Устройство для трассирования заглубленных трубопроводов Советский патент 1992 года по МПК G01V3/11 

СО

С

Использование: для обнаружения подземных трубопроводов и других инженерных коммуникаций электромагнитными методами. Сущность изобретения: устройство содержит несущую раму, на одном конце которой размещен излучатель электромагнитного поля, а на другом - два при- емных датчика. Один из датчиков электрически связан, а другой имеет максимальную электромагнитную связь с излучающей рамкой. Фазочувствительная электронная схема обеспечивает регистрацию активной и реактивной составляющих вторичного магнитного поля. Для оптимизации возбуждения электромагнитного поля в объектах, залегающих на различной глубине несущая рама имеет раздвижную конструкцию. 3 ил.

Изобретение относится к электромагнитным методам исследований и может быть использовано для обнаружения подземных трубопроводов, других инженерных коммуникаций и металлических объектов, залегающих в верхнем слое земли мощностью несколько метров.

Известно устройство для обнаружения электропроводных объектов в земле (электроразведочная аппаратура ДЭМП), которое содержит излучатель поля с генератором и приемный датчик с измерительным прибором. Приемный датчик может быть размещен в двух ортогональных положениях, что позволяет регистрировать вертикальную и горизонтальную составляющие магнитного поля 1.

Недостатком этого устройства является, низкая точность измерений при выявлении электропроводных объектов, залегающих на небольшой глубине, так как при необходимых в этом случае малых расстояниях между излучающей антенной и .приемным датчиком незначительные погрешности в ориентировке датчиков приводят к существенным ошибкам измерений составляющих магнитного поля.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее несущую раму, на одном конце которой установлен передатчик с излучающей антенной, а на другом конце рамы установлен настроенный на частоту передатчика приемник с антенной. В этом устройстве приемный датчик магнитного поля может поворачиваться, что позволяет определять малую и большую оси эллипса поляризации магнитного поля 2.

Однако большая ось эллипса поляризации в основном каоактеризует магнитное . поле самого излучателя и мало зависит от электропроводности среды. Поэтому изве- стным устройством практически невозмож2

О

hO

143

VI

но определить аномальный эффект в реальной составляющей электромагнитного поля. Кроме того, использование несущей рамы постоянной длины не позволяет выбирать оптимальные условия возбуждения первичного поля при изменении глубины залегания искомого электропроводного объекта (например, трубопровода).

Цель изобретения - уменьшение погрешностей и повышение чувствительности при выявлении заглубленных трубопроводов и инженерных коммуникаций,

Поставленная цель достигается путем Формирования на выходе измерительного прибора сигналов, пропорциональных зна- чениям активной м реактивной составляющих вторичного магнитного поля по отношению к фазе первичного поля. Устройство содержит жесткую несущую раму, на одном конце которой размещен излучатель электромагнитного поля, подключенный к генератору переменного тока заданной частоты. На другом конце несущей рамы размещены два ортогональных датчика магнитного поля, один из которых электри- чески развязан, а другой имеет максимальную электромагнитную связь с излучателем поля Сигналы с приемных датчиков поступают на усилители, расщепитель фазы фазовый корректор, синхронные детекторы, которые закреплены на несущей раме. За счет жесткой конструкции в целом, надежной электрической развязки между излучателем и приемным датчиком применения опорной рамки появляется возможность осуществлять высокоточные фэзочувстви- тельные измерения вторичного магнитного поля. Несущая рама состоит из двух частей, подвижной и неподвижной, причем подвижная часть установлена с возможностью те- лескопического перемещения относительно неподвижной части. Это позволяет регулировать расстояние между излучателем электромагнитного поля и приемным датчиком магнитного поля в зависимости от глубины залегания выявляемого трубопровода.

На фиг. 1 показаны несущая рама с размещенными на ней излучающей и приемными рамками и функциональная схема измерительной части устройства; на фиг. 2 - конструкция раздвижной несущей рамы: на фиг. 3 - фазовые соотношения напряжений в измерительной части устройства.

