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

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 и упрощение конструкции.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов состоит из четырех индукционных катушек 1-4, четырех усилителей напряжения 5-8, четырех полосовых фильтров 9-12, мультиплексора 13, регулируемого усилителя 14, амплитудного детектора 15, аналого-цифро- вого преобразователя 16, микрокомпьютера 17 и дисплея 18. Амплитудный детектор 15 содержит информационный вход 19 и обнуляющий вход 22, синхронизирующий выход 20 и информационный выход 21, а также дифференциальный усилитель 23, диод 24, конденсатор 25, дифференцирующий элемент 26, электронный ключ 27, разрядный резистор 28 и одновибратор 29. Четыре индукционные катушки 1-4 через четыре-последовательно соединенные усилители напряжения 5-8 и полосовые фильт- ры 9-12 подсоединены ко входам мультиплексора 13, выход которого объединен с входом регулируемого усилителя 14. К выходу регулируемого усилителя 14 присоединен информационный вход 19 эмплитуд- ного детектора 15, к синхронизирующему выходу 20 и информационному выходу 21 которого подключены соответственно вход запуска и информационный вход аналого- цифрового преобразователя 16. Информационные выходы аналого-цифрового преобразователя 16, включающие выход сигнала конца преобразования объединены с входами микрокомпьютера 17. К выходу сигнала конца преобразования подключен также вход обнуления амплитудного детектора 15. К выходам микрокомпьютера 18 подсоединены входы управления мультиплексора 13 и регулируемого усилителя 14 и вход дисплея 19. Первый вход дифференциального усилителя 23 является информационным входом 19 амплитудного детектора 15. Точка соединения инвертирующего входа дифференциального усилителя 23 с катодом диода 24, незаземленной обкладкой конденсатора 25 и входом электронного ключа 27 является информационным выходом 21 амплитудного детектора 15, к выходу которого присоединены анод диода и вход дифференцирующего элемента 26. К выходу электронного ключа 27 присоединен незаземленный вывод резистора 28. Выход 20

дифференцирующего элемента 26 является синхронизирующим выходом амплитудного детектора 15, входом обнуления которого служит вход запуска одновибратора 29, к

выходу которого присоединен вход управления электронного ключа 27.

Данное устройство обладает всеми функциональными возможностями прототипа, т.е. обеспечивает измерение глубины гзале0 гания трубопровода, локальной величины тока li и h в двух областях на расстоянии d между ними и градиент тока и работает следующим образом.

Переменные сигналы Ui-L)4, наведен5 ные в четырех индукционных катушках 1-4, до их объединения усиливаются усилителями напряжения 5-8 и пропускаются через полосовые фильтры 9-12. Общий сигнал с выхода мультиплексора 13 в виде вырезок

0 длительностью равной или большей периоду сигналов , подвергается автоматическому усилению до значений порядка нескольких Вольт с помощью регулируемого усилителя 14, а затем подается на вход

5 амплитудного детектора 15. В моменты достижения каждой вырезкой амплитудного значения Eim-E4m сигналов на выходе усилителя 14 на синхронизирующем выходе 20 появляется короткий положительный им0 пульс, служащий импульсом запуска аналого-цифрового преобразователя 16. В моменты запуска последнего на его информационный вход 19 поочередно подаются постоянные напряжения, равные амплитуд5 ным значениям сигналов - вырезок. Преобразованные к цифровому виду значения Eim-E4m запоминаются в памяти микропроцессора 17. В моменты окончания преобразования значений Eim-E4m в циф0 ровой код, на выходе сигнала конца преобразования каждый раз появляется короткий импульс, запускающий одновибратор 29. На выходе одновибратора 20 формируется

3 ,. импульс длительностью r0 jT + tnpeo6p

(Т - период информационных сигналов, мс, Тпреобр - время преобразования амплитудного значения сигнала в цифровой код, tnpeo6p составляет порядка сотен мик0 росекунд). Каждым импульсом с выхода одновибратора 29 напряжение на информационном выходе амплитудного детектора 15 сбрасывается до величины U0. Более детально принцип работы амплитуд5 ного детектора 15 поясняется на фиг. 2, где эпюра 30 - это вырезка i-ro сигнала;

31 - форма сигнала на выходе дифференциального усилителя 23;

32 - форма напряжения на конденсаторе 25 ( мВ, );

33 - импульс на выходе дифференцирующего элемента 26;

34 - импульс на выходе конца преобразования аналого-цифрового преобразователя 15;

35 - импульс на выходе одновибрато- ра29.

