Устройство для обследования изоляции скрытых токопроводов Советский патент 1993 года по МПК G01V3/11 

fe

Использование: в области технической физики в аппаратуре для измерения тока в подземных или подводных токолроводах (кабелях, трубопроводах и других иэолированных от среды линейных проводниках). Сущность изобретения: в устройстве, содержащем преобразователи магнитного поля, предварительные и избирательные усилители и схему усиления сигналов и вычисления с помощью микрокомпьютера, включен дополнительно синхронизированный генератор калибровочного сигнала, который вырабатывает сигнал строго определенной формы и амплитуды на Частоте тока в токо- проводе, и в режиме калибровки этим сигналом калибруются избирательные усилители устройства. Изобретение позволяет избавиться от погрешностей измерений, обусловленных изменением частоты тока в токопроводе и нестабильностями па- раметров избирательных усилителей 3 ил

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в аппаратуре для измерения тока в подземных или подводных токопроводах (кабелях, трубопроводах и других изолированных от среды линейных проводниках).

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Сущность работы устройства поясняется структурной схемой, приведенной на фиг.1 и 2 и схематическим изображением установки преобразователей магнитного поля на фиг.З.

Устройство (фиг.1) состоит из четырех преобразователей магнитного поля 1-4, синхронизированного генератора калибровочного сигнала 5, четырех предварительных усилителей 6-9, переключателя на два положения четыре направления 10. четырех избирательных усилителей 11-14, первого

мультиплексора 15, управляемого усилителя 16, выпрямителя 17. демультиплексора 18, блока конденсаторов 19, второго мультиплексора 20, аналого-цифрового преобразо- вателя 21, микрокомпьютера 22 Синхронизированный генератор калибровочного сигнала 5 (фиг.2) состоит из соединенных последовательно избирательного усилителя 23,синхронизированного генератора 24, фиксатора величины калибровочно го напряжения 25. Преобразователи магнитного поля 1-4 укреплены на штангах 26, 27, которые устанавливаются над токо- проводом 28. .Выходы преобразователей магнитного поля 1-4 соединены с соответствующими предварительными усилителями 6-9, выходы которых поступают на первые контакты переключателя 10. вторые контакты которого соединены между собой и подключены к выходу синхронизированСО

ю о

ного генеракэра калибровочного сигнала 5, а собирающие контакты подсоединены ко входам избирательных усилителей 11-14. Управляющий вход синхронизированного генератора калибровочного сигнала 5 подсоединяется к выходу одного из предварительных усилителей (на фиг.1 к выходу усилителя 9). Выходы всех избирательных усилителей подсоединены к входам первого мультиплексора 15, выход которого последовательно соединен с управляемым усилителем 16, выпрямителем 17 и демультиплексором 18, четыре выхода которого соединены с обкладками запоминающих конденсаторов блока конденсаторов 19, вторые обкладки которых подсоединены к общей точке, и четырьмя входами второго мультиплексора 20, выход которого последовательно соединен с аналого-цифровым преобразователем 21 и информационным входом микрокомпьютера 22. Управляющий выход микрокомпьютера соединен с управляющими входами обоих мультиплексоров 15 и 20, управляемого усилителя 16 и де- мультиплексора 18.

Устройство работает следующим образом

Протекающий по токопроводу 28 переменный электрический ток, вызванный либо станцией катодной защиты либо специальным генератором, создает вокруг него магнитное поле с силовыми линиями, представляющими собой концентрические окружности в плоскости перпендикулярной оситокопровода Преобразователи 1-4, оси чувствительности которых ориентированы по направлению силовых линий, преобразуют напряженность этого поля в электрические сигналы, которые поступают на соответствующие предварительные усилители 6-9 Предварительные усилители размещаются непосредственно возле преобразователей и служат для исключения влияния на параметры преобразователей соединительных кабелей, идущих от датчиков к аппаратуре С выхода предварительных усилителей через переключатель 10 сигналы поступают на избирательные усилители 11-14 настроенные на частоту (первую гармонику) тока в токопроводе 28, Усиленный сигнал через первый мультиплексор 15 поступает на вход управляемого усилителя 16 Коэффициент передачи которого выбирается таким, чтобы максимальная величина поступающего сигнала соответствовала шкале устройства, чем достигается наибольшая возможная точность измерении С выхода усилителя сигнал поступает на выпрямитель 17 и затем снова ратдрпя тга демультиплексором 18 Разделенные сигналы запоминаются на конденсаторах блока конденсатора 19 в виде по стоянных напряжений которые пропорциональны амплитуде соответствующего входного сигнала После этого пол- уче.нные значения напряжений вновь объединяются вторым мультиплексором 20 и подается на аналого-цифровой преобразователь 21, Преобразованный в цифровом

виде сигнал поступает на информационный вход микрокомпьютера 22. Управление работой обоих мультиплексоров управляемого усилителя и аналого-цифрового преобразователя осуществляется командами с микро5 компьютера. Определение глубины залегания токопровода, величина тока в нем и его затухание на участке между обеими парами преобразователей вычисляется микрокомпьютером по значению сигналов на0 веденных на датчики 1-4

