УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ОТСЛЕЖИВАНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ ПОДВОДНЫХ ПРОВОДНИКОВ

Устройство относится к электроизмерениям и может быть использовано для обнаружения на дне водоемов и отслеживания протяженных проводников, в том числе трубопроводов, кабелей, рельсов и других металлоконструкций при проведении строительных работ в прибрежной зоне водоемов в условиях, когда отсутствует возможность подключиться к проводнику и возбудить в нем электрический ток.
Известно устройство для обнаружения и отслеживания протяженных подводных проводников [1], выполненное в виде подводного аппарата, на котором установлены две пары возбуждающих токовых электродов, две пары приемных электродов, генератор переменного напряжения, два коммутатора и блок управления и преобразования сигналов. Ток, протекающий в воде между возбуждающими электродами, создает разность потенциалов между приемными электродами. Приемные электроды установлены на «электрической нейтрали» таким образом, что в отсутствие обнаруживаемого проводника разность потенциалов между ними близка к нулю. В присутствии проводника структура поля искажается и между приемными электродами возникает разность потенциалов. Наличие двух пар переключаемых электродов дает возможность определять направление протяженного проводника. Недостатком известного устройства является большая сложность конструкции.
Известно устройство для обнаружения и отслеживания протяженных подводных проводников, содержащее электродный датчик, выполненный в виде двух разнесенных в горизонтальной плоскости погруженных в воду электродов, и измеритель электрического сопротивления, к которому подключен электродный датчик [2]. По технической сущности оно наиболее близко к заявленному. Когда датчик находится вблизи лежащего на дне проводника, показания измерителя сопротивления уменьшаются. Основным недостатком устройства-прототипа является то, что изменение показаний измерителя сопротивления вызывают также изменения рельефа дна и лежащие на дне отдельные металлические предметы. Эти помехи не позволяют повысить чувствительность устройства и надежность обнаружения.
Технической задачей, решаемой в предложенном устройстве, является повышение его чувствительности и надежности обнаружения протяженных подводных проводников.
Для решения этой задачи в устройство, содержащее первый электродный датчик, выполненный в виде двух разнесенных в горизонтальной плоскости электродов, и первый измеритель электрического сопротивления, к входу которого подключен первый электродный датчик, дополнительно введены второй электродный датчик, аналогичный первому датчику и установленный перпендикулярно к нему в той же горизонтальной плоскости, индикатор, дифференциальный усилитель и второй измеритель электрического сопротивления, к входу которого подключен второй электродный датчик, а выход соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого измерителя электрического сопротивления, а выход подключен к индикатору. При этом первый и второй измерители электрического сопротивления выполнены в виде преобразователей сопротивления в напряжение.
Устройство изображено на фиг.1 и содержит первый электродный датчик с электродами 1 и 2, второй электродный датчик с электродами 3 и 4, первый измеритель 5 электрического сопротивления, второй измеритель 6 электрического сопротивления, дифференциальный усилитель 7, индикатор 8.
Устройство работает следующим образом. Первый и второй электродные датчики, имеющие одинаковые электроды и равные расстояния между электродами, располагаются на плотике таким образом, что их оси перпендикулярны, а геометрические центры совпадают. Электроды погружены в воду на одинаковую глубину. Сопротивление на переменном токе между находящимися в воде электродами определяется не только размерами и геометрией электродного датчика, но и глубиной водоема, проводимостью воды и дна, а также наличием в близи датчика проводящих предметов. Если на дне водоема находится проводник, длина которого больше, чем расстояние между электродами, то сопротивление между электродами уменьшается, причем в наибольшей степени, если ось проводника совпадает с проекцией на дно оси датчика. Следовательно, уменьшается выходное напряжение измерителя сопротивления, к входу которого подключен датчик. При расположении проводника перпендикулярно оси датчика его влияние на сопротивление минимально. Таким образом, если ось проводника совпадает с проекцией на дно первого электродного датчика, то напряжение на выходе первого измерителя электрического сопротивления минимально. Поскольку проводник перпендикулярен к оси второго электродного датчика, то на выходное напряжение второго измерителя электрического сопротивления он влияния не оказывает. Изменения же рельефа дна, проводимости дна, наличие мелких металлических предметов в районе расположения датчиков оказывают на выходное напряжение измерителей 5 и 6 электрического сопротивления одинаковое влияние. Поэтому все изменения выходного напряжения измерителей 5 и 6, не обусловленные наличием искомого проводника, вычитаются в дифференциальном усилителе 7. Индикатор 8 регистрирует только напряжение, обусловленное уменьшением сопротивления одного из датчиков, вызванным наличием проводника на дне водоема. На практике для обнаружения лежащего на дне проводника установленные на плотике датчики буксируют по акватории. Когда индикатор 8 регистрирует напряжение на выходе дифференциального усилителя 7, превышающее уровень помех, фиксируют место расположения проводника. Затем, меняя ориентацию датчика в горизонтальной плоскости, добиваются максимального показания индикатора, тем самым, определяя положение оси проводника. В дальнейшем отслеживание проводника производится в процессе буксировки датчика по максимальным показаниям индикатора. В случае если проводник покрыт изоляцией, частота, на которой измеряют сопротивление, может составлять единицы МГц [3].
При использовании предложенного устройства по сравнению с прототипом достигается технический результат, заключающийся в повышении чувствительности и надежности обнаружения за счет уменьшения влияния дна. Повышение чувствительности дает возможность обнаруживать на большей глубине протяженные проводники с меньшим поперечным сечением. Повышение надежности обнаружения позволяет уменьшить вероятность ошибки обнаружения из-за влияния других лежащих на дне предметов и неровности дна.
Литература
1. Агеев М.Д., Кукарских А.К. Устройство для обнаружения и отслеживания металлосодержащего протяженного подводного объекта с борта подводной поисковой установки. / Патент РФ №2280268, МПК G01V 3/08, опубл. 20.07.2006.
2. Максименко В.Г. Обнаружение протяженных подводных проводников по изменению сопротивления растекания между электродами / Доклады 4-й Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь» - ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, 29 ноября - 3 декабря 2010, г.Москва. С.22-26. М. 2010.
3. Максименко В.Г. Импедансный метод обнаружения подводных металлических объектов. / Доклады III Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь» - ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, 26-30 октября 2009, г.Москва. Т.2. С.3-6. М. 2009.