Устройство для определения мест повреждения напорного трубопровода Советский патент 1991 года по МПК F17D5/06 

о

00

Изобретение относится к измерительной технике обнаружения мест утечек в тру- бопроводах. Цель изобретения - повышение точности отыскания мест повреждения напорного трубопровода. В устройстве в блок ввода акустического сигнала дополнительно введены буферные оперативно-запоминающие устройства (ОЗУ) со схемами управления и логические элементы с коммутатором, выделяющие наличие сигнала, в накопителе информационного сигнала дополнительно используются реверсивный счетчик совпадения, регистры записи и перезаписи, сумматор, а также накопительное и дисплейное ОЗУ и цифроана- логовый преобразователь, в блок вычисления места утечки дополнительно введены счетчик расстояний, соединенный с индикатором расстояния и группой сумматоров с блоками переключателей установки расстояний между датчиками, перестраиваемый генератор с измерителем частоты и логические схемы, устанавливающие задержку информационного сигнала. Благодаря введению в устройство новых блоков, а также образовавшимся новым электрическим связям между ними стало возможным считывать и записывать информацию в дополнительное буферное ОЗУ одновременно, что повышает быстродействие устройства и исключает потери полезной информации. 3 ил. (/) С

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для обнаружения мест утечек жидкости или газообразных веществ в напорных трубопроводах.

Цель изобретения - повышение точности обнаружения места повреждения напорного трубопровода.

На фиг. 1 представлена схема устройства ввода акустического сигнала: на фиг. 2 - схема накопления информационного сигна-

ла; на фиг. 3 представлена схема вычисления места утечки.

Схема устройства ввода акустического сигнала (фиг. 1) состоит из датчиков 1 и 2 двух каналов, последовательно включенных с усилителями 3 и 4 и формирователями 5 и 6, выходы которых соединены с парами оперативно-запоминающих устройств (ОЗУ) 7 и 8 и ОЗУ 9 и 10, управляющие входы которых подключены к соответствующим входам блоков 11-14 управления, два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и 16. выходы кото4 О

рых соединены с входами коммутатора 17, элементы НЕ 18 и ИЛИ-НЕ 19, входы которых подключены к выходу коммутатора, и второй элемент ИЛИ-НЕ 20, вход которого соединен с выходом элемента НЕ 18.

Схема накопления информационного сигнала (фиг, 2) состоит из количества совпадений реверсивного счетчика 21, входы которого подключены к выходам элементов ИЛИ-НЕ 19 и 20 (фиг. 1), последовательно соединенных регистров 22 перезаписи, сумматора 23, регистра 24 записи, ОЗУ накопительного 25 и дисплейного 26, цифроаналогового преобразователя 27 и индикатора 28, генератора 29 тактовых импульсов, выход которого подключен к блоку 30 программного управления, и схем 31 и 32 управления, подключенных к управляющим входам накопительного и дисплейного ОЗУ, вторые входы дисплейного ОЗУ 25 соединены с вторыми входами сумматора 23.

Схема вычисления места утечки (фиг. 3) состоит из перестраиваемого генератора 33, измерителя 34 частоты с цифровой индикацией, подключенного входом к выходу генератора элемента И 35, счетчика 36 задержки и схемы 37 совпадений, один вход которой соединен с выходом счетчика задержки, а другой - с выходом счетчика 38 установки задержки, кнопки 39 маркера, выход которой подключен к входу счетчика установки задержки, а также индикатора 40 расстояния до места утечки, счетчика 41 расстояния и группы сумматоров 42-45, входы которых соединены с выходами переключателей 46 установки расстояния между датчиками, а выходы подключены к информационным входам счетчика 41 расстояния.

Устройство работает следующим образом.

Механические колебания трубопровода, вызываемые утечкой продуктов из трубопровода в месте повреждения, с помощью датчиков 1 и 2, установленных с двух сторон от места утечки, преобразуются в электрический сигнал. После усиления сигналов усилителями 3 и 4 и преобразования их формирователями 5 и 6 импульсов в двоичную последовательность они поступают на входы буферных ОЗУ 7 и 9 в каждом нечетном цикле записи и на входы ОЗУ 8 и 10 в каждом четном цикле записи. Во время четного цикла записи происходит обработка информации буферных ОЗУ 7 и 9, а во время нечетного - буферных ОЗУ 8 и 10, а блоки 11-14 управления производят управление операциями записи и считывания для соответствующих ОЗУ, причем считывание производится с частотой, превышающей частоту записи. Во время считывания каждый

последующий цикл начинается с адреса на единицу больше для буферного ОЗУ 7 и 9 и с постоянного адреса буферного ОЗУ 9 и 10. Таким образом, вводится задержка при обработке входной информации. Считываемая последовательность сигналов поступает на элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и 16, осуществляющие корреляционную обработку сигналов. С выходом этих элементов

сигналы поступают на коммутатор 17, который выбирает четный и нечетный циклы считывания, а затем через элементы ИЛИ-НЕ 20 и НЕ 18 под действием сигналов с генератора тактовых импульсов вырабатывается

сигнал совпадений импульсов. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 19 появляется сигнал, поступающий на суммирующий вход реверсивного счетчика 21 количества совпадений, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 20 - сигнал

несовпадений импульсов, подаваемый на вычитающий вход реверсивного счетчика количества совпадений. Этой операцией достигается вычитание математического ожидания обрабатываемых входных случайных

