АВТОМАТИЧЕСКИЙ БЕСПИЛОТНЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС С ОБНАРУЖЕНИЕМ ИСТОЧНИКОВ СБОЕВ

Полезная модель относится к области диагностической техники и может быть использована для систематического дистанционного контроля состояния магистральных газопроводов и хранилищ, а именно для раннего обнаружения нарушений герметичности повреждений и утечек в газопроводе.
Технический результат заключается в повышении точности диагностирования, который достигается за счет того, что в качестве источников сбоев обнаруживаются и регистрируются: инерциальная навигационная система (ИНС), приемная аппаратура спутниковой навигационной системы (СНС), система воздушно-скоростных сигналов, блок управления бортовыми системами, система командного радиоуправления, обзорная телевизионная система, а также внутреннее электромагнитное воздействие (помеха).
Эффект достигается вследствие включения в указанные блоки бесконтактных датчиков сбоя, а также добавлением алгоритмов обработки электрических сигналов с указанных датчиков. При этом в качестве информативных параметров датчиков используется повышенное электромагнитное излучение, а также появление эффекта интегрирования сигналов.
Известен беспилотный летательный аппарат, содержащий аэродинамические поверхности, несущую конструкцию, двигатель, аппаратуру дистанционного управления, полезную нагрузку - телекамеру, ИК-систему и лазерный дальномер-указатель. Его недостатком является функциональная ограниченность.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является "Автоматический беспилотный комплекс" (Патент РФ №2256894, G01M 3/00, F17D 5/02, G01V 3/165 от 20.07.2005 г.). Недостаток устройства - низкая достоверность обнаружения источников сбоев, в том числе и при действии внутренних электромагнитных помех.
Задача, решаемая полезной моделью, - расширение функциональных возможностей по обнаружению скрытых дефектов в виде сбоев элементов и узлов за счет введения контактных и бесконтактных датчиков сбоев с соответствующей обработкой информации (сигналов).
Поставленная задача решается тем, что автоматический беспилотный диагностический комплекс с обнаружением источников сбоев дополнительно содержит контактные и бесконтактные датчики сбоев, выполненные с возможностью работы в диапазоне частот от долей герц до единиц гигагерц и установленные на линиях связи с соединителями или в непосредственной близости (до 1-2 см.) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи.
Поставленная задача решается тем, что в качестве источников сбоев обнаруживаются и регистрируются инерциальная навигационная система (ИНС), приемная аппаратура спутниковой навигационной системы (СНС), система воздушно-скоростных сигналов, блок управления бортовыми системами, система командного радиоуправления, обзорная телевизионная система, а также внутреннее электромагнитное воздействие (помеха).
Поставленная задача решается также тем, что в указанные блоки включатся бесконтактные датчики сбоя с соответствующей обработкой электрических сигналов с указанных датчиков.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве информативных признаков при обнаружении источников сбоев используется повышенное электромагнитное излучение.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве информативных признаков при обнаружении источников сбоев используется эффект интегрирования сигналов.
Поставленная задача решается также тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах.
Поставленная задача решается также тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (L, C-элементы) микрорезонансных контурах.
Поставленная задача решается также тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источника сбоя определяется элемент или узел с более ранним по времени срабатыванием датчика.
Поставленная задача решается также тем, что при одновременном срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоя в качестве источника сбоев определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).
Решение поставленной задачи определения сбойных состояний и источников сбоев в виде линий связи, соединителей (разъемов) и интерфейсных шин по информативным параметрам повышенного электромагнитного излучения и появления эффекта интегрирования электрических сигналов основано на представлении скрытых дефектов упомянутых фрагментов аппаратуры в виде микрозазоров, микронеровностей, микротрещин, частичных микроразрывов и образовании вследствие этого микрорезонансных контуров, а также резкого (в десятки раз) увеличения сопротивления линии связи.
На фиг.1 (а-г) схематично показаны три состояния электрических проводников и контактных подключений: исправное (фиг.1а), отказное в виде обрыва (фиг.16), сбойное (фиг.1в), а также эквивалентная электрическая схема сбойного состояния (фиг.1г). В общем случае схема сбойного состояния представляет собой "N" параллельно включенных микрорезонансных контуров с переменными параметрами Ri, Li, Ci (i=l,2,…N), где Ri, Li - соответственно омическая и индуктивная составляющие, а Ci - образованная при скрытых дефектах (за счет микрозазоров, микронеровностей и т.п.) емкостная составляющая.
Бортовые системы автоматического беспилотного диагностического комплекса (АБДК) содержат систему 1 автоматического управления, состоящую из двух систем 2 и 3 (см. фиг.2).
Первая система 2 - навигационная, в состав которой включены:
инерциальная навигационная система 4 (ИНС), приемная аппаратура спутниковой навигационной системы 5 (СНС), система 6 воздушно-скоростных характеристик сигналов, подключенных к вычислителю 7 САУ, малогабаритный радиовысотомер 8 малых высот, подключенный к блоку управления бортовыми системами 9, а также контактные датчики сбоев 10 и 11.
Вторая система 3 - система автоматического дистанционного управления, в состав которой входят система командного радиоуправления 12 и обзорная телевизионная система 13.
Принцип действия бесконтактных датчиков сбоев (БДС) 14-20 основан на регистрации дополнительного (сверх допустимого) электромагнитного излучения источника сбоев за счет образования микрорезонансных контуров. Реализация данных датчиков также достаточно проста и, в частном случае, может быть построена на пассивных L,C - элементах, установленных на расстоянии 1-2 см от предполагаемого источника сбоев. Сигналы с БДС также могут быть использованы для дальнейшей обработки либо в микроконтроллере (МК) 21, либо (при необходимости) иметь автономную систему регистрации.
8
Реализация контактных датчиков сбоя 10 и 11, показанных на фиг.2 на примере блоков 6 и 7, достаточно проста и заключается, например, в подключении к соответствующим точкам интегральных микросхем структуры КМОП, имеющих достаточно большое (до 10 Ом) входное сопротивление, а при наличии микрозазоров, микротрещин, шероховатостей, неровностей и т.п. в диагностируемых элементах еще и емкостную составляющую и, следовательно, создающих условия дифференцируемости проходящих сигналов, что может быть зафиксировано как автономными средствами индикации, так и вводом данных сигналов после дифференцирования в МК 21.
Источники информации:
1. Патент РФ №2256894, G01M 3/00, F17D 5/02, G01V 3/165 от 20.07.2005 г.
2. Патент РФ №2.296.952, G01F 1/00, G01F 15/00, G01R 31/02 от 10.08.2006 г.