ДАТЧИК ДЛЯ КОРРЕЛЯЦИОННОГО ТЕЧЕИСКАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области испытания трубопроводов на герметичность с использованием звуковых колебаний, а более конкретно к поиску места утечек жидкости из трубопровода.
Принцип работы корреляционного течеискателя состоит в следующем.
На концах диагностируемого участка трубопровода, устанавливаются акустические датчики, улавливающие шум утечки, которая должна находиться между датчиками. Вычисляется разница времени приема сигналов от этих шумов на одном датчике относительно другого. При этом вычисляется взаимная корреляционная функция.
Известны корреляционные течеискатели, см. например прилагаемое описание течеискателя Порт-ТАК-07. Согласно описанию пьезоэлектрические датчики устанавливаются непосредственно на стенку контролируемого участка трубопровода. Для установки датчиков на трубопровод используются смотровые колоды, а если их нет, то делают шурфы над трубопроводом.
Известен также способ определения места течи в трубопроводе, патент RU2181881. Способ заключается в приеме акустических сигналов в двух точках по длине трубопровода, обнаружении течи и последующей корреляционной обработке принятых акустических сигналов, в результате которой определяют разность времен прихода сигналов от обоих датчиков и определяют координату места течи.
Известны акустические датчики, см. например А.В. Римский-Корсаков Электроакустика, 1973 г., стр.182. Акустический датчик, описанный в этом источнике, называется пьезоэлектрическим гидрофоном. Он содержит пьезоэлемент, поджимаемый к поршневой диафрагме, являющейся акустической антенной. Этот датчик является прототипом, так как совпадает с заявляемым датчиком по большинству существенных признаков.
При использовании известных средств для поиска течи акустические датчики устанавливаются непосредственно на трубопровод. С этой целью используются смотровые колодцы, а если их нет, то требуется вскрытие грунта над трубопроводом, что во многих случаях сделать очень трудно.
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение поиска течи без непосредственного контакта датчика со стенкой трубопровода.
Эта цель достигается тем, что датчик снабжен заглубляемым в грунт зондом, соединенным с поршневой диафрагмой, которые совместно образуют акустическую антенну. Один конец зонда имеет режущие кромки, облегчающие внедрение в грунт, а другой конец - узел соединения зонда с
поршневой диафрагмой, выполненный, например в виде площадки эквидистантной соответствующей части поршневой диафрагмы.
Для обеспечения помехозащищенности служит звукоизолирующий колокол, под которым устанавливается преобразователь акустических колебаний в электрический сигнал.
На фиг.1 изображен датчик для корреляционного течеискателя. Датчик имеет цилиндрический корпус 4, в который встроены пьезопластины 1, металлический электрод 6 и поршневая диафрагма 7.
Пьезопластины 1 расположены с двух сторон электрода 6, с которым соединен электрический вывод 3, закрепленный гайкой 2 из диэлектрика. Корпус служит вторым выводом. Металлический электрод 6 и пьезопластины 1 изолированы от корпуса 4 с помощью втулки 5 из диэлектрика. Поршневая диафрагма 7 имеет поверхность 9, с которой соединена площадка 8 зонда 10. Зонд имеет режущие кромки 11, облегчающие внедрение в грунт. Корпус 4 установлен в полости звукоизолирующего колокола 12.
Для поиска течи зонд 10 заглубляется в грунт. На площадку зонда устанавливается поршневая диафрагма 7. Затем корпус 4 накрывается звукоизолирующим колоколом 12. Колокол 12 ослабляет воздействие помех на пьезопластины. Такими помехами могут быть снег, дождь, ветер и др. Вытекающая из места повреждения жидкость создает шумы, имеющие широкий спектр частот. Эти шумы распространяются от места течи сферически, причем интенсивность их достигает максимума на вертикальной линии, проходящей через место повреждения. Исследования показали, что поверхности земли достигают шумы, частоты которых не превышают 2500 Гц, поскольку более высокие частоты ослабевают при прохождении через слой грунта.
Для поиска течи сначала определяется трасса трубопровода. Затем с двух сторон от предполагаемого места течи по трассе трубопровода в грунт заглубляются зонды и измеряется расстояние между ними. Каждый зонд соединяется с поршневой диафрагмой специальным узлом. В качестве такого узла может быть площадка на конце зонда, имеющая поверхность эквидистантную соответствующей части поршневой диафрагмы. Этот узел может быть выполнен в виде байонетного соединения или в виде резьбового соединения. Сигналы от обоих датчиков поступают на входы вычислительного корреляционного устройства, которое по разности времени поступления сигналов утечки к датчикам определяет расстояние до места утечки.
Заявляемый датчик для корреляционного течеискателя обеспечивает поиск течи в отсутствие смотровых колодцев. Нет надобности вскрывать грунт на трассе трубопровода.