Устройство для определения глубины залегания металлических подводных трубопроводов Советский патент 1980 года по МПК G01V3/10 

.1 , -. . Изобретение относится к области электрическихизмерений, Известны устройства для определения глубины залегания металлических подводных трубопроводов, Основанные на возбуждении электромагнитного поля вокруг трубопровода путем непосредственного подсоединен генератора к нему и содержи й&ё по вижные рамки, выходы которых 6ёД йнены встречно и Аоследова те711ГН еТГ усилителем разбаланса и фазочувствительным выпрямителем, нагрузйёйньШ на реверсивный двигатель,перемещаю1ЦИЙ одну из рамок, измерительного устройства 1, Недостатками этого устройства яв ляются низкая точность, Огранйчёнйа метками на стержне, и инерционйость двигателя, низкое быстродействие, обусловленное необходимостью фиксации положения измерительного устрой ства над трубопроводом на время изм рения, процесс которого длйтелКИ1Ый, а также низкая надежность, обус.:ровленная наличием механических ных элементов. Все эти недостатки приводят к длительному и дорогостоящемуШслепованию подводного перехода. Известно также устройство для определения глубины залегания металлических полупроводов, содержагдеё измерительные датчики, коммутирующие ключи, переключаемые логической схемой управления, запоминающий блок, пороговый элемент и индикатор на вы-, ходе 2. Это устройство содержит управляемый делитель аналогового ти- . па, который обладает сравнительно низкими быстродействием и точностью по сравнению, например, с интегратором, включейным по схеме двухшагового интегрирования. Наличие аналогового индикатора снижает точность замеров, увеличивает время обследования объекта, а управляющий коммутаторами блок, не синхронизированный с частотой тока, протекающего по кабелю, при оценке замера глубины по среднеамплитудному значению тока в тру бопроводе, за время между двумя тактами работы у тройства при измерении частоты и амплитуды тока в трубопроводе, внесет дополнительную пбгрешн5сть ввеличину замера глубины. Избежать этого можно использованием высокостабильного по амплитуде и частоте генератора. Однако это связано с определенными

трудностями, особенно, если треЪуёТся большая мощность (при больших глубинах) . .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, реализующее способ для опредепения глубины зале ганил металлических подводных трубопроводов и содержащее

f if Wec abi TejibHoСоединенных ин.дуктивных датчика, расположенных ; вертикально над трубопроводом, koMMyтатор, блок для выделения суммы, разности и отношения напряжений, управляющий блок и индикатор, причем выхбдыпервого индуктивного датчанка че-. рез контакты коммутатора подключены к входу блока для выделения суммы, разности и отношения напряжений, выходс)М связанного с входом индикатора ТЗ) . / Это устройство обладает низкой точностью определения глубины залегания подводных металлических трубопроводов . , , . .

Целью изрбретёния является повышение: точности определения глубины залёга;ния ;

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения глубйн1а залеганйя металлических подводных трубопроводов, содержащее три последовательно соединенных индуктивных датчика, расположенных вертикально над трубопроводом, коммутатор, блок для выделения суммы, разности и отношения напряжения, управляющий блой и индикатор , йрйчем вйходы первогб индуктивного датчика ч.ерез контакты коммутатора подключены к входу блока для выделения суммы, разности и отношения напряжений, выходом связанного с входом индикатбра, дополнитёльнр введены два нуль-органа, порёгбвый элемент, интегратор, а точка оединения Выводов втброго и Третье-. го индуктивных датчиков подключена к общей шине, свободный вйвод третьего индуктивного датчика noftK iia«ie H к входам интегратора, первого нуль-органа и порогового элемента, причем

выход интегратора через второй нульрган и вЕаходы первого нуль-органа и

э1 стремальнЬгЬ порЬ ой6гЬэлемёнтй подсоединены к соответствующим входам управляющего блока, связанного с комутатором, а индикатор выполнен в вие счетчика, входы которого соединены с соответствующими выхЪда1Мйуправяющего блока и выходом опорного генератора .

На черТеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемото устройсфйа. ; .

.Устройство содержит индуктивные датчики 1,2,3, прёдставляютциё собой катушки с идентичными параметрами, атчики 1 и 2 жестко закреплены на .

.оянии t другот друга,а; 6с и их ориентированы параллельно зеркалу во1|ы,й ГпёрпёндиКулярно оси трубопровод коммутатор, выполненный на управляег их ключах 4,5,6,7,8; блок для выделения суммы, разности и отношения напряжений 9, содержащий на входе измерительный усилитель 10, а также вклк1чающий в себя запоминающий блок 11, входные сопротивления 12, 13 и конденсатор 14, генератор 15, на выходе которого включен пороговый элемент 16.

Устройство содержит также интегратор 17, выполненный на операционном усипителе 18, два нульс-органа 19, 20 экстремальный пороговый элемент 21, управляющий блок 22, индикатор 23, выполненный в виде счетчика с цифройой индикацией, опорный генератор 24 а также металлический трубопровод 25, по которому протекает электрический ток.

Измерительные индуктивные датчики 1 , 2 через управляемые ключи 4., 5 коммутатора избирательный усилитель 10 и запоминающий.блок 11 подключен к входу генератора 15 измеряемого сигнала, выход которого через пороговь1й элемент 16 и управляющий блок 22 соединен с индикатором 23, имеющим цифровую индикацию.

