УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРОХОЖДЕНИЯ ВНУТРИТРУБНЫХ ОБЪЕКТОВ
DEVICE FOR ACOUSTIC CONTROL OF TRANSFER OF OBJECTS INSIDE PIPES

Предлагаемое изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для контроля за прохождением внутри трубопроводов очистных и диагностических устройств.
Известно устройство контроля движения очистных и диагностических объектов в трубопроводе, содержащее последовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель, фильтр верхних частот и исполнительный элемент, отличающееся тем, что оно снабжено фильтром нижних частот, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход через дополнительный усилитель - со входом сумматора, второй вход последнего соединен с выходом фильтра верхних частот, а выход - с исполнительным элементом [1].
Недостатком устройства является недостаточная достоверность контроля, ложные срабатывания при открытии задвижек.
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является устройство контроля движения очистных объектов в трубопроводах, содержащее последовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель, формирователь импульсов, элемент задержки и сигнальное устройство. Кроме того, устройство снабжено узкополосным полосовым фильтром, вход которого соединен с выходом усилителя, формирователь импульсов выполнен в виде последовательно соединенных амплитудного детектора, интегратора и компаратора, а сигнальное устройство выполнено в виде последовательно соединенных исполнительного элемента и индикатора [2].
Недостатком устройства является недостаточная достоверность контроля, вызванная ложным срабатыванием при открытии и закрытии задвижки. Во время движения задвижки возникает широкополосный акустический шум, который воспринимается как сигнал от прохождения внутритрубного объекта.
Задачей изобретения является повышение достоверности контроля прохождения внутритрубного объекта (ВТО), а также удобства в эксплуатации.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство акустического контроля прохождения ВТО, содержащее приемный преобразователь, в виде пассивного акустического датчика, подключенные к выходу приемного преобразователя последовательно соединенные усилитель, полосовой фильтр, пороговое устройство, микроконтроллер и исполнительный элемент, снабжено последовательно соединенными амплитудным детектором, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, и блоком обработки огибающей, выход которого соединен - со входом микроконтроллера, снабжено блоком самоконтроля работоспособности, включающим в себя имитатор сигналов, вход которого соединен с выходом микроконтроллера. В качестве имитатора сигнала используется электромагнитный акустический преобразователь, позволяющий бесконтактно вводить акустические колебания в стенку трубы.
Новая совокупность существенных признаков обеспечивает более высокую достоверность контроля, а также наличие непрерывного самоконтроля делает ненужным проведение перед пропуском внутритрубного объекта контроля работоспособности устройства, что делает устройство удобным в эксплуатации.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию «новизна». При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое устройство от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 для пояснения устройства приведена структурная схема контроля прохождения ВТО; на фиг.2 приведены частотные и временные диаграммы, поясняющие работу устройства.
На фиг.1 представлена структурная схема контроля прохождения ВТО. Устройство содержит приемный преобразователь 1, подключенные к выходу приемного преобразователя последовательно соединенные усилитель 2, полосовой фильтр 3, пороговое устройство 4, микроконтроллер 5 и исполнительный элемент 6, причем устройство снабжено также последовательно соединенными амплитудным детектором 7, вход которого соединен с выходом полосового фильтра 3, и блоком обработки огибающей 8, выход которого соединен - со входом микроконтроллера 5. Также устройство содержит блок самоконтроля работоспособности 9, включающий в себя имитатор сигналов, вход которого соединен с выходом микроконтроллера 5. В качестве имитатора сигнала используется электромагнитный акустический преобразователь, который позволяет бесконтактно вводить акустические колебания в стенку трубопровода.
Устройство работает следующим образом. При движении ВТО 10 в трубопроводе 11 возникает акустическое излучение, основная энергия которого сосредоточена в области частот от 0,1 до 200 кГц, вследствие трения внутритрубного объекта о стенку трубопровода. Приемный преобразователь 1, установленный на внешней стенке трубопровода 11, преобразует акустические колебания, создаваемые ВТО 10, в электрический сигнал, огибающая спектра которого представлена на фиг.2а, и подает его в широкополосный усилитель 2. Усиленный во всем диапазоне частот сигнал с усилителя 2 подается на полосовой фильтр 3, огибающая спектра сигнала будет иметь форму, показанную на фиг.2б, и в случае превышения порогового уровня, фиг.2в, в микроконтроллере 5 включается формирователь импульсов. Полосовой фильтр 3 обеспечивает прохождение ультразвуковых сигналов с частотой 150 кГц. С фильтра снимается сигнал, необходимый только для фиксации момента движения ВТО, при этом уровень полезного сигнала намного выше уровня шумов, вызванных внешними акустическими помехами. При достижении определенного количества импульсов в микроконтроллере 5 формируется сигнал, фиг.2г.
Амплитудный детектор 7 выделяет огибающую сигнала, фиг.2д, полученного в результате прохождения ВТО, а блок обработки огибающей 8 анализирует ее характер с целью уменьшения вероятности ложного срабатывания в результате акустических помех, и если он идентичен огибающей, полученной в результате прохождения ВТО, то на микроконтроллер выдается сигнал, фиг.2е. Этот сигнал складывается в микроконтроллере 5 с сигналом, сформированным в результате достижения определенного количества импульсов, после чего на исполнительный элемент 6 подается сигнал о прохождении ВТО.
Устройство контроля обеспечивает максимальное отношение сигнала к шуму, уменьшает вероятность пропуска ВТО и ложного срабатывания сигнализатора, за счет чего повышается помехоустойчивость и точность определения прохождения внутритрубного объекта через контрольную точку. Также устройство осуществляет непрерывный самоконтроль работоспособности при помощи блока самоконтроля работоспособности 9, включающего в себя имитатор сигналов, выполненный, например, на электромагнитном акустическом преобразователе, который позволяет бесконтактно вводить акустические колебания в стенку трубопровода 11, что делает ненужным проведение контроля работоспособности перед пуском внутритрубного объекта.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №2137977, кл. F17D 5/02.
2. Авторское свидетельство №162684, кл. F17D 5/00.