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油气管道几何变形检测方法的研究，硕士学位论文，共86页，28095字，附文献综述、开题报告。
摘 要
油气管道几何变形检测器是检测石油和天然气运输管道的几何变形的专用设备。油气管道的变形不仅降低了管道的运输能力，同时严重威胁着管道的运输安全，为管道的安全运行埋下了重大隐患。已投入运行中的管道需要定期进行管道完整性检测，而几何变形检测是其中一个重要的环节。本文以研制DN800管道几何变形检测器为背景，对检测器机械设计和传感器与电路设计展开研究，在检测器样机实验的基础上，创新的提出了一种基于高精度管道几何变形检测器的管道三维重建算法，有效的改进了检测器的测量精度并拓展了该类型检测器的综合检测能力。
论文介绍了国内外管道几何变形检测器的研究现状，分析了检测器的检测原理、检测方法和检测器自身的特点，制定了以接触式检测杆和里程轮定位为测量基本原理的管道几何变形检测器的技术路线和研究内容。
本论文所研制的检测器由机械结构、传感器器及其硬件电路两个主要的部分组成。论述了检测器的机械结构设计原理和过程，介绍了其配套设备的基本结构和设计原理，包括以磁性角度旋转编码器为测量元件的检测杆测量原理及和以模拟量霍尔传感器为测量元件的里程轮测量原理，并通过实验验证了传感器原型在管道几何变形检测上可行性。
针对常规的管道几何变形检测器在缺陷识别和弯管道三维重建上的缺陷，提出了基于管道连续性假设的管道三维重建方法。详尽的阐述了管道三维重建方法，对管道近似方程、设备坐标系与管道坐标系下的测量点坐标以及转移矩阵进行了计算推导，利用Matlab数学计算软件对方程组进行了求解，实现了从管道几何变形检测器实验数据到管道测量点三维重建的解算。
在实验室进行了检测器样机及其配套系统的传感器平台实验和样机标定、牵拉实验，对实验数据进行了处理和对比分析。实验验证了整个方案可行性，表明该检测器系统能够实现对管道几何变形情况的检测，验证了管道三维重建算法的可行性。
关键词：油气管道，通径检测器，几何变形检测，三维重建

目录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2管道几何变形检测技术的现状 5
1.2.1国外管道几何变形检测器的发展情况 5
1.2.2国内管道几何变形检测器的发展情况 7
1.2.3 管道几何变形检测器的发展趋势 9
1.3论文各章节主要内容 10
第二章 检测器机械结构 11
2.1机械结构总体 11
2.2支撑结构 14
2.3电子包结构 17
2.4传感器相关结构 17
2.4.1检测杆 18
2.4.2里程轮 22
2.5密封结构 24
2.6本章小结 26
第三章 检测器传感器与硬件电路 27
3.1检测器传感器 27
3.1.1检测杆传感器 27
3.1.2里程轮传感器 33
3.2检测器硬件电路 36
3.2.1编码器电路及复用模块 39
3.2.2霍尔元件整形模块 43
3.2.3其他接口模块 45
3.2.4下位机程序 48
3.2.5硬件电路测试 50
3.4本章小结 50
第四章 管道三维重建算法 52
4.1管道方程 52
4.2设备坐标系与管道坐标系 53
4.3测量点坐标与转移矩阵 54
4.4方程组求解与三维重建的实现 57
4.5本章小结 58
第五章 检测器牵拉实验及结果分析 60
5.1牵拉实验条件 60
5.2实验数据处理与分析 62
5.3本章小结 66
结论 68
参考文献 70
攻读硕士学位期间取得的学术成果 72
致谢 73