè)清管器在管道中通過(guò)?？赏ㄟ^(guò)侵入式機(jī)械裝置如具有彈簧加載軸的螺紋適配器來(lái)探測(cè)“非智能型(dumb)清管器”或“智能型清管器”。軸具有裸露端部和相對(duì)端部，其中裸露端部具有彈簧加載桿或標(biāo)記物，相對(duì)端部延伸到管的內(nèi)部空間中。然而，侵入式探測(cè)裝置需要在工作管路中制孔或熱攻絲(hot-tapping)，這對(duì)于管道操作者而言常常是昂貴且不便的過(guò)程。因此，管道操作者常常優(yōu)先選擇完全位于管道之外且無(wú)需附加的熱攻絲或焊接的非侵入式探測(cè)裝置。存在兩種主要類型的非侵入式探測(cè)裝置聲波探測(cè)器/超聲探測(cè)器，其探測(cè)聲音改變；以及電磁探測(cè)器，其探測(cè)周?chē)艌?chǎng)改變。被動(dòng)聲波探測(cè)器可對(duì)由穿過(guò)管道行進(jìn)的物體所引起的聲音改變進(jìn)行探測(cè)，但無(wú)法容易地在這種聲音改變與由環(huán)境噪聲如泵或機(jī)動(dòng)車(chē)輛所引起的聲音改變之間進(jìn)行區(qū)分。主動(dòng)聲波探測(cè)器可通過(guò)傳遞超聲波信號(hào)來(lái)消除此問(wèn)題， 但這種裝置昂貴且需要高水平的功率，并且因功率需要而限制或阻止電池供電選擇。電磁探測(cè)器常常使用一個(gè)或多個(gè)線圈來(lái)探測(cè)磁通量隨時(shí)間的改變。周?chē)艌?chǎng)的改變?cè)谝粋€(gè)或多個(gè)線圈中感應(yīng)生成與磁場(chǎng)隨時(shí)間的改變成比例的電壓。因此，緩慢行進(jìn)的鐵磁體可能無(wú)法在線圈中產(chǎn)生足夠的電壓來(lái)產(chǎn)生探測(cè)事件。磁強(qiáng)計(jì)不依賴于物體的速度，其通過(guò)隨時(shí)間測(cè)量瞬時(shí)通量來(lái)確定磁通量的改變。 因此，磁強(qiáng)計(jì)可對(duì)引起電磁場(chǎng)改變的任何物體進(jìn)行探測(cè)，而無(wú)論物體速度如何。然而，磁強(qiáng)計(jì)可受到錯(cuò)誤警報(bào)的影響。因此，必須使用合適的方法以進(jìn)行噪聲消除、信號(hào)處理、以及周?chē)艌?chǎng)屏蔽。

發(fā)明內(nèi)容
用于對(duì)物體管道中通過(guò)進(jìn)行探測(cè)的系統(tǒng)和方法包括非侵入式探測(cè)裝置，容納一個(gè)或多個(gè)被屏蔽的磁強(qiáng)計(jì)傳感器；以及微控制器，具有自適應(yīng)閾值探測(cè)裝置。采用具有備用電池源的AC/DC電源向裝置供電。優(yōu)選地，電池備用電源配置為在暴露于周?chē)h(huán)境之前將電接觸斷開(kāi)，由此使探測(cè)裝置適用于防爆區(qū)域。優(yōu)選地，磁強(qiáng)計(jì)傳感器為使用磁導(dǎo)率可變的材料的磁通量傳感器以直接測(cè)量通量，并且磁強(qiáng)計(jì)傳感器彼此正交布置。圍繞傳感器的內(nèi)部屏蔽件為電隔絕材料。外部屏蔽件為透磁材料。與微處理器通信的顯示單元顯示各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其中包括所探測(cè)到的物體數(shù)目和其通過(guò)時(shí)間。探測(cè)裝置可以具有可調(diào)整端部，以對(duì)顯示單元進(jìn)行定向并將磁強(qiáng)計(jì)傳感器定位在管道外表面附近。當(dāng)將裝置定位在管道上時(shí)或使裝置移動(dòng)至管道上的不同位置時(shí)，可以使用簧片開(kāi)關(guān)或其他裝置以鎖定探測(cè)裝置。一旦探測(cè)裝置處于其適當(dāng)位置并解鎖，則處理輸入磁通量數(shù)據(jù)流的磁強(qiáng)計(jì)傳感器和微控制器可發(fā)出探測(cè)信號(hào)。所采用的自適應(yīng)閾值探測(cè)裝置首先將異常數(shù)據(jù)從磁通量數(shù)據(jù)流去除。然后，使該無(wú)異常值的數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)4個(gè)低通濾波器。第一低通濾波器通過(guò)將偏差值從磁通量數(shù)據(jù)流去除以及將數(shù)據(jù)流限制為不大于異常值極限的值來(lái)估計(jì)基線。然后，第二低通濾波器使用基線估計(jì)來(lái)產(chǎn)生噪聲估計(jì)。第三低通濾波器為矩形波串(boxcar)濾波器，其提供數(shù)據(jù)流的經(jīng)平滑的量值。將經(jīng)平滑的量值與一組上探測(cè)極限和下探測(cè)極限進(jìn)行比較，然后使其經(jīng)過(guò)第四低通濾波器以確定通過(guò)事件的長(zhǎng)度。如果發(fā)生了通過(guò)事件，則使顯示單元的計(jì)數(shù)器遞增， 并且記錄通過(guò)事件。由于單個(gè)物體可產(chǎn)生多個(gè)探測(cè)或探測(cè)事件，因此可將探測(cè)器在通過(guò)事件之后鎖定預(yù)定時(shí)期，以阻止當(dāng)同一物體經(jīng)過(guò)探測(cè)器時(shí)對(duì)其進(jìn)行的第二次探測(cè)。為此，優(yōu)選貝葉斯鎖定估計(jì)器。通過(guò)以下結(jié)合附圖和所附的權(quán)利要求對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，可以更好地理解本發(fā)明。