сигналов. В конце каждого цикла считывания информация о числе совпадений поступает на регистр 22 перезаписи, а затем на вход сумматора 23. Сумматор складывает появившиеся значения количества совпадений с имеющимися значениями в ячейках накопительного ОЗУ 25, выходы которого соединены с другими входами сумматора. Таким образом, достигается накопление результатов циклических вычислений корреляции между сигналами двух датчиков. При переполнении сумматора вычисление корреляции прекращается и накопительное ОЗУ 25 фиксирует результат, а дисплейное ОЗУ 26 отображает его в статистическом

режиме на экране индикатора 28. Выходы сумматора, подключенные к входу регистра записи, позволяют произвести перезапись результата в ячейку накопительного ОЗУ. Накопленная информация в каждом цикле

переписывается в дисплейное ОЗУ. Считываемая информация из этого ОЗУ поступает на цифроаналоговый преобразователь 27, который после преобразования цифрового сигнала в аналоговый передает его на индикатор 28. Блоки управления накопительного и дисплейного ОЗУ по сигналам блока 30 программного управления производят запись или считывание информации из этих ОЗУ.

5Вычисление места утечки происходит

следующим образом.

Генератор 29 тактовых импульсов вырабатывает сетку частот, которая поступает на

блок 30 программного управления и схему вычисления места утечки. С помощью перестраиваемого генератора 33 устанавливается частота колебаний, соответствующая скорости распространения акустических колебаний по трубопроводу. Частота колеба- ний генератора контролируется измерителем 34 частоты по цифровым индикаторам. На первый вход элемента И 35 поступает частота с генератора, а на его второй вход - импульс задержки, который формируется схемой 37 совпадений, на один вход которой поступает сигнал с выхода счетчика 36 задержки, а на другой вход - с выхода счетчика 38 установки задержки. Сигнал, подаваемый с генератора тактовых импульсов через кнопку 39 маркера, изменяет состояние счетчика 38 установки задержки до тех пор, пока маркер, отображенный на экране индикатора 28, не будет установлен на максимальное значение накопленной корреляционной функции. Текущее значение задержки появляется на выходе счетчика 36 задержки, когда на его вход поступают сигналы с генератора 29 тактовых импульсов. При совпадении значе- ний счетчиков задержки и установки задержки на выходе схемы совпадений появляется сигнал задержки г, а на выходе элемента И 35 появится сигнал, численно равный V т, который поступает на вычитающий вход счетчика 41 расстояния, который отображает на индикаторе 40 расстояния до места утечки место дефекта. Блок переключателей 46 установки расстояния между датчиками совместно с группой сумматоров 42-45 устанавливает на счетчике 41 расстояния значение L/2. Далее этот счетчик в каждом цикле измерения выполняет операцию вычисления:

т,

где XL - расстояние до места утечки;

L - расстояние между датчиками;

V-скорость распространения акустических колебаний вдоль трубопровода; т- задержка сигналов.

Таким образом, устройство, выполненное на основе математического вычисления корреляционной функции двух сигналов от датчиков, позволяет повысить точность определения места утечки за счет возможности быстрой обработки накопленной информации, не теряя ее полезной части.

Формула изобретения

Устройство для определения мест повреждения напорного трубопровода, содержащее датчики двух каналов, соединенные с усилителями, выходы которых подключены к входам формирователей импульсов, генератор тактовых импульсов, соединенный с входом блока программногоуправления, и

индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности обнаружения места повреждения напорного трубопровода, устройство снабжено двумя парами буферных оперативно-запоминающих

0 устройств, входы которых подключены к выходам соответствующих формирователей импульсов, двумя элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых соединены с выходами буферных

5 оперативно-запоминающих устройств первой пары, вторые - с выходами буферных оперативно-запоминающих устройств второй пары, четырьмя блоками управления, выходы которых соединены с входами уп0 равления соответствующих буферных оперативно-запоминающих устройств, а входы подключены к блоку программного устройства, коммутатором, входы которого подключены к выходам элементов

5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элементом НЕ, вход которого подключен к выходу коммутатора, двумя элементами ИЛИ-НЕ, первые входы которых соединены соответственно с выходами коммутатора и элемента НЕ, вто0 рые входы которых и вход переключения коммутатора подключены к блоку программного управления, а также последовательно соединенными реверсивным счетчиком количества совпадений, входы которого сое5 динены с выходами элементов ИЛИ-НЕ, регистром перезаписи, сумматором, регистром записи, накопительным оперативно-зэ- понимающим устройством, дисплейным оперативно-запоминающим устройст0 вом и цифроаналоговым преобразователем, вход которого подключен к первому входу индикатора, вторые входы сумматора соединены с вторыми входами дисплейного оперативно-запоминающего устройства,

5 блоком управления накопительного и дисплейного оперативно-запоминающих устройств, входы управления которых, а также входы управления регистров записи и перезаписи подключены к блоку программного управления, кнопкой маркера, вход которой

0 соединен с выходом генератора тактовых импульсов, перестраиваемым генератором, измерителем частоты, вход которого подключен к выходу перестраиваемого генератора, элементом И, один из входов которого

5 соединен с выходом перестраиваемого генератора, счетчиком задержки, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, схемой совпадений, первый вход которой соединен с выходом счетчика задержки, а выход подключен к индикатору

и второму входу элемента И, счетчиком установки задержки, вход которого подключен к выходу кнопки маркера, а выход подключен к второму входу схемы совпадений, индикатором расстояния до места утечки, счетчиком расстояния, выход которого подключен к индикатору расстояния, управляющий вход соединен с выходом элемента

И, а счетный вход - с выходом генератора тактовых импульсов, группой последовательно соединенных сумматоров, выходы которых подключены к информационным входам счетчика расстояния, и блоком переключателей установки расстояния между датчиками, выходы которого соединены с входами группы сумматоров.

Фиг.2

к37