УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ВЫЯВЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ И МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области дефектоскопии металлоконструкций и может быть использована на магистральных трубопроводах.
Известно устройство бесконтактного магнитометрического контроля наличия и местоположения дефекта трубопровода, содержащее датчики регистрации, соединенные с аналого-цифровым преобразователем, соединенным с блоком памяти, блок управления, соединенный через узел управления записью и адресный узел с блоком памяти, кварцевый генератор, соединенный с делителем частоты, пороговый блок, соединенный с блоком световой и звуковой сигнализации, автоматический индикатор разряда батарей, RU 11608 U1. Недостатком данного устройства являются низкая чувствительность, не позволяющая регистрировать дефекты трубопроводов небольших диаметров с большой глубиной заложения, а также дефекты, вызывающие незначительные отклонения уровня напряженно-деформированного состояния от фоновых значений.
Известно устройство для бесконтактного выявления наличия и местоположения дефектов металлических трубопроводов, содержащее систему датчиков регистрации магнитного поля, соединенную с аналого-цифровым преобразователем, кварцевый генератор с делителем частоты, блок управления, блок порогового уровня, соединенный с блоком звуковой и световой индикации, автоматический индикатор разряда батарей, блок отображения информации, блок вычисления градиентов магнитного поля, блок ситуационных привязок и блок абсолютной географической привязки, сегмент запоминающего устройства, блок выбора сегмента записи и блок управления записью, блок управления соединен с блоком ситуационных привязок, блоком абсолютной географической привязки, блоком выбора
сегмента записи и блоком управления записью, соединенный с блоком вычисления градиентов магнитного поля, блок выбора сегмента записи соединен с сегментом запоминающего устройства, соединенного через блок вычисления градиентов магнитного поля с блоком отображения информации, соединенным с блоком порогового уровня и автоматическим индикатором разряда батарей, аналого-цифровой преобразователь соединен с блоком вычисления градиентов магнитного поля, RU 2264617 C2.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Недостатком прототипа является низкая точность измерений, так как при проведении реальных измерений при перемещении магнитных датчиков в постоянном магнитном поле возникают большие помехи, компенсация которых в прототипе отсутствует.
Задачей настоящей полезной модели является повышение точности измерений устройства за счет обеспечения компенсации помех, возникающих вследствие перемещения магнитных датчиков в постоянном магнитном поле.
Согласно полезной модели устройство для бесконтактного выявления наличия и местоположения дефектов металлического трубопровода, содержащее систему датчиков магнитного поля, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок генерации и деления частоты, блок управления, клавиатуру, блок отображения информации, блок абсолютной географической привязки, блок памяти, при этом выход блока генерации и деления частоты соединен с первым входом АЦП, первый выход блока управления соединен со входом блока памяти, выход клавиатуры соединен с третьим входом блока управления; устройство дополнительно содержит блок акселерометров, блок усиления сигналов датчиков магнитного поля, блок аналогового вычитания и генератор возбуждения датчиков магнитного поля, при этом первый выход генератора соединен со входом
системы датчиков, выход которой соединен с первым входом блока усиления сигналов датчиков магнитного поля, ко второму входу которого подсоединен второй выход генератора, а к первому выходу блока усиления сигналов датчиков магнитного поля подсоединен второй вход АЦП, к третьему входу которого подсоединен выход блока аналогового вычитания, ко входу которого подключен второй выход блока усиления сигналов датчиков, выход АЦП подключен к первому входу блока управления, ко второму входу которого подключен выход блока абсолютной географической привязки, к четвертому входу блока управления подсоединен выход блока акселерометров, а второй выход блока управления соединен со входом блока отображения информации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображена блок-схема устройства.