圖1為根據(jù)本發(fā)明制成的非侵入式探測(cè)器的實(shí)施方式的正視圖。傳感器插板(參見(jiàn)圖8至圖11B)包括微控制器，至少一個(gè)磁強(qiáng)計(jì)傳感器(“傳感器”)位于傳感器殼體的下部。傳感器殼體旋入可拆卸地緊固至管的基座結(jié)構(gòu)中，直至殼體底部與管表面接觸。位于導(dǎo)管組件部分上端處的顯示器殼體容納數(shù)字顯示器，數(shù)字顯示器對(duì)管道內(nèi)的物體在其經(jīng)過(guò)探測(cè)器之下時(shí)的探測(cè)進(jìn)行指示。設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)接線的導(dǎo)管盒以將探測(cè)器連接至AC/DC電源以及容納接線以例如與控制管道閥開(kāi)啟和關(guān)閉的控制室連通。圖2為圖1所示實(shí)施方式的側(cè)視圖。顯示器殼體容納包括數(shù)字顯示器插件和DC 電源(參見(jiàn)圖6和圖7)的組件。當(dāng)位于顯示器殼體后部的帶螺紋的蓋被旋松時(shí)，DC電源斷開(kāi)連接，由此提供在防爆區(qū)域使用探測(cè)器的安全環(huán)境。圖3為圖1的顯示器面板的正視圖。位于顯示器面板前部的磁簧開(kāi)關(guān)對(duì)位于顯示器上的計(jì)時(shí)器進(jìn)行重置。第二磁簧開(kāi)關(guān)使探測(cè)器處于鎖定模式或解鎖鎖模式，并允許操作者滾動(dòng)瀏覽物體探測(cè)歷史。當(dāng)處于鎖定模式時(shí)，裝置無(wú)法探測(cè)物體，探測(cè)器可在管道上的多個(gè)位置之間移動(dòng)而不會(huì)引起無(wú)用的探測(cè)。如果探測(cè)器是電池供電的，則電池圖標(biāo)顯示電池使用時(shí)間。圖4為圖1的顯示板的另一正視圖，其示出探測(cè)器線連接至AC/DC電源(例如，24v 電源)且電池并未處于使用中。設(shè)置視覺(jué)指示以顯示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如所探測(cè)的物體的數(shù)目、自歷史中探測(cè)到任意物體以來(lái)的時(shí)間、以及自重置后逝去的時(shí)間。圖5為圖2所示的顯示器插件的立體圖。顯示器面板和數(shù)字顯示器位于組件的上端。繞插件體的外周設(shè)有對(duì)稱的槽，以將插件保持在顯示器殼體中，并確保顯示器的正確定向及提供適當(dāng)?shù)膬?nèi)部接線訪問(wèn)。圖6為后蓋從顯示器殼體移除的圖1所示探測(cè)器的立體圖。由于電池與位于顯示單元內(nèi)的彈簧加載觸點(diǎn)接觸，因此與電池的所有電接觸在后蓋完全移除之前斷開(kāi)。在電池與蓋之間設(shè)置有優(yōu)選地固定至后蓋下側(cè)得隔絕墊，以阻止與蓋的電接觸。圖7為圖1所示顯示器殼體的部分后側(cè)立體圖。電池位于由插件體接納的支架/ 電池保持器中。圖8為傳感器殼體的視圖。傳感器殼體接納包括微控制器和磁強(qiáng)計(jì)傳感器的傳感器插板。
圖9為用于圖8的傳感器插板的屏蔽件的視圖。內(nèi)護(hù)罩優(yōu)選地為電隔絕材料。外護(hù)罩優(yōu)選地為磁滲透材料。圖10為圖8的傳感器插板的視圖。傳感器插板包括用于與顯示器(可以是遠(yuǎn)程設(shè)置的顯示器)或控制系統(tǒng)通信的接口、運(yùn)行自適應(yīng)閾值算法(參見(jiàn)圖12至圖19)的微控制器以及傳感器。優(yōu)選地，傳感器為使用磁導(dǎo)率可變材料來(lái)直接測(cè)量磁通量的磁通傳感器。圖IlA和圖IlB示出圖8的傳感器插板的可替代實(shí)施方式。兩個(gè)傳感器彼此正交設(shè)置。傳感器插板可使用傳感器的1-D、2-D、3-D或n-D陣列，陣列的區(qū)別可在于傳感器元件的定向和分離。然而，正交定向是優(yōu)選的。圖12為信號(hào)處理算法的流程圖，該算法由微控制器執(zhí)行以處理n-D傳感器陣列所采集的數(shù)據(jù)。探測(cè)方案為對(duì)一個(gè)或多個(gè)傳感器使用實(shí)時(shí)噪聲估計(jì)的自適應(yīng)閾值算法。圖13為圖12所示算法的異常值去除步驟的流程圖。圖14為圖12所示算法的基線估計(jì)步驟的流程圖。圖15為圖12所示算法的噪聲估計(jì)步驟的流程圖。圖16為圖12所示算法的矩形波串或輸入平滑步驟的流程圖。