随着我国经济的高速发展,地下管线系统日益庞大,针对输油输气管线往往需要通过大江大河的情况,在管线工程中一般采用跨越和穿越两种施工方式。穿越方式是让管线从河床下方的岩石层通过,河床下方管线相较陆地下方的管线所处的自然环境更加复杂,管线更易出现安全隐患,随着河水对河床的冲刷以及河床地质结构的不断变化,管线可能存在露出河床,与河水发生直接接触的情况,造成管线的腐蚀和破损,最终导致油气泄露情况的发生。故水下穿越管线在后期使用过程中需要进行定期检测,通过探明管线在河床下方的具体位置,明确管线和河床的实际距离,以便在油气泄露发生前,对水下管线进行维护,及时处理存在的安全隐患。本文介绍水下穿越管线向外辐射电磁场的规律,说明利用直接电磁感应法进行管线检测的原理,同时给出具体的电路实现方案,设计制作水下穿越管线检测电路,完成对水下超深管线检测设备的研究与研制,同时介绍电路中MCU的程序控制思路。本课题以必要的理论分析为基础,对于关键模块辅以相应电路的仿真,最终制作电路实物以实现具体的功能。课题的设计难点在于需要在满足测量精度的前提下,实现对大动态范围微弱小信号的有效采集与提取,提升电路的信噪比与整个系统的抗干扰能力。文中先给出系统的整体框图、发射系统电路框图和接收系统电路框体,分系统、分小节详细描述每个功能模块的具体功能及详细设计实现方法,同时给出电路设计原理图、仿真结果及电路实物图。本课题的主要目的是利用电磁感应法对管线的埋深进行精确测量,为保证测量的准确性及系统的抗干扰能力,接收机系统采用数字相敏检波设计,控制芯片采用MSP430+FPGA的多核结构。本文以小节为单位,给出MSP430的程序设计流程图和相应的控制思路,后续简要介绍了FPGA实现数字相敏检波的方法。文末通过对发射系统和接收系统各关键模块的测试,确保各模块功能的正常实现,同时搭建模拟测试环境,完成对系统联调的测试,最后进行实地测试。通过实地对两条河流穿越段管线的实际检测,检测结果与ONEPASS进行对比,最终的测试结果表明:整个系统能够实现对埋深40米内管线的检测,检测误差控制在5%以内,仪器性能稳定可靠,各项功能能够实现,本课题设计和研制的检测系统能够用于实际工程项目中。