Для повышения точности измерений сигналов в устройстве введен новый по сравнению с прототипом элемент - синхронизированный генератор калибровочного

5 сигнала. Процедура калибровки должна предшествовать процедуре измерений. При этом переключатель 10 переводится в положение 1, и входы избирательных усилителей отключаются от предварительных усилите0 лей. соединяются вместе и подключаются к выходу синхронизированного генератора калибровочного сигнала 5 Вход этого генератора соединен с выходом одного из предварительных усилителей, например 9, и,

5 таким образом, частота вырабатываемого генератором сигнала будет строго соответствовать частоте протекающего по токопроводу тока. В случае отсутствия сигнала на выходе преобразователя 4 и, соответствен0 но, предварительного усилителя 9 генератор калибровочного напряжения будет работать на собственной частоте,близкой к частоте тока в токопроводе.

Синхронизированный генератор калиб5 ровочного сигнала работает следующим образом. Сигнал с выхода одного из преобразователей магнитного поля поступает через вход на избирательный усилитель 23, аналогичный избирательным

0 усилителям 11-14 С его выхода усиленное напряжение поступает на синхронизированный генератор 24 В качестве такого генератора может использоваться либо генератор синусоидальных колебаний с ав5 тематической подстройкой частоты, либо синхронизируемые мультивибраторы Такие генераторы при отсутсичшсинхронизирующего сигнала самовозг + /.лютея на частоте близкой частоте гин-ионизации При появлении синхроиичгр, in и трч

жения частота их генерации становится равна частоте синхронизации и следит за ее изменением. Для стабилизации амплитуды сигнала синхронизированного генератора используется фиксатор величины калибровочного напряжения 25, который в простей- шем случае представляет собой двухсторонний ограничитель напряжения на прецизионном стабилитроне. Таким образом на выходе синхронизированного генератора калибровочного сигнала появляется переменное напряжение строго фиксированной амплитуды и формы с часто- той тока в токопроводе. Это напряжение поступает для калибровки всех измерительных каналов устройства.

Учет калибровки на результаты измерений осуществляется следующим образом. При переводе переключателя 10 в положение 2 (режим калибровки) в микрокомпьютере 22 фиксируются величины сигнала, поступающего от синхронизированного генератора калибровочного сигнала 5. Пусть на выходе первого канала это будет Ak, второго - Bk, третьего - Ck и четвертого - Dk Если бы коэффициенты передачи всех каналов были бы одинаковы и пронормированы, то тогда . Если же это не выполняется из-за того, что коэффициенты передачи каналов отличаются друг от друга и от номинального, то исключить погрешность измерений можно путем вычисления коэффициентов передачи с последующим введением в память компьютера поправочных коэффициентов вида а. N/Ak N/Bk, у N/Cic,, на которые в дальнейшем умножаются измеренные значения сигналов Аи, Bu, Cu, DU. Таким обра- зом, для расчетов используются не измеренные значения сигналов, а нормированные А aAu, B /J Вц С yCu, Dd Du.

Обработка данных осуществляется по тем же алгоритмам и программам, что и в прототипе.

Таким образом предложенное устройство для обследования изоляции скрытых токопроводов позволяет повысить точность обследования по сравнению с прототипом,

т к в нем предусмотрена возможность учета на результаты измерений изменения козф фициента передачи измерительного канала. вызванного изменениями частоты питания токопровода либо параметров фильтров устройства.

Формула изобретения Устройство для обследования изоляции скрытых токопроводов, содержащее четыре преобразователя магнитного поля, четыре предварительных усилителя, четыре избирательных усилителя, два мультиплексора, управляемый усилитель, выпрямитель, блок емкостей из четырех запоминающих конденсаторов, демультиплексор, аналого- цифровой преобразователь и микрокомпьютер, причем выходы преобразователей магнитного поля подключены к входам соответствующих предварительных усилителей, а выходы избирательных усилителей через первый мультиплексор соединены с последовательно включенными управляемым усилителем и выпрямителем, выход последнего через демультиплексор подключен к обкладке четырех запоминающих конденсаторов блока емкостей, вторые обкладки которых подключены к общей точке, и четырем входам второго мультиплексора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с информационным входом микрокомпьютера, управляющий выход которого соединен с управляющими входами обоих мультиплексоров, управляемого усилителя и демуль- типлексора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены переключатель на два положения и четыре направления и генератор калибровочного сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом одного из предварительных усилителей, а его выход подключен одновременно к четырем вторым контактам переключателя, к первым контактам которого подключены выходы соответствующих предварительных усилителей, а каждый собирающий контакт переключателя соединен с входом соответствующего избирательного усилителя

Ј

CM

CC

ft

Јг

/

26

/

2

///

/////.

////////////////////////////////////,

/

27

/

If

v////,

28 /

Фиг.3