СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО КАБЕЛЯ, РАСПОЛОЖЕННОГО В ЗЕМЛЕ, И ГЛУБИНЫ ЕГО ЗАЛЕГАНИЯ
METHOD FOR DETECTION OF DISTANCE TO CABLE LOCATED IN EARTH AND DEPTH OF ITS LOCATION

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения глубины залегания и расстояния до кабеля, расположенного в земле.
Известен способ определения глубины залегания подземных сооружений, согласно которому выход генератора подключают к подземному сооружению, определяется трасса подземного сооружения, ось индукционной рамки поворачивают на угол 45 градусов к вертикальной плоскости, проходящей через кабель, отводят рамку в сторону от намеченной трассы. Расстояние от трассы подземного сооружения до зоны отсутствия ЭДС считают равным глубине залегания подземного сооружения [1].
Существует реализующее данный способ устройство для определения трассы и глубины залегания силовых электрических кабелей и подземных металлических коммуникаций [2]. Для определения глубины залегания коммуникации находят ось прохождения коммуникации и, поставив магнитную приемную антенну, представляющую собой катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником, по отношению к земле под углом 45 градусов, отходят от оси прохождения коммуникации перпендикулярно к ней до тех пор, пока сигнал будет минимальным. Расстояние от местоположения на поверхности земли оси коммуникации до места минимального сигнала равно глубине залегания коммуникации.
Известно также устройство «Кабелеискатель» [3]. В данном устройстве предложено поворачивать магнитную антенну на угол 63,435 градуса, при котором определение глубины залегания осуществляется при меньшем (по сравнению с предыдущим аналогом) удалении антенны от кабеля.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, описанный выше [1].
Недостатком известных способов является то, что процесс ориентирования катушек в пространстве значительно усложняет измерения, приводит к существенным временным и трудовым затратам и не позволяет получить достоверные результаты.
Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости и временных затрат при определении глубины залегания кабеля, возможность определения расстояния до расположенного в земле кабеля в горизонтальной плоскости.
1
2
2
3
3
Для достижения этой цели в предлагаемом способе определения расстояния до кабеля, расположенного в земле, и глубины его залегания, включающим подключение источника переменного тока к кабелю, определение примерной трассы прокладки кабеля, измерение напряженности электромагнитного поля H на поверхности земли на неизвестном расстоянии "у" от кабеля, перемещение датчика строго вертикально на известную высоту "а" над поверхностью земли, измерение напряженности электромагнитного поля Н, перемещение датчика строго вертикально на известную высоту "а" над поверхностью земли, измерение напряженности электромагнитного поля Н, расстояние "у" до кабеля и глубину залегания "h" кабеля определяют по соотношениям:
1
где r - расстояние от оси кабеля до датчика,
1
H - напряженность электромагнитного поля на поверхности земли,
2
3
2
3
Н, Н - напряженности электромагнитного поля на высотах "а" "а" над поверхностью земли соответственно,
2
3
"а", "а" - высоты, на которые перемещают датчик строго вертикально.
На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующая измерения по данному способу.
Устройство содержит датчик напряженности магнитного поля 1, блок вычисления модуля 2, измерительный прибор 3 и генератор 4, подключенный к кабелю 5.
x
y
z
1
1
3
2
3
3
3
3
Расстояние до кабеля и глубина залегания кабеля определяются следующим образом. При подключении генератора 4 к кабелю и расположении предлагаемого устройства на поверхности земли на расстоянии "у" от кабеля 5, расположенного на глубине "h", напряженность магнитного поля тока кабеля преобразуется датчиком напряженности магнитного поля 1 в напряжение U, U и U, которые подаются на вход блока вычисления модуля 2. На выходе блока вычисления модуля 2 появляется сигнал U, равный модулю напряжения , пропорционального напряженности магнитного поля H. Этот сигнал подается на вход измерительного прибора 3. При расположении устройства на известной высоте "а" над поверхностью земли на выходе блока вычисления модуля 2 появляется сигнал U, пропорциональный напряженности магнитного поля Н. Этот сигнал подается на вход измерительного прибора 3. При расположении устройства на известной высоте "а" над поверхностью земли на выходе блока вычисления модуля 2 появляется сигнал U, пропорциональный напряженности магнитного поля Н. Этот сигнал подается на вход измерительного прибора 3.
Определение расстояния до кабеля и глубины его залегания производится следующим образом. Напряженность магнитного поля от тока в кабеле преобразуется датчиком напряженности магнитного поля в напряжение U с коэффициентом преобразования К, т.е.
U=KH.
Тогда при расположении датчика на поверхности земли напряжение на выходе датчика напряженности магнитного поля равно:
,
где I - ток в элементе заземляющего устройства,
1
r - расстояние от оси кабеля до датчика напряженности магнитного поля 1, причем .
2
При расположении датчика на известной высоте "а" над поверхностью земли напряжение на выходе датчика напряженности магнитного поля равно:
,
где I - ток в кабеле,
h - глубина залегания кабеля,
2
а - высота, на которую поднимают датчик над поверхностью земли,
у - расстояние до кабеля.
з
При расположении датчика на известной высоте "а" над поверхностью земли напряжение на выходе датчика напряженности магнитного поля равно:
,
где I - ток в кабеле,
h - глубина залегания кабеля,
3
а - высота, на которую поднимают датчик над поверхностью земли,
у - расстояние до кабеля.
2
3
Откуда, приравняв токи, зная расстояния "а" и "а", находим
1
где r - расстояние от оси кабеля до датчика,
1
H - напряженность электромагнитного поля на поверхности земли,
2
3
2
3
Н, Н - напряженности электромагнитного поля на высотах "а" "а" над поверхностью земли соответственно,
2
3
"a", "а" - высоты, на которые перемещают датчик строго вертикально.
В данном способе производится три измерения, что позволяет определить расстояние до кабеля в горизонтальной плоскости и глубину его залегания. За счет отсутствия необходимости поворота катушек в пространстве на строго заданный угол повышается точность измерения и снижаются временные и трудовые затраты.
Источники информации
1. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М. - 1982.
7
2. Пат. 2046378 Российская Федерация, МПК G01V 3/11. Устройство для определения трассы и глубины залегания силовых электрических кабелей и подземных металлических коммуникаций. / Рябчиков В.И.; Прибылов В.И.
7
3. Пат. 2112317 Российская Федерация, МПК Н04В 3/34. Кабелеискатель. / Микиртичан Г.М.; Микиртичан А.Г.; Микиртичан Н.Г.