3轴电子罗盘在管道监测的应用

利用3轴电子罗盘可以帮助我们得知精确的管道地理位置。

  近几年,随着城市化进程的加速,城市地下管网越来越多,随之而来的是问题的频发。这是因为管道都是以埋地的方式敷设的,当管道运行一段时间后,其外防腐系统往往会存在一些缺陷,使得管道发生化学腐蚀和电化学腐蚀,从而造成管道腐蚀穿孔、应力腐蚀开裂等事故。

  因此,为了保证管道的安全与减少事故的发生,我们很有必要对管道进行监测以保障管道的正常应用。

  管道监测需要监测的数据很多,包括监测管道的走向、变形、腐蚀、裂纹、管道环境等关键管道数据。而在整个监测过程中,对管道进行精确定位是非常重要的一部分,比如当我们检测出变形、腐蚀等问题时,我们需要先知道具体哪个位置的管道出了问题,才能对变形、腐蚀等进行修理。

  而利用3轴电子罗盘可以帮助我们得知精确的管道地理位置。

  3轴电子罗盘的组成及工作原理

  3轴电子罗盘由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和MCU构成,可定位方向以及测量倾角。

  三维磁阻传感器用来测量地球磁场,倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿,而MCU则处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。

  地磁场是一个矢量,对于一个固定的地点来说,这个矢量可以被分解为两个与当地水平面平行的分量和一个与当地水平面垂直的分量。如果保持电子罗盘和当地的水平面平行,那么罗盘中磁力计的三个轴就和这三个分量对应起来。


  三维磁阻传感器采用三个互相垂直的磁阻传感器,每个轴向上的传感器检测在该方向上的地磁场强度。

  向前的方向称为x方向的传感器检测地磁场在x方向的矢量值;

  向右或Y方向的传感器检测地磁场在Y方向的矢量值;

  向下或Z方向的传感器检测地磁场在Z方向的矢量值。

  每个方向的传感器的灵敏度都已根据在该方向上地磁场的分矢量调整到最佳点,并具有非常低的横轴灵敏度。传感器产生的模拟输出信号进行放大后送入MCU进行处理,并结合双轴倾角传感器测量的倾角数据,来减少误差,最终确定方位。

  3轴电子罗盘在管道监测中的应用

  由上可知,3轴电子罗盘可定位方向以及测量倾角,可应用在管道监测中。但3轴电子罗盘并非直接使用,一般情况下,会做成可实时显示的管道轨迹探测仪来使用。管道轨迹探测仪,由单片机、电子罗盘和旋转编码器等组成,能实时检测管道各测点的方位角、俯仰角和测点间距等信息,并通过软件算法,实时重构管道轨迹。


  另外,3轴电子罗盘还能结合GPS可组成高精度管道测绘系统。3轴电子罗盘可以精确测绘出管道的地理坐标,而GPS可提供实时的地面高精度GPS参考点坐标,得到管道走向图。

  除了管道监测,电子罗盘还应用在多个场景中,在我们生活中扮演着重要的角色,在导航系统中尤甚。而在当今的物联网时代,其应用领域有着巨大的市场,比如火爆的无人机和自动驾驶中都有用到电子罗盘。


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