圖17為圖12所示算法的探測(cè)器步驟的流程圖。圖18為圖12所示算法的時(shí)間鑒別器步驟的流程圖。圖19為圖12所示算法的貝葉斯鎖定步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)基于磁強(qiáng)計(jì)的探測(cè)器進(jìn)行描述，該基于磁強(qiáng)計(jì)的探測(cè)器的應(yīng)用不限于附圖中所示的構(gòu)造、部件設(shè)置、和處理流程的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其他實(shí)施方式并且能夠以各種方式來(lái)實(shí)踐或?qū)嵤?。本文所采用的用語(yǔ)和術(shù)語(yǔ)出于說(shuō)明目的而并非限制。附圖中所示元件由以下數(shù)字標(biāo)識(shí)10探測(cè)器73物體計(jì)數(shù)累計(jì)指示20傳感器殼體/模塊7472中的槽2120的上端75物體計(jì)數(shù)歷史指示2320的下端77物體圖標(biāo)2520的螺紋部79自最后重置指示以來(lái)的時(shí)間30導(dǎo)管組件部分81自歷史指示器中物體通過(guò)以來(lái)的時(shí)間31填充塞83電源狀態(tài)指示33現(xiàn)場(chǎng)接線導(dǎo)管盒85鎖定/非鎖定狀態(tài)指示35三通接頭87發(fā)光二極管3730的上端89簧片開(kāi)關(guān)40安裝基座90顯示器殼體41托架91前蓋43鉤環(huán)銷93后蓋45螺絲扣94電池組47鏈95支架/電池保持器50傳感器插板97電池51微控制器99隔絕墊53振蕩器100探測(cè)算法55通信接口110異常值去除算法60磁強(qiáng)計(jì)傳感器130基線估計(jì)算法61內(nèi)部隔絕屏蔽件150噪聲估計(jì)算法63外部屏蔽件170輸入平滑算法70顯示器插件/模塊190探測(cè)事件算法71數(shù)字顯示器210時(shí)間鑒別器算法72插件體230鎖定鑒別器算法
首先參照?qǐng)D1、圖10和圖12，位于管道部分P外側(cè)的探測(cè)器10采用磁強(qiáng)計(jì)1
60和探測(cè)算法100來(lái)對(duì)物體在管道中的存在進(jìn)行探測(cè)。物體可以在管道部分P內(nèi)運(yùn)動(dòng)，且探測(cè)器10在管道上固定不動(dòng)。管道中的物體可以是用于管道維護(hù)或檢查的“清管器”。該物體可攜帶磁源或者物體的固有性質(zhì)可允許進(jìn)行探測(cè)。從明顯的物體示例可以是包含相當(dāng)大量鐵磁材料的“刷式”清管器或清管器。 通過(guò)探測(cè)算法100對(duì)來(lái)自磁強(qiáng)計(jì)傳感器60的測(cè)量進(jìn)行處理以產(chǎn)生“通過(guò)事件”，探測(cè)算法100為自適應(yīng)閾值算法。該事件可通過(guò)數(shù)字顯示器70或發(fā)光二極管87顯示和/或計(jì)數(shù)。該事件還可觸發(fā)用于信號(hào)遠(yuǎn)程裝置的輸出，信號(hào)遠(yuǎn)程裝置諸如用于對(duì)管道中閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)。如圖1和圖2所示，探測(cè)器10通過(guò)安裝基座40可拆卸地緊固至管道部分P，安裝基座40接納傳感器殼體20的螺紋部25。這種設(shè)置提供以下功能(1)對(duì)傳感器殼體20的下端23與管道部分P的外壁表面之間的距離進(jìn)行調(diào)整；以及( 對(duì)顯示器殼體90的方向進(jìn)行定向。優(yōu)選地，螺紋部25旋入基座40中直至螺紋部25的下端23與管道部分P的外壁表面接觸。基座40的兩個(gè)相對(duì)的托架41每一個(gè)都接納鉤環(huán)銷43和鏈47的端部。鏈47 與螺絲扣45 —同用于將基座40緊固在管道部分P上的所需位置。探測(cè)器10的上述可調(diào)整特征提供對(duì)磁強(qiáng)計(jì)傳感器60進(jìn)行定位的功能，以實(shí)現(xiàn)最大探測(cè)能力。在導(dǎo)管組件部分30的上端37設(shè)有顯示器殼體90。優(yōu)選地，顯示器殼體90可拆卸地緊固至導(dǎo)管組件部分30。顯示器殼體90接納顯示器插件70，顯示器插件70提供各種指示和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(參見(jiàn)討論圖3至圖5的下文)。位于插件體72外周的對(duì)稱槽74確保顯示器71的正確定向并提供必要的接線訪問(wèn)。顯示器殼體90的前蓋91提供顯示器插件70的數(shù)字顯示器71用的窗口。導(dǎo)管組件部分30位于傳感器殼體20的上端21。導(dǎo)管組件部分30包括三通接頭 35，以將探測(cè)器10連接至現(xiàn)場(chǎng)接線導(dǎo)管盒33。