Несущая рама 1 содержит излучающую рамку 2, генератор 3 переменного тока, приемную рамку 4, имеющую максимальную электромагнитную связь с излучателем поля и приёмную рамку 5, электрически развязанную с излучающей рамкой, усилители 6 и 10,

расщепитель 11 фазы (0 90°), фазовый корректор 7, синхронные детекторы 8 и 12, индикаторы 9 и 13. Раздвижная несущая рама состоит из двух частей: неподвижной 14, на конце которой размещена излучающая рамка, и подвижной 15, на конце которой установлены приемные датчики магнитного поля. На боковой поверхности неподвижной части несущей рамы имеется стопорный винт 16.

Устройство работает следующим образом.

Переменный ток заданной частоты от генератора 3 подается на излучающую рамку 2. В среде создается электромагнитное поле, возбуждающее вихревые токи в электропроводных объектах. Приемный магнитный датчик 5 чувствителен только к электромагнитному полю этих токов. Сигналы с электрически развязанною магнитного датчика 5 после усилителя 6 поступают на регулируемую фазосдвигающую цепь (корректор) 7, а затем на синхронные детекторы 8 и 12. Приемный магнитный датчик 4, имеющий максимальную электромагнитную связь с излучающей рамкой 2, иоспринима- ет первичное магнитное поле излучателя Электрические CHI налы с магнитного датчика 4 после усилителя 10 подаются на расщепитель 11 фазы, а затем на синхронные детекторы 8 и 12. На выходе блока 8 выделяется мнимая часть сигнала, пропорциональная реактивной составляющей, а на выходе блока 12 - реальная часть сигнала пропорциональная активной составляющей вторичного магнитн эго поля С выходов синхронных детекторов сигналы поступают на входы индикаторных приборов 9 и 13.

Оптимальные условия выявления заглубленных электропроводных объектов обеспечиваются при расстоянии между излучающей и приемной рамками, близком к глубине залегания искомого объекта. Для регулирования указанного расстояния несущая рама состоит из двух частей неподвижной 14 и подвижной 15, причем подвижная часть телескопически перемещается относительно неподвижной части. После установки излучающей и приемной рамок на заданное расстояние подвижная часть рамы закрепляется стопорным винтом 16.

Таким образом, применение в-устройст- ве жесткой конструкции несущей рамы, ортогональных приемного и опорного магнитных датчиков при компактном и жестком закреплении на несущей раме излучателя, обоих датчиков и радиоэлектронных блоков с их источниками питания,снижает паразитные связи, позволяет осуществить высокоточные фазочувствительные измерения, что приводит к понижению погрешности и повышению чувствительности измерений при трассировании заглубленных трубопроводов.

Формулаизобретения

Устройство для трассирования заглубленных трубопроводов, содержащее жесткую несущую раму, на одном конце которой размещен излучатель электромагнитного поля, подключенный к генератору перемен- ного тока заданной частоты, на другом конце несущей рамы установлен первый датчик магнитного поля, имеющий минимальную электромагнитную связь с излучающей рамкой, электрически с ней не связанный, под- ключенный к первому усилителю, а также последовательно соединенные первый синхронный детектор и первый индикатор, о т- личающееся тем, что, с целью уменьшения погрешностей и повышения чувстви- теланости, оно содержит второй датчик

Фиг. 1

магнитного поля, фазовый корректор, расщепитель фазы, второй усилитель, второй синхронный детектор и второй индикатор, причем второй приемник магнитного поля на том же конце несущей рамы, что и первый приемник магнитного поля, ортогонально ему, выход первого усилителя соединен со входом фазового корректора, выход которого соединен с опорными входами первого и второго синхронных детекторов, выход второго датчика магнитного поля соединен со входом второго усилителя, выход которого через расщепитель фазы соединен с входами синхронных детекторов, выход второго синхронного детектора соединен со входом второго индикатора, при этом несущая рама состоит из двух частей, подвижной и неподвижной, причем подвижная часть установлена с возможностью телескопического перемещения относительно неподвижной части.

U9

ut

е

Риг.2

- и