FI100616B - Detektori väliaineen havaitsemiseksi ennalta määrätyllä alueella - Google Patents

Description

100616

Detektori väliaineen havaitsemiseksi ennalta määrätyllä alueella. - Detektor för att detektera ett medium inom ett pä förhand bestämt omräde.

5 Edellä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen detektori ja yleisesti ottaen aikareflektometrijärjestelmät ja tarkemmin sanoen aikare-flektometrijärjestelmät, joissa käytetään näytteenottotek-niikoita vuotojen havaitsemiseksi.

10

Aikaisemmin tunnetaan erilaisia vuodon ilmaisinjärjestelmiä, joissa käytetään reflektometrimenetelmiä. Eräässä tällaisessa järjestelmässä lähetetään pulssi pitkin siirtojohtoa, joka on sijoitettu tarkkailtavan putken viereen. Pulssien 15 heijastumia tarkkaillaan ja kynnysarvot asetetaan heijastuneiden aallonmuotojen ylä- ja alapuolelle. Kun putkessa esiintyy vuoto tai katkeama tai kaapelissa esiintyy katkeama, johdon ominaisimpedanssi muuttuu aiheuttaen muutoksen heijastuman aallonmuodossa. Mikäli impedanssin muutos on 20 riittävä aiheuttamaan sen, että aallonmuoto ylittää joko ylä- tai alakynnyksen, on kysymyksessä vuoto tai katkeama. Muitakin järjestelmiä tunnetaan vuotojen ilmaisemiseksi tai siirtojohtojen analysoimiseksi vikojen paikallistamiseksi. Tyypillisiä esimerkkejä tällaisista järjestelmistä on esi-25 tetty US-patenteissa numerot 3,600,674, 3,981,181, 4,095,174, 4,491,782, 4,538,103, 4,630,228. Mainituissa patenteissa on esitetty erilaisia tapoja ilmaista vuotoja tai impedanssimuutoksia kaapeleissa käyttämällä erilaisia analogia- ja digitaalitekniikoita. Näitä järjestelmiä ovat 30 analogiajärjestelmät, jotka vertaavat analogiaheijastunutta . aallonmuotoa ennaltamäärättyihin kynnyksiin, tutkatekniikoi- ta käyttävät järjestelmät, jotka ilmaisevat jakautuneen kapasitanssin muutoksia useissa peräkkäin skannatuissa kaapeleissa, järjestelmät, jotka muuttavat aallonmuodon 35 digitaaliseksi ja vertaavat digitaaliseksi muutettua aallonmuotoa ennalta määrättyyn kynnykseen ja järjestelmät, jotka fourieranalysoivat heijastuneen aallon muodon.

2 100616

Vaikka nämä järjestelmät tarjoavat mahdollisuuden havaita vuotoja tai siirtolinjojen katkoksia, analogiajärjestelmät ovat alttiita ryöminnälle. Lisäksi hälytyksen aikaansaami-5 seksi kiinteitä kynnyksiä käyttävissä järjestelmissä pitää välttämättä tehdä kompromissi herkkyyden ja sen seikan välillä, että on käytettävä kaapelia, jolla koko pituudeltaan on epäyhtenäinen ominaisimpedanssi. Monet tekniikan tason mukaiset järjestelmät kykenevät myös havaitsemaan 10 ainoastaan yksittäisen vuodon järjestelmässä, eli ne kykenevät havaitsemaan lähimmän vuodon mutta eivät "näe läpi" lähimmästä vuodosta kauempana johdossa olevien vuotojen määrittelemiseksi. Lisäksi monissa tekniikan tason mukaisissa järjestelmissä on käytettävä monimutkaisia ja kalliita 15 suurinopeuksisia tai suuritaajuisia kytkentöjä halutun toiminnan aikaansaamiseksi.

Tästä syystä esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan järjestelmä sähköisten epäyhdenmukaisuuksien ilmaise-20 miseksi samalla poistaen monia tekniikan tason mukaisten järjestelmien haittapuolia.

Edelleen esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan vuotodetektori- ja paikallistin, joka toistaa monia 25 tekniikan tason mukaisten järjestelmien haittapuolia.

Keksinnön tarkoituksena on vielä saada aikaan järjestelmä vuotojen tai sähköisten katkosten ilmaisemiseksi käyttämällä aikareflektometri- ja digitaalisia näytteenottotekniikoita. 30

Edelleen esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan putkiston vuotodetektorijärjestelmä, joka on sovitettavissa putkistossa esiintyviin erilaisiin olosuhteisiin.