導(dǎo)管盒33可包括接線，以使探測(cè)器10與AC/ DC電源連通、使探測(cè)器10與控制室線連接、或者向遠(yuǎn)程顯示器插件70提供接線。還可以對(duì)填充塞31進(jìn)行設(shè)置以添加填料、填充物、充填復(fù)合物或密封劑?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3至圖5，顯示器插件70可包括顯示各種指示和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)字顯示器71。在優(yōu)選實(shí)施方式中，數(shù)字顯示器71顯示物體計(jì)數(shù)指示73、物體通過(guò)歷史指示75、物體圖標(biāo)77、自最后重置指示以來(lái)的時(shí)間79、以及自歷史指示中最后物體以來(lái)的時(shí)間81。顯示器71上的微控制器(未示出)從位于傳感器插板50 (參見(jiàn)圖8)上的微控制器51和磁強(qiáng)計(jì)傳感器60接收信息。顯示器插件70還包括電源指示83，其指示探測(cè)器10在電池電源(圖幻下運(yùn)行還是在AC/DC電源(圖4)下運(yùn)行。當(dāng)處于電池電源時(shí)，電源指示83優(yōu)選地顯示指示電池使用時(shí)間的電池圖標(biāo)83。數(shù)字顯示器71還包括鎖定/非鎖定狀態(tài)指示85。磁簧開(kāi)關(guān)89B使探測(cè)器10處于鎖定或非鎖定模式，由此提供控制無(wú)用探測(cè)的功能。當(dāng)處于鎖定模式時(shí)，探測(cè)器10被阻止探測(cè)物體，并可在管道上的多個(gè)位置之間移動(dòng)。磁簧開(kāi)關(guān)89B還允許使用者與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)互動(dòng)并滾動(dòng)瀏覽如指示75和81所指示的整個(gè)物體歷史。第二磁簧開(kāi)關(guān)89A對(duì)計(jì)時(shí)器79 進(jìn)行重置。顯示單元70還包括發(fā)光二極管指示87來(lái)指示近期通過(guò)是否發(fā)生。當(dāng)簧片開(kāi)關(guān) 89A和89B被觸發(fā)時(shí)，發(fā)光二極管指示87A和87B分別變亮。如圖6和圖7所示，顯示單元70優(yōu)選地包括電池組94。電池97置于其中的支架 /電池保持器95由顯示器插件70的內(nèi)部空間所接納。位于顯示器插件70內(nèi)的彈簧加載觸點(diǎn)(未示出)壓靠電池組94的遠(yuǎn)端，從而當(dāng)使用者將顯示殼體90的后蓋93旋松時(shí)，電池組94被迫遠(yuǎn)離觸點(diǎn)并移向后退的后蓋93。因此，在后蓋從殼體90完全移除之前，彈簧加載觸點(diǎn)與電池組94之間的連接斷開(kāi)。該特征用于探測(cè)器10在防爆區(qū)域中的使用。在電池組 94的近端與后蓋93之間設(shè)有隔絕墊99。現(xiàn)在參照?qǐng)D8至圖11B，傳感器殼體20容納傳感器插板50。位于傳感器插板50上的微控制器51接收由磁強(qiáng)計(jì)傳感器60采集的數(shù)據(jù)并運(yùn)行探測(cè)算法100(參見(jiàn)圖12)以確定是否發(fā)生通過(guò)事件。作為現(xiàn)有技術(shù)已知類型的微控制器51通過(guò)通信接口 55與顯示單元70或其他系統(tǒng)通信。在優(yōu)選實(shí)施方式中，接口 55為RS485接口。插板50還包括振蕩器 53，振蕩器53由比較器、模擬開(kāi)關(guān)陣列和與門(mén)陣列構(gòu)成。探測(cè)器10可使用磁強(qiáng)計(jì)傳感器60的1-D、2-D、3_D或n_D陣列，其中上述陣列的區(qū)別在于相對(duì)于彼此的定向；單個(gè)傳感器元件的分離；或者相對(duì)于彼此的定向和單個(gè)傳感器元件的分離這兩者。當(dāng)使用多個(gè)傳感器60時(shí)，如圖IlA和圖IlB所示的正交定向是優(yōu)選的?？梢允褂闷玫哂泄餐ㄏ虻膫鞲衅?0來(lái)改進(jìn)使用符合選擇(或相關(guān))算法的探測(cè)過(guò)程。各種磁強(qiáng)計(jì)技術(shù)可用于傳感器60。在優(yōu)選實(shí)施方式中，傳感器60為使用磁導(dǎo)率可變材料的磁通量傳感器。通量的改變將磁強(qiáng)計(jì)的有效電感改變。由PNI Corporation, Inc. (Santa Rosa, CA)制造的通量傳感器是有效的磁通量傳感器60。數(shù)字信號(hào)處理對(duì)于探測(cè)過(guò)程而言是必要的，數(shù)字的、自適應(yīng)探測(cè)算法是優(yōu)選的信號(hào)處理算法。如圖12所示，探測(cè)方案是基于用于傳感器60的實(shí)時(shí)噪聲估計(jì)的自適應(yīng)閾值探測(cè)過(guò)程100。