[发明专利]一种管道检测器姿态检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道检测器姿态检测系统，属于管道检测技术领域。

背景技术

管道检测器姿态检测装置为检测器提供管道缺陷的角位置信息，是管道缺陷检测不可缺少的检测信息。当前管道姿态检测系统主要有两种，一种是采用三轴陀螺和三轴加速度计组成惯性测量系统测量管道检测器的姿态信息，但此方系统体积大、功耗高，不利于管道检测器的任务需求；一种系统是采用三轴重力传感器组成的姿态检测系统，利用三个轴向的重力信息解算姿态，但此姿态检测系统在检测器接近垂直时角度失效，无法满足管道检测任务需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种管道检测器姿态检测系统。

本发明的技术解决方案：

一种管道检测器姿态检测系统，至少包括：陀螺仪、倾角传感器组合、信号处理器和安装结构，所述陀螺仪、倾角传感器组合和信号处理器均放置于安装结构上，其中，

所述陀螺仪，用于测量检测器的角速度并传输给信号处理器；

倾角传感器组合，用于测量检测器的重力加速度并传输给信号处理器；

信号处理器至少包括检测器姿态检测装置，其至少包括：

姿态准备组合解算模块，用于在姿态准备阶段，以陀螺解算的检测器周向角为基准信息，修正倾角传感器解算的周向角的误差，得到修正后的倾角传感器解算的周向角：

检测器运行组合解算模块，与所述姿态准备组合解算模块连接，用于在检测器运行阶段，接收所述姿态准备组合解算模块输出的倾角传感器解算的周向角并以为基准，实时估计陀螺的漂移误差ε，修正陀螺解算的周向角得到修正后的检测器的周向角：t为采样间隔。

所述安装结构包括安装支架、屏蔽盖和屏蔽罩，所述安装支架放置于屏蔽罩内，屏蔽盖盖在屏蔽罩上，两者组成封闭的腔体；其中，

所述安装支架为圆柱腔体，其底面为安装平面板，其上有一豁口，圆柱腔体的圆柱面由安装垂面板和安装支撑柱面围成，所述安装垂面板为门框结构与所述安装平面板上的豁口构成正交安装结构；圆柱腔体内，所述安装支撑柱面内壁上有若干个突出的柱台，在所述安装平面板上每个所述柱台旁边有安装台面；所述屏蔽盖为腔式结构，其上有环形突面；屏蔽罩为腔式结构。

所述检测器姿态检测装置还包括倾角传感器解算单元，用于根据倾角传感器测量的检测器重力加速度信息解算检测器的周向角：其中，g_y为Y轴重力加速度信息，g_z为Z轴重力加速度信息。

所述检测器姿态检测装置还包括陀螺解算单元，用于将陀螺测量的检测器角速度w_g积分解算检测器的周向角：其中，为t₀时刻陀螺解算的周向角。

所述姿态准备组合解算模块，包括倾角传感器解算误差计算单元和倾角传感器解算误差修正单元：其中，

所述倾角传感器解算误差计算单元与所述倾角传感器解算单元和陀螺解算单元连接，用于计算所述倾角传感器解算的周向角的误差：其中，为检测器周向角，为估计的误差系数，为倾角传感器解算的检测器周向角和陀螺解算的检测器周向角的差值；

倾角传感器解算误差修正单元与所述倾角传感器解算单元和所述倾角传感器解算误差计算单元连接，用于修正倾角传感器解算的检测器周向角误差。

所述检测器运行组合解算模块包括陀螺解算误差计算单元和陀螺解算误差修正单元，其中，

陀螺解算误差计算单元与所述陀螺解算单元和倾角传感器解算误差修正单元连接，用于计算陀螺的漂移误差ε：漂移误差ε的估计方程为：其中，为倾角传感器解算周向角和陀螺解算周向角的差值，ε为陀螺的漂移误差；

陀螺解算误差修正单元与陀螺解算单元和陀螺解算误差计算单元连接，用于修正陀螺解算的检测器周向角误差，得到管道检测器经修正后的周向角其中，为陀螺测量值解算的周向角；ε为陀螺漂移误差，t为采样间隔。

所述信号处理器还包括接口通讯模块，其包括倾角传感器通讯单元和陀螺通讯单元，其中所述倾角传感器通讯单元与倾角传感器连接用于将传感器测量的检测器重力加速度信息传输给倾角传感器解算单元；陀螺通讯单元和陀螺连接，用于将陀螺测量的检测器角速度信息传输给倾陀螺解算单元。

所述信号处理器还包括电源信号处理模块，用于对电源信号进行转换和滤波。

所述倾角传感器组合包括垂向传感器和水平传感器，其中，所述垂向传感器用于测量检测器X轴方向重力加速度信息，所述水平传感器用于测量Y轴和Z轴重力加速度信息。