Индуктивный датчик 3 управляющего сигнала по трем параллельным цепям, а именно: через интегратор 17 и нульорган 19, непосредственно через второй нуль-орган 20 и через экстремальный пороговый элемент 21 соединен с логическим управляющим блоком 22, выход которого соединен с управляющими ключами ..4,5,6,7,8 коммутатора и индикатором 23, имеющим обратную связь на управляющий блок 22.

Избирательный уснгтитель 10 обеспечивает развязку индуктивных датчи.ков 1, 2, 3с измерительным каналом за счет большого входного сопротивления, а также обеспечивает узкую полосу пропускания рабочей частоты, подавляя помехи паразитных частот. Выход избирательного усилителя 10 через управляемый ключ 6 подключен к запоминакядему блоку 11, позволяквдему при замкнутом ключе 6 запоминать мгновенное значение измеряемого сигнала (ЭДС), а при разомкнутом ключе

6,за счет большого входного сопротивления избирательного усилителя 10, без искажения списывать постоянное напряжение, пропорциональное максимальному значению измеряемого сигнала OflOV- . ...:-. А... ,..:. /

Выход запоминающего блока 10 под.ключён к входу интегратора 15, выпОл.ненйого по схеме явухшагового интегрирОвания, через управ 1яемыё ключи

7,8 и входные сопротивления 12, 13, позволяющие масштабировать измеряемый сигнал.

Пороговый элемент 16 формирует конец рабочего интервала, подаваемого через управляющий блок 22 на индикатор 23 с цифровой индикацией. Интегратор 17 сдвигает фазу- сину:;оидальной ЭДС на л, . Нуль-органы 19 20 фиксируют моменты равенства нулю синусоидальной ЭДС. Экстремальный пороговый элемент вырабатывает стробирующий импульс в момент пересечени индуктивными датчиками 1, 2, 3 зоны максимального значения напряженности магнитногополя. Логический управлякмций блок выполнен таким образом, чтобы синхронно с синусонцальной ЭДС производить управление управляемыми ключами 4, 5 б, 7, 8 коммутатора. С выхода управляющего-блока 22 на счетчик-индикато 23 подключены две управляющихцепи: одна Т - включает счетчик при отсче те эталонного интервала Т, другая - при измерении рабочего интервала Т Кроме того, на вход индикатора 23 по ключен опорный генератор 24, задающ11 частоту импульсов f, Устройство работает следующим образом. По металлическому трубопроводу 25 пропускается переменный ток, изменя1р щийся по синусоидальному закону и . создающий вокруг трубопровода электр магнит,ное поле. Магнитный поток инду цирует в индуктивных Датчиках 2, ЭДС синусоидальной формы. Управляющий сигнал Е с индуктивного датчика 3 поступает одновременно на интегратор 17, нуль-орган 20 и экстремальный пороговый элемент 21. На выходе нуль-органа 20 вырабат ваются прямолинейные импульсы, совпадающие по фазе с управляющим сигналом. На выходе нуль-органа 19 вы рабатываются аналогичные импульсы, сдвинутые по фазе на тг .Стробирующий импульс с выхода экстремального порогового элемента 21 разрешает работу логического управляющего блока 22 в момент прохождения датчика над осью трубопровода, при этом действующее значение индуцированной ЭДС достигает максимального значения,i Процесс измерения и выдача результата происходят за один период синусоиды. Ключ 4, находящийся в замкнутом состоянии от О до тс , подключет индуктивный датчик 2, а ключ 5, находя щийся в замкнутом состоянии от сЛ ДО; 2 Л , подключает встречно включенные индуктивные датчики 1 и 2 к входу из бирательного усилителя 10. В результате на вь1ходе последнего формируетс ЭДС Exi { в момент до О до я: ) и Е (от -JC до 2 Tt ) oE.ANo(.-)-A. где А К,о fsw - постоянный коэффициент, зависящий от коэффициента усиления К избирательного усилителя 10, частоты тока в трубопроводе f, числа витков w датчиков 1, 2 и их площади S. . . Ключ 6 замыкается в момент от О . дох/2 и от тс до. Лри этом в момент т/2 запоминается мгновенное а в момент 3/27Гзначение Е мгновенное значение Е Постоянная ЭДС на выхЬдё за|1оминающего блока 11 в от .С-/2 До принимает значениеE o,- г от 3/2 Л- до 2ЯГ- , 3Qn. .2--N,,(2-) н.) минус перед коэффициентом учитывает Инверсию запо усиления К минающего блока 11. ЭДС ЕЗ,„, и ЕЗД„,,С выхода запоминаю- щего блока 11 подается чер.езключ.и 7, 8 на вход интегр атсяра 15., при, ЭТОМ происходитдва, ша, ин-тегрир ния. vv А:-,.-, в первом шаге при .jcH tSf &fii fif- -- ча 7, 6 момент тегрирование nocTOjfHii 3ff - течение эталон-ного, K.G;S ,-. рое формируется с no i|i® HHA ftKa,Tbr pa 23 управляющим блоййм ,22 и опре деляется выражением: . .. N- заданное число импульсов, определяющее Т, а - частота опорного генератора. По истечении времени Т„ ключ 7 замыкается. Во втором шаге при замыкании клю- . ча 8 в момент 3/2 тс. происходит разинтегрирование противоположной по знаку постоянной ЭДС Еэап« одновременно включается счетчик индикатора 23, фиксирующий-время разинтегрирования Т , которое определяется по формуле где число импульсов, поступившее в счетчик индикатора 23 за время от момента включения ключа 8 до , когда на выход4 интегратора зафиксирован-иуль пороговым элементом 16. Время Tjj определяется из равенства нулю суммы ЭДС интегрирования E.j. и разинтегрирования Е . ..C J/aan.