參數(shù)化允許過(guò)程100被調(diào)整以用于最廣泛應(yīng)用，并具有最少的錯(cuò)誤警報(bào)和高的探測(cè)可能性。在下面對(duì)過(guò)程100的說(shuō)明中指示關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)選范圍和值。通過(guò)微處理器51執(zhí)行的探測(cè)過(guò)程100可包括所有以下處理步驟異常值的自動(dòng)消除、測(cè)量偏差的計(jì)算和去除、測(cè)量噪聲的估計(jì)、建立具有和不具有滯后的閾值、順序探測(cè)、以及事件時(shí)間鑒別/探測(cè)。傳感器60采集磁強(qiáng)計(jì)數(shù)據(jù)101 ( "mag數(shù)據(jù)”或mag)以進(jìn)行處理， 探測(cè)事件103通過(guò)包括但不限于振幅、持續(xù)時(shí)間、和先前事件在內(nèi)的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。還可通過(guò)使用圖樣識(shí)別技術(shù)來(lái)說(shuō)明傳感器60的響應(yīng)的細(xì)微結(jié)構(gòu)。首先，通過(guò)處理步驟110即異常值的消除，來(lái)處理mag數(shù)據(jù)101 magi = min (magi-基線估計(jì) P^signum(Iiiagi)，異常值極限)(公式 1)參見(jiàn)圖13和子步驟113-117。在偏差(基線)從測(cè)量值去除之后，輸入被限制成少于或等于異常值極限。在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中保留標(biāo)記?！皊igrmm”函數(shù)返回自變量的符號(hào)。 “min”函數(shù)返回自變量列表的算術(shù)最小值。然后，無(wú)異常值的磁強(qiáng)計(jì)數(shù)據(jù)被返回到過(guò)程100 并經(jīng)過(guò)低通濾波器以對(duì)基線進(jìn)行估計(jì)。處理步驟130即基線的估計(jì)為基線估計(jì)i =基線估計(jì)η+Onagi-基線估計(jì)^Rf/65536 (公式2)參見(jiàn)圖14和子步驟131-137。處理步驟130為低通濾波器，其用于為測(cè)量估計(jì)從零的偏差。低通濾波器為簡(jiǎn)單的指數(shù)類型。用于濾波器的傳遞函數(shù)(transfer function) 為(公式3)其中
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)物體在管道中通過(guò)進(jìn)行探測(cè)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 探測(cè)器，繞管道的外表面布置并且包括至少一個(gè)磁強(qiáng)計(jì)傳感器； 屏蔽件，環(huán)繞所述至少一個(gè)磁強(qiáng)計(jì)傳感器；以及微控制器，與所述至少一個(gè)磁強(qiáng)計(jì)傳感器通信并且具有自適應(yīng)閾值探測(cè)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括第二磁強(qiáng)計(jì)傳感器，所述第二磁強(qiáng)計(jì)傳感器正交于所述至少一個(gè)磁強(qiáng)計(jì)傳感器定向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述微控制器通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括具有低通濾波器的所述自適應(yīng)閾值探測(cè)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述低通濾波器的傳遞函數(shù)為
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，參數(shù)“f”處于1至4096的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述低通濾波器的傳遞函數(shù)為
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，參數(shù)“fn”處于1至256的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述低通濾波器的傳遞函數(shù)為
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，矩形窗的長(zhǎng)度處于2至128的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述低通濾波器的傳遞函數(shù)為
