Устройство для бесконтактного измерения силы тока в подземном трубопроводе Советский патент 1993 года по МПК G01R31/02 

Изобретение относится к области электроизмерений и предназначено для бесконтактных обследований состояния изоляционного покрытия подземных магистральных трубопроводов по плотности защитных токов.

Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений путем снижения аддитивных погрешностей.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит три датчика магнитного поля 1...3, укрепленные на вертикальной штанге, причем датчики 1 и 2 направлены по азимутальной, а датчик 3 - по радиальной составляющей магнитного поля. Расстояние между датчиками 1 и 2 равно 2L Выходы этих датчиков подключены ко входам первого коммутатора 4, выход которого через амплитудный детектор 5 со- единен со входом второго фильтра нижних частот 6 и входом демодулятора 7. Выход демодулятора 7 через первый фильтр нижних частот 8 подключен к одному из входов второ/о коммутатора 9, другой вход; которого соединен с выходом фильтра нижних частот 6. Выход коммутатора 9 через последовательно соединенные усилитель 10, квадратор 11, синхронный детектор 12 и третий фильтр нижних частот 13 подключен к первому входу логометра 14, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот 8. Управляющие входы коммутаторов, демодулятора и синхронного . детектора подключены к генератору коммутации 15.

Устройство содержит также фазочувст- вительный вольтметр 16, входы которого соединены с датчиками 2 и 3, а выход соединен с индикатором оси 17.

Устройство работает следующим образом.

Сначала производится поиск оси трубопровода и установка штанги с датчиками над ней по линии, являющейся продолжением его радиуса. Поиск оси и установка штанги производятся по нулевому показанию индикатора оси 17. При этом на сигнальный вход фазочувствительного вольтметра 16 поступает сигнал от радиального датчика 3, а на вход опорного канала - сигнал от азимутального датчика 2. При пересечении штангой оси трубопровода фаза.радиальной компоненты поля меняется на 180 градусов, что регистрируется по индикатору оси 17, соединенному с выходом фазочувст- витеЛьного вольтметра 16.

После установки штанги над осью трубопровода производится измерение тока. При этом на амплитудный детектор 5 через

коммутатор 4 периодически с частотой коммутации Q поступают сигналы, пропорциональные напряженности магнитного поля Н1 и Н2 в точках размещения датчиков 1 и 2.

В спектре выходного напряжения детектора 5 присутствует сумма амплитуд входных сигналов, а на частоте коммутации - их разность. После фильтрации переменной составляющей этого напряжения ФНЧ 6,

напряжение, пропорциональное сумме амплитуд, поступает на один из входов коммутатора 9, на другой вход которого подается демодулированное демодулятором 7 и отфильтрованное ФНЧ 8 напряжение, про5 порциональное разности амплитуд входных сигналов. Периодически, с частотой коммутации Q напряжения суммы и разности через усилитель 10 поступают на квадратор 11, на выходе которого образуется на часто0 те коммутации напряжение, пропорциональное произведению амплитуд входных сигналов, которое, после детектирования синхронным детектором 12 и фильтрации ФНЧ 13, подается на один из входов лого5 метра 14, на другой вход которого поступает напряжение с выхода ФНЧ 8, а показания логометра пропорциональны отношению произведения амплитуд входных сигналов к их разности,

0 Учитывая, что сила тока, протекающего по трубопроводу, связана с напряженности- ми магнитного поля Hi. и На в точках размещения датчиков 1 и 2 следующим соотношением:

5MI Н

1 2я 1 2

НТ-НТ 1

показания логометра 14 будут пропорцио нальны величине

2jrL/Sk2,

где S - коэффициент преобразования датчиков 1 и 2,

k - обобщенный коэффициент передачи устройства.

Эта величина с точностью до множителя Sk совпадает с силой тока, определенной по формуле (9) с учетом того, что напряженности магнитного поля в точках 1 и 2 связаны с током 1 следующими соотношениями:

H1 2tf(h+L) 2л:(Ь-15 (2) . Таким обраэом;ло показаниям логометра можно произвести непосредственный от

счет силы тока в трубопроводе, что позволяет исключить из процесса измерения запись промежуточных результатов и вычисления по формуле (1), как это производится в прототипе. Упрощается поиск и установка датчиков на ось.

За счет того, что близкие по уровню сигналы первого и второго датчиков сравниваются (вычитаются) в одноканальном тракте, значительно уменьшаются аддитивные погрешности сравнения, что повышает точность измерений.

Изобретение относится к области электроизмерений и предназначено для бесконтактных обследований состояния изоляционного покрытия подземных трубопроводов по плотности защитных токов. Устройство содержит 3 датчика магнитного поля (ДЧМП) (1, 2, 3), 2 коммутатора (КМ) (4, 9), 1 амплитудный детектор (АД) (5), 3 фильтра нижних частот (ФНЧ) (6,8.13), 1 демодулятор (ДМ) (7), 1 усилитель (УЛ) (10), 1 квадратор (КД) (11), 1 синхронный детектор (СД) (12) 1 логометр (ЛМ) (14), 1 генератор коммутации (ГРК) (15), 1 фазочувствитель- ный вольтметр (ФНВ) (16), 1 индикатор оси (ИКО)(17). 1 з.п.ф-лы. 1 ил. ел

Формула изобретения 1. Устройство для бесконтактного измерения силы тока в подземном трубопроводе, содержащее три датчика магнитного поля, укрепленные на вертикальной штанге, два из которых размещены на расстоянии 2L друг от друга и направлены по азимутальным составляющим магнитного поля, создаваемого током трубопровода, а третий направлен по радиальной составляющей этого поля, амплитудный детектор, усилитель и индикатор оси, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и точности измерений, в него дополнительно введены первый коммутатор, выход которого подключен к входу амплитудного детектора, второй коммутатор, выход которого через последовательно соединенные усилитель и квадратор подключен к первому входу синхронного детектора, выход которого через третий фильтр нижних частот подключен к первому входу логометра; шкала которого прогрэдуирова- на в единицах силы тока, выход амплитудного детектора одновременно подключен к первому входу демодулятора и через второй фильтр нижних частот к первому входу второго коммутатора, выход демодулятора через первый фильтр нижних частот подключен к второму входу второго коммутатора и второму входу логометра, генератор коммутации подключен куправляющему входу первого и второго коммутаторов, второму входу демодулятора и второму входу синхронного детектора, выход первого датчика подключен к первому входу первого коммутатора, выход второго датчика подключен одновременно к второму входу первого коммутатора и первому входу блока индикации оси, к второму входу которого подключен третий датчик.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, целью упрощения поиска оси трубопровода, в него дополнительно введен фазочувствительный вольтметр, вход которого подключен к второму и третьему датчикам, а выход соединен с индикатором оси.