功率放大器在管道定位系统硬件中的应用

实验名称：管道定位系统的硬件实现

研究方向：管道无损检测

实验内容：开展基于PCM的管道定位系统的可行性研究：采用函数发生器产生4Hz、8Hz和72Hz的多频电流，并将信号输出到AigtekATA-308功率放大器。将输出电流的RMS值调整为1A后，通过屏蔽电缆传输到管道模型中，模拟实际场景中的管道检测环境。搭建完成实验平台后，在管道周围保持磁传感器探头与地面的铅锤关系，调节磁传感器探头与管道模型之间的水平距离，铅锤距离以及水平夹角，并通过卷尺测量。之后记录不同位置下的测量结果与实际情况之间的关系。

测试设备：ATA-308功率放大器，函数信号发生器，数字万用表，示波器等。

实验过程：

在实验过程中，探头与地面保持垂直关系，探头与管道的水平距离、垂直距离和水平角度发生变化。检测探头对管道发出的磁场信号进行检测。信号处理电路对信号进行滤波放大后，传输到STM32F429嵌入式处理器，计算出其精确的三维位置。处理后的管道定位结果通过LCD显示。然后动态调整磁传感器探头相对于管道模型的角度，垂直距离和水平距离，记录LCD屏中的示数。

图：测试环境

测试结果：

经过测试后，水平夹角，铅锤距离和水平距离测试的平均误差和线性度指标令人满意，水平距离和垂直距离测量的R2均大于0.99，水平角度测量的R2大于0.99。在测量误差方面，水平角度的平均误差为2.51°，水平距离的平均误差为2.19cm，垂直高度的平均误差为2.01cm。上述实验从实验角度验证了管道定位系统的可行性，为后续真实环境下的测试奠定了基础。

放大器在该实验中发挥的效能：作为管道检测系统的激励信号，产生电磁场。

图：ATA-308功率放大器指标参数

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