35 Keksinnön tarkoituksena on lisäksi saada aikaan putkistojär-jestelmän vuotodetektori, joka kykenee samanaikaisesti ilmaisemaan ja paikallistamaan useamman kuin yhden vuodon.

3 100616

Lisäksi keksinnön tarkoituksena on saada aikaan järjestelmä, joka ilmaisee erittäin tarkasti vuodon tai sähköisen katkoksen aseman tarvitsematta käyttää suurinopeuksisia kytkentöjä 5

Keksinnön mukaiselle detektorille on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti käytettäessä 10 järjestelmää vuotodetektorina sijoitetaan edullisesti vettä tai jotakin muuta nestettä absorboimaan tai muuten vastaanottamaan kykenevällä eristyksellä varustettu koaksiaalikaapeli tarkkailtavalle alueelle, esimerkiksi tarkkailtavan putkistojärjestelmän putkien läheisyyteen. Kaapelin eristyk-15 sellä tulisi olla se ominaisuus, että tarkkailtava neste pääsee työntymään kaapelin johtimien väliin ja siten muuttamaan kaapelin ominaisimpedanssia vuodon tapahtuessa. Tällöin voidaan siis käyttää huokoista eristystä tai mitä tahansa eristystä, mukaan luettuna ilma, joka sisältää tyhjiä väle-20 jä, joihin tarkkailtava neste pääsee tunkeutumaan. Pulssi-generaattoria käytetään pulssien lähettämiseksi kaapelia pitkin ja pulssien heijastusten aallon muoto analysoidaan. Mahdollinen vuoto putkiston sisältä tai ulkopuolelta työntyy kaapelin eristeeseen ja aiheuttaa impedanssin muutoksen 25 kaapelin tässä osassa ja tästä puolestaan aiheutuu heijastuneen pulssin aallon muodon muutos. Huomioimalla aaltomuodon muutoksen paikka voidaan määritellä vuodon sijaintikohta ja muut ominaisuudet.

30 Keksinnön erään tärkeän näkökohdan mukaisesti aallon muoto analysoidaan käyttämällä näytteenottomenetelmiä. Ensiksikin muodostetaan vertailuaaltomuoto lähettämällä pulssi kaapelia pitkin ja ottamalla näyte, muuttamalla digitaaliseksi ja tallentamalla osa heijastuneesta aaltomuodosta, joka vastaa 35 tiettyä asemaa kaapelilla, esimerkiksi paikallaan olevaa sulkua. Tämän jälkeen lähetetään toinen pulssi kaapelia pitkin ja eri osasta heijastunutta aallon muotoa otetaan 4 100616 näyte, se muutetaan digitaaliseksi ja tallennetaan. Aaltomuodon jälkimmäinen osa voi vastata eri kohtaa kaapelilla, esimerkiksi kauempana edessä kaapelilla. Prosessi toistetaan kunnes on saatu esitys ominaisimpedanssista kaapelin koko 5 pituudelta. Tätä esitystä käytetään sen jälkeen standardina, jota verrataan myöhemmin saatuihin aaltomuotoihin ja mikäli joku aaltomuodon osa poikkeaa standardiaaltomuodosta ennal-tamäärätyssä määrin, syntyy hälytys. Heti kun hälytys todetaan voidaan uutta aaltomuotoa käyttää haluttaessa standar-10 dina lisävuotojen havaitsemiseksi.

Nämä ja muut keksinnön tarkoitukset ja edut selviävät helposti tarkasteltaessa seuraavaa yksityiskohtaista keksinnön selitystä ja oheisia piirustuksia, joissa: 15

Kuvio 1 on leikattu perspektiivikuva putkistosta, joka on suojattu keksinnönmukaisella järjestelmällä ja jossa putkistoon on sijoitettu vuodon ilmaiseva koaksiaalikaapeli; 20

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista vuodon ilmaisukaapelia yksityiskohtaisemmin;

Kuvio 3 on leikattu perspektiivikuva putkistosta, jossa 25 käytetään vuodonilmaisukaapelin vaihtoehtoista suoritusmuotoa;

Kuvio 4 on lohkokaavio tekniikan tason mukaisesta vuodonilmaisujärjestelmästä ; 30

Kuvio 5 esittää tyypillisen tekniikan tason mukaisen järjestelmän heijastunutta aaltomuotoa ja kiinteitä kynnyksiä; 35 Kuvio 6 esittää keksinnönmukaisella järjestelmällä muodostettua vastaavaa aaltomuotoa ja sovellettavia kynnyksiä; 5 100616