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于阻止探測(cè)的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述阻止裝置為簧片開(kāi)關(guān)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述阻止裝置為貝葉斯鎖定估計(jì)器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于將所述探測(cè)器相對(duì)于所述管道的外表面的位置進(jìn)行調(diào)整的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括可拆卸地緊固的基座，所述可拆卸地緊固的基座能夠接納所述探測(cè)器的一部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括為透磁屏蔽件的所述屏蔽件。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括為電隔絕屏蔽件的所述屏蔽件。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括備用電源，所述備用電源配置成在暴露于周?chē)h(huán)境之前將電接觸斷開(kāi)。
20.一種用于對(duì)物體在管道中通過(guò)進(jìn)行探測(cè)的方法，該方法包括以下步驟 將至少一個(gè)磁強(qiáng)計(jì)傳感器定位在所述管道的外表面附近；從所述至少一個(gè)磁強(qiáng)計(jì)傳感器采集磁通量數(shù)據(jù)流； 通過(guò)自適應(yīng)閾值探測(cè)算法處理所述磁通量數(shù)據(jù)流；以及對(duì)通過(guò)事件進(jìn)行探測(cè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，所述處理步驟還包括以下步驟 使所述磁通量數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)至少一個(gè)低通濾波器。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，所述處理步驟還包括以下步驟 將異常數(shù)據(jù)從所述磁通量數(shù)據(jù)流去除，以提供無(wú)異常值的磁通量數(shù)據(jù)流。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，所述去除步驟包括以下步驟 將基線值從所述磁通量數(shù)據(jù)流去除；以及將所述磁通量數(shù)據(jù)流限制為不大于異常值極限的值。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括以下步驟使所述無(wú)異常值的磁通量數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)第一低通濾波器，以對(duì)基線進(jìn)行估計(jì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述低通濾波器的傳遞函數(shù)為
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，參數(shù)“f”處于1至4096的范圍內(nèi),
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括以下步驟使所述無(wú)異常值的磁通量數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)低通濾波器，以產(chǎn)生噪聲估計(jì)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述低通濾波器的傳遞函數(shù)為
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，參數(shù)“fn”處于1至256的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括以下步驟使所述無(wú)異常值的磁通量數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)低通濾波器，以產(chǎn)生所述無(wú)異常值的磁通量數(shù)據(jù)流的經(jīng)平滑的量值。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述低通濾波器的傳遞函數(shù)為
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述矩形波串的長(zhǎng)度處于2至128的范圍內(nèi)。
