油气管道漏磁检测系统数据采集与压缩技术的研究

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管道缺陷内检测是在役油气管道缺陷检测的重要手段之一,对保障管道安全运行发挥着重要的作用。漏磁检测技术是长距离油气输送管道进行在线检测的主要方法,随着检测数据分辨率、精度和检测总里程的提高,现有的检测设备在数据存储速度和存储容量两方面己无法满足海量检测数据的要求,因此研究适合的数据压缩算法并设计高速的数据采集与存储系统成为设备研制的关键。FPGA(Field-Progr-ammable Gate Array现场可编程门阵列)具有高速、高集成度和在线可编程等优点,在设计过程中具有极大的灵活性和可靠性,本文中采用XILINX公司的Spartan II系列XS2S 100-PQ208。DSP(Digital Signal Processing数字信号处理器)是一种专门为实时、快速实现各种数字信号处理算法而设计的、具有特殊结构的微处理器,本文中采用的是TI公司的TMS320C5509。为了提高系统的性能,本文在数据采集和数据压缩方面进行了研究和改进。整个系统分为两个部分:多通道高速数据采集单元和缺陷漏磁数据压缩单元。多通道高速数据采集单元是以FPGA为核心,产生控制高速模拟开关和A/D的时来完成对多通道信号的采集,并将采集到的数据送到缺陷漏磁数据压缩单元中。缺陷漏磁数据压缩单元以DSP为核心,对实际采集到的数据采用一阶嵌入式零编码进行压缩,该算法可以在DSP上实现,它能够对送到DSP中的数据进行实时快速的处理,并且可以根据要求随时结束编码。经过大量的实验得出,整个数据采集和压缩的过程能够满足时间的要求,压缩后的数据能够很好地解压缩,并且能够替代原始数据进行存储,满足了设计的要求。
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