1、专业硕士学位论文油气管道几何变形检测方法的研究作 者 姓 名 学 科 专 业 控 制 科 学 与 工 程指 导 教 师 培 养 院 系 自 动 化 科 学 与 电 气 工 程 学 院2Study on the Detection Method ofOil and Gas Pipeline Geometry DeformationA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate：Supervisor：School of Automation Science & Electronic EngineeringBeihang Univ
2、ersity, Beijing, China4硕 士 学 位 论 文油气管道几何变形检测方法的研究作者姓名 申请学位级别指导教师姓名 职 称学科专业 控制工程 研究方向学习时间自 年 9 月 1 日 起至 年 月 日止论文提交日期 年 月 日 论文答辩日期 年 12 月 18 日学位授予单位 学位授予日期 年 月 日6关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或
3、学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文使用授权书本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版） ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日指导教师签名： 日
4、期： 年 月 日I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
5、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。II关键词：油气管道，通径检测器，几何变形检测，三维重建
