Устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов Советский патент 1993 года по МПК G01V3/11 

И

1C.

Использование: дли оценки изоляционного покрытия подземных трубопроводов и бесконтактного контроля работы станций катодной защиты. Сущность изобретения: устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов состоит из четырех индукционных катушек, пяти усилителей напряжения, генератора тактовых импульсов, четырех полосовых фильтров, адресного счетчика, мультиплексора, преобразователя переменного напряжения в постоянное, демультиплексора, аналогового запоминающего блока, первого и второго множйтельно-делительных блоков, первого и второго вычитателей, блока весового ус-; реднения, преобразователя напряжения в частоту и регистратора. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки изоляционного покрытия подземных трубопроводов и бесконтактного контроля работы станций катодной защиты.

Цель изобретения - повышение точности определения индикаторного параметра - величины утечки в почву катодного тока защиты трубопровода за счет обеспечения возможности измерения указанного параметра в реальном масштабе времени,

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения дефектов изоляции подземныхтрубопроводов, содержащее четыре индукционные катушки, пять усилителей напряжения, четыре полосовых фильтра, мультиплексор, преобразователь переменного напряжения в постоянное, де- мультиплексор, аналоговый запоминающий блок и регистратор, причем к каждой индукционной катушке подключены последовательно соединенные соответствующие усилитель напряжения и полосовой фильтр, к выходам четырех полосовых фильтров присоединены аналоговые входы мультиплексора, к выходу которого подключены последовательно соединенные пятый усилитель напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоянное, демультиплексор и аналоговый запоминающий блок, дополнительно введены генератор тактовых импульсов, адресный счетчик, два вычитателя, два множйтельно-делительных блока, преобразователь напряжения в частоту и блок весового усреднения, при этом входы управления мультиплексора и демультиплексора объединены и подключены к выходам адресного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй

00 О

о ю ю

т.е. в катушках 1-4 возникают ЭДС Ui-U4, пропорциональные Hi H4. Напряжения Ui- U4 усиливаются с помощью усилителей 5-8 и пропускаются через полосовые фильтры 11-14. С выходов полосовых фильтров усиленные напряжения IH-U4 поочередно подаются с помощью мультиплексора 16, управляемого сигналами с выхода адресного счетчика 15, на пятый усилитель 9, а затем преобразуются в преобразователе 17 в постоянные напряжения и разделяются при помощи демультиплексора 18, Разделенные сигналы далее запоминаются в виде постоянных напряжений в аналоговом запоминающем блоке 19. Напряжения Е1-Е4 на каждом из четырех выходов запоминающего блока 19 пропорциональны амплитуде А соответствующего входного сигнала, т.е.

Ei ksk9knki7 AI,

E2 k6K9kl2kl7A2, E3 k7kgkl3kl7A3 E4 k8K9kl4kl7A4.

где ks-kg; kn-ki4 и ki7 - коэффициенты пропорциональности, задаваемые элементами 5-9, 11-14 и 17 устройства.

Если принять, что k4kii k6ki2 k7ki3 keki4 и k0 k5kgkiiki7, то выражения (2)-(5) преобразуются к виду:

,, и .

Из (2}-(9) следует, что усиление напряжений IJ1-U4 удобно регулировать коэффициентом kg.

Напряжения Ei, E2, Ез поступают на входы множитеяьно-делительного блока 20, в результате чего на выходе последнего об.. EI Е ,, разуется напряжение U20 . На входы

L.J

вычитателя 22 подаются напряжения Et и Е2, а на входы вычитателя 23 - напряжения Ез и Е4. Следовательно, на выходах вычита- телей формируются напряжения U22 Ei-E2 и и23 Ез-Е4. При поступлении на входы мно- жительно-делительного блока 21 напряжений U22, U23 и Е4 на его выходе образуется

напряжение LJ21 -п--. Напряжение LJ21

С помощью преобразователя 25 преобразуется в поток импульсов, частота следования которых равна:

f25 k26U21

Напряжение Iteo с выхода множитель- . но-делительного блока 20 подается на вход

блока весового усреднения, на вход управления которого поступает импульсная последовательность с выхода преобразователя 25.

5Под действием напряжения U21 через резистор 28 и соответственно в цепи обратной связи усилителя 30 протекает ток

10

J

.U21

а под действием импульсной последовательности на входе 34 блока весового усред- нения протекает ток в обратном направлении относительно тока J:

J f25qo+C32U30(f)f25,

где q0 const - заряд, формируемый форми- рователем 27 под действием каждого импульса напряжения с выхода преобразователя 25.

Для определения выходного параметра (напряжения) блока весового усреднения запишем уравнение баланса токов на инверсном входе усилителя постоянного тока 30:

г,, dU3o(t) , , U2o Сз1 dt -R2

- Qo f25 - C32 USO ( t ) f25

Напряжение U3o{t) на выходе блока ве- сового усреднения будет изменяться до тех пор, пока не закончится переходный процесс, т.е. когда выполнится условие

---г- - 0. В установившемся режиме

|J qof25+C32U3o(f)f25.

Определяя из последнего уравнения 11зо( °°), получим:

U2o

Ро

и-)

EiE2(E3-E4)

Qo

k26 Ез R28 С32 ( Е1 - Е2 ) Е4 Сз2

EiE2AE2

Ро

k26 R28 С32Е4 AEl С32

При заявляемое устройство

К26

реализует уравнение (1), т.е. обеспечивает бесконтактное измерение относительного

значения утечки в почву тока катодной защиты подземных трубопроводов. За счет этого устраняется мультипликативная составляющая погрешности измерения, обусловленная нестабильностью амплитуды тока катодной защиты, что приводит к повышению точности измерения и соответственно к повышению производительности и Эффективности бесконтактного контроля качества изоляционного покрытия подземных трубопроводов.

Формула изобретения Устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов, содержащее четыре индукционные катушки, пять усилителей напряжения, четыре полосовых фильтра, мультиплексор, п реобразо- ватель переменного напряжения в постоянное, демультиплексор, аналоговый запоминающий блок и регистратор, причем к каждой индукционной катушке подключены последовательно соединенные соответствующие усилитель напряжения и полосовой фильтр, к выходам четырех полсК соеых фильтров подсоединены аналоговые входы мультиплексора, к выходу которого подключены последовательно соединенные пятый усилитель напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоянное, демультиплексор и аналоговый запоминающий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения индикаторного параметра-величины утечки в почву катодного тока защиты трубопровода, зй счет обеспечения возможности измерения указанного параметра в реальном масштабе времени, дополнительно содержит генератор тактовых импульсов, адресный счетчик, два вычитателя, два мно- жительно-делительных блока, преобразователь напряжения в частоту и блок весового усреднения, при этом входы управления

мультиплексора и демультиплексора объединены и подключены к выходам адресного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй входы первого множительно-делительного блока объединены с соответствующими входами первого вычитателя и подключены к первому и второму выходам аналогового запоминающего блока, к третьему и четвертому выходам которого подсоединены входы второго вычитателя, выходы первого и второго вычитателей соединены с первым и вторым входами множительно-де- лительного блока, третьи входы первого и второго множительно-делительных блоков

подключены соответственно к третьему и четвертому выходам аналогового запоминающего блока, к выходам первого и второго множительно-делительных блоков подключены соответственно вход блока весового

усреднения и вход преобразователя напряжения в частоту, к выходу которого подключен вход управления блока весового усреднения, а к выходу последнего подключен вход регистратора.

Vui.f

4ч/ Затъик