В компьютер заложена резидентная PROM программа для выполнения вычислений, формирования сигналов для отображения информации на жидкокристаллическом дисплее 18. Микрокомпьютер применяется также для контроля аналоговой части прибора. Он управляет работой мультиплексора 13 и устанавливают в усилителе 14 коэффициент усиления общего аналогового сигнала для получения наибольшей возможной точности измерений. Другими словами компьютер 17 выполняет те же функции, что и в прототипе.

Замена в прототипе узла, состоящего из преобразователя переменного напряжения в постоянное, демультиплексора, четырех конденсаторов и мультиплексора амплитудным детектором упростила конструкцию устройства. Кроме того это позволило сократить время хранения постоянных напряжений, пропорциональных амплитудным значениям сигналов на приемных индукционных катушках с десятков мс до сотен мкс, за счет чего существенно снизилась составляющая погрешности измерения, обусловленная разрядом запоминающих конденсаторов через входные сопротивления подключенных к ним элементов. Следовательно, отличительные особенности заявляемого устройства обеспечивают достижение поставленной цели.

Формула изобретения 1. Устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов, содержащее четыре индукционных катушки, четыре усилителя напряжения, четыре полосовых фильтра, мультиплексор, регулируемый усилитель, аналого-цифровой преобразователь, микрокомпьютер и дисплей, причем к каждой индукционной катушке

подключены последовательно соединенные усилитель и полосовой фильтр, выход каждого полосового фильтра подключен к соответствующему аналоговому входу

мультиплексора, выход последнего подключен к входу регулируемого усилителя, информационные выходы и выход сигнала конца преобразования аналого-цифрового преобразователя подключены к входу микрокомпьютера, к выходам которого подключены входы управления мультиплексора, регулируемого усилителя и вход дисплея, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, дополнительно содержит амплитуд- ный детектор, информационный вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, к синхронизирующему и инфо- рмационному выходам амплитудного

детектора подключены соответственно вход запуска и информационный вход аналого- цифрового преобразователя, к выходу сигнала конца преобразования которого подключен вход обнуления амплитудного

детектора.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что амплитудный детектор содержит дифференциальный усилитель напряжения,диод, конденсатор,

дифференцирующий элемент, электронный ключ, разрядный резистор и одновибратор, при этом прямой вход диффереяциального усилителя является информационным входом амплитудного детектора, точка соединения -инвертирующеговхода дифференциального усилителя с катодом диода, незаземленной обкладкой конденсатора и входом электронного ключа является информационным выходом амплитудного

детектора, к выходу электронного ключа подсоединен незаземленный вывод разрядного резистора, к выходу дифференциального усилителя подсоединен анод диода и вход дифференцирующего элемента, выход

которого является синхронизирующим выходом амплитудного детектора, вход одно- вибратора является входом обнуления амплитудного детектора.

Использование: в области измерительной техники для оценки изоляционного покрытия подземных трубопроводов и бесконтактного контроля работы станций катодной защиты. Сущность изобретения: устройство состоит из четырех индукционных катушек 1-4, четырех усилителей напряжения 5-8, четырех полосовых фильтров 9-12, мультиплексора 13, регулируемого усилителя 14, амплитудного детектора 15, аналого-цифрового преобразователя 16, компьютера 17 и дисплея 18. В реальном масштабе времени с заданной точностью определяется градиент тока катодной защиты трубопровода, являющийся индикаторным параметром для оценки изоляционного покрытия подземных трубопроводов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.