33.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括以下步驟將所述無(wú)異常值的磁通量數(shù)據(jù)流的經(jīng)平滑的量值與一組探測(cè)極限進(jìn)行比較。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，還包括以下步驟使經(jīng)平滑的量值經(jīng)過(guò)至少低通濾波器，以確定探測(cè)事件的長(zhǎng)度。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，所述至少一個(gè)低通濾波器的傳遞函數(shù)為
36.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括以下步驟 響應(yīng)于探測(cè)事件使計(jì)數(shù)器遞增。
37.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括以下步驟 顯示探測(cè)事件。
38.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括 基于通過(guò)事件向遠(yuǎn)程裝置發(fā)出信號(hào)。
39.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括以下阻止步驟 阻止非通過(guò)事件的探測(cè)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，還包括具有以下子步驟的所述阻止步驟 將所述至少一個(gè)磁強(qiáng)計(jì)傳感器鎖定。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，還包括具有以下子步驟的所述阻止步驟 在通過(guò)事件之后將探測(cè)器鎖定預(yù)定時(shí)期。
42.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，所述處理步驟還包括以下子步驟 估計(jì)噪聲估計(jì)。
43.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，所述處理步驟還包括以下子步驟 對(duì)所述磁通量數(shù)據(jù)流的量值進(jìn)行平滑。
44.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，所述處理步驟還包括以下子步驟 確定上探測(cè)閾值和下探測(cè)閾值；將所述磁通量數(shù)據(jù)流的經(jīng)平滑的量值與所述上探測(cè)閾值和下探測(cè)閾值至少之一進(jìn)行比較；以及基于比較的結(jié)果對(duì)探測(cè)值進(jìn)行更新。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，每個(gè)探測(cè)閾值為所述噪聲估計(jì)的多個(gè)“ρ”，“ρ”處于 1至10的范圍內(nèi)。
46.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括具有以下子步驟的所述處理步驟確定探測(cè)事件的時(shí)間長(zhǎng)度。
全文摘要
用于對(duì)物體在管道中通過(guò)進(jìn)行探測(cè)的系統(tǒng)和方法，包括非侵入式探測(cè)裝置，容納一個(gè)或多個(gè)被屏蔽的磁強(qiáng)計(jì)傳感器；以及微控制器，具有自適應(yīng)閾值探測(cè)裝置。自適應(yīng)閾值探測(cè)裝置將異常值數(shù)據(jù)從磁通量數(shù)據(jù)流去除，然后使無(wú)異常值的數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)4個(gè)低通濾波器。將數(shù)據(jù)流的經(jīng)平滑得數(shù)值與探測(cè)極限進(jìn)行比較，如果發(fā)生了通過(guò)事件，則指示近期探測(cè)，使顯示單元的計(jì)數(shù)器遞增并且記錄通過(guò)時(shí)間，這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都顯示在顯示單元上。由于單個(gè)物體可產(chǎn)生多個(gè)磁場(chǎng)，因此可將探測(cè)器在通過(guò)事件之后鎖定預(yù)定時(shí)期，以阻止當(dāng)同一物體經(jīng)過(guò)探測(cè)裝置時(shí)對(duì)其進(jìn)行的第二次探測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/72GK102439434SQ201080022512
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者勞埃德·N·薩爾斯曼, 埃里克·N·弗里曼, 威廉·J·蘭金, 斯蒂芬森·J·米斯卡, 菲利普·M·莫爾特比, 馬修·W·洛根, 馬克·G·雷吉斯特 申請(qǐng)人:Tdw特拉華公司