Устройство включает систему 1 датчиков магнитного поля. В конкретном примере это система из четырех трехкомпонентных феррозондов, на чертеже для его упрощения показаны как единая система 1. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2 собран на микросхеме ЕКЖБ.467605.009. Блок 3 генерации и деления частоты представляет собой совокупность кварцевого генератора и делителя частоты, объединенных в микросхеме КР 1024. Блок 4 управления собран на базе КНПС.467441.001. Клавиатура 5 представляет собой панель управления НИКО.467126.061. Блок 6 отображения информации представляет собой матричный жидкокристаллический индикатор LM 42248 B6-WNY. Блок 7 абсолютной географической привязки представляет собой приемник GPS 4600 LS. Блок 8 памяти собран на основе FLASH-памяти типа КНПС.467669.001. Блок 9 представляет собой совокупность двух горизонтальных акселерометров на базе микросхем ADXL 311 и AD 8642. Блок 10 представляет собой стандартный усилитель для усиления сигналов датчиков магнитного поля. Блок 11 силового вычитания сигналов собран на микросхеме ОР 297.
Генератор 12 возбуждения датчиков магнитного поля представляет собой обычный низкочастотный генератор переменного тока.
Выход блока 3 генерации и деления частоты соединен с первым входом АЦП 2, первый выход блока 4 управления соединен со входом блока 8 памяти.
Выход клавиатуры 5 соединен с третьим входом блока 4. Первый выход генератора 12 возбуждения датчиков магнитного поля соединен со входом системы 1 датчиков. Выход системы 1 соединен с первым входом блока 10 усиления сигналов датчиков магнитного поля, ко второму входу которого подключен второй выход генератора 12.
Первый выход блока 10 подключен ко второму входу АЦП 2, второй выход блока 10 соединен со входом блока 11 аналогового вычитания, выход которого соединен с третьим входом АЦП 2. Выход АЦП 2 соединен с первым входом блока 4 управления, ко второму входу которого подключен выход блока 7 абсолютной географической привязки. К четвертому входу блока 4 подсоединен выход блока 9 акселерометров, второй выход блока 4 соединен со входом блока 6 отображения информации.
Устройство работает следующим образом. Система 1 датчиков фиксирует магнитное поле магистрального трубопровода. Генератор 12 возбуждения датчиков обеспечивает током возбуждения все четыре узла феррозондовых датчиков и напряжением коммутации, удвоенной по отношению к частоте тока возбуждения. Выходные аналоговые сигналы датчиков поступают на второй вход АЦП 2 и на вход блока 11 аналогового вычитания. С выхода блока 11, где производится аналоговое вычитание одноименных компонентов магнитного поля, расположенных в разных точках трубопровода, полученные разности поступают на вход АЦП 2. Кварцевый генератор 3 с делителем частоты обеспечивают работу АЦП с выбранной частотой квантования сигналов датчиков, составляющей 30 Гц.
Сигналы от блока 7 абсолютной географической привязки, от блока 9 акселерометров, от АЦП 2 поступают на блок 4 управления с клавиатурой 5. Запись зарегистрированных сигналов совместно со служебной информацией осуществляется в блоке 8 памяти. Блок 6 отображает информацию о наличии или отсутствии спутников системы GPS, углы отклонения системы феррозондовых датчиков от вертикали по двум направлениям, по выбору и запросу оператора на мониторе отображаются результаты регистрации компонентов магнитного поля.
Повышение точности наблюдений достигается за счет наличия двух акселерометров, фиксирующих и отражающих на экране блока 6 углы отклонения системы феррозондовых датчиков от вертикали в реальном времени. Благодаря этому в процессе работы появляется возможность немедленной коррекции положения датчиков системы 1, в положение с некоторым минимальным достижимым отклонением их осей от вертикалей в двух плоскостях. Благодаря этому компоненты магнитного поля трубопровода и их градиенты измеряются с более высокой точностью. Кроме того, информация об указанных минимально достижимых отклонениях служит основой для внесения поправок в нужном месте (что обеспечивается блоком 7) на стадии обработки полученных результатов, что обеспечивает, практически, полную компенсацию влияния помех, возникающих вследствие перемещения магнитных датчиков в магнитном поле трубопровода вдоль его трассы.
После внесения поправок в блоке 8 памяти фиксируются фоновые значения компонентов магнитного поля трубопровода и градиентов этого поля, и затем на основе классической статистической обработки выделяются аномальные значения интегральных параметров поля, соответствующих наличию дефектов трубопровода и их местоположению.