Kuvio 7 on yksinkertaistettu lohkokaavio, joka esittää keksinnönmukaisen järjestelmän toimintaa; 5 Kuvio 8 on graafinen esitys, joka esittää sen miten heijastuneesta aaltomuodosta otetaan näyte ja se tallennetaan keksinnönmukaisella järjestelmällä;

Kuvio 9 on looginen kulkukaavio esittäen logiikan, jota 10 käytetään määriteltäessä vuodon paikka ja kulku suunta;

Kuvio 10 on looginen kulkukaavio, joka esittää metodologiaa linjan vaimen- 15 tumisen kompensoimiseksi linjaa pitkin lähetettyjen pulssien leveyden säätämiseksi;

Kuvio 11 esittää keksinnön erästä suoritusmuotoa, joka on käyttökelpoinen vuotojen ilmaisemiseksi kahdella 20 toisistaan välimatkan päässä olevalla alueella.

Tarkasteltaessa piirustuksia ja erityisesti kuviota 1 voidaan todeta, että siinä on esitetty osa putkistoa, joka sopii suojattavaksi keksinnönmukaisella vuotodetektorilla.

25

Kuviossa 1 esitettyyn putkiston osaan kuuluu ulkoputki 10, joka ympäröi paria sisäputkia 12 ja 14. Tällaisessa järjestelyssä putket 12 ja 14 voivat tyypillisesti kuljettaa erilaisia nesteitä tai väliaineita aina vedestä tai höyrystä 30 erilaisiin myrkyllisiin kemikaaleihin. Ulkoputki 10 toimii putkien 12 ja 14 suojakilpenä putkien 12 ja 14 suojaamiseksi . ympäristöltä ja mahdollisten vuotojen vastaanottamiseksi, joita voi esiintyä putkien 12 ja 14 mahdollisesti vahingoittuessa .

Jonkun putken 10, 12 ja 14 mahdollisen vahingoittumisen 35 6 100616 määrittelemiseksi putken 10 sisään on sijoitettu anturikaa-peli 16. Kaapeli 16 pystyy siis havaitsemaan mahdollisen vuodon putkista 12 ja 14 samoinkuin ympäristöstä tapahtuvan vuodon siinä tapauksessa, että ulkoputki 10 on vahingoittu-5 nut.

Kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa kaapeliin 16 kuuluu keski johdin 18 ja punottu ulkokuori 20. Punotun kuoren 20 päälle ei ole vedetty suojakerrosta nesteen päästämiseksi 10 virtaamaan kuoren 20 muodostavien lankojen väliin ja työntymään eristeeseen 22; haluttaessa voidaan kuitenkin nestettä läpäisevä päällys sijoittaa punotun kuoren 20 päälle. Eriste 22 on edullisesti huokoinen ja siinä on paljon huokosia, joihin mahdollinen putkistosta tapahtuva vuoto pääsee valu-15 maan. Eriste 22 voidaan valmistaa mistä tahansa sopivasta materiaalista, jonka huokoset kykenevät vastaanottamaan esimerkiksi lasikuidun tai eri muovien tapaisen valuvan väliaineen ja materiaali on valittu muodostamaan havaittava muutos johdon 16 ominaisimpedanssiin eristeen 22 kostuessa.

20 Eristeellä 22 tulisi olla myös hyvät kuivumisominaisuudet siten, että johdon 16 ominaisimpedanssi palautuu normaaliksi lyhyessä ajassa sen jälkeen kun vuoto on korjattu.

Kuvio 3 esittää erään toisen suoritusmuodon putkistosta, 25 jossa käytetään suojaavaa ulkoputkea 24, joka ympäröi esimerkiksi höyryputken tapaista sisäputkea 26. Esimerkiksi uretaanivaahtoeristettä oleva eristekerros 28 täyttää ulko-putken 24 ja sisäputken 26 välisen tilan.

30 Koaksiaalikaapelin asemesta voidaan kuviossa 3 esitetyn tapaisessa putkistossa käyttää edullisesti yhtä tai useampaa johtimien 30 ja 32 tasaista johdinta, jotka on upotettu eristekerrokseen 28 välimatkan päähän sisäputkesta 26. Kumpikin johdin 30 ja 32 voi muodostaa siirtolinjan yhdessä 35 putken 26 kanssa mikäli putki 26 on johtava. Eristysmateriaali 28 toimii putken 26 ja johtimien 30 ja 32 välisen dielektrisen materiaalina ja vuodon esiintyessä eristeen 28 7 100616 absorboima väliaine muuttaa näin muodostuneiden siirtolinjo-jen ominaisimpedanssia osoittaen vuodon. Esitetyssä järjestelyssä käytetään kahta suoraan vastakkain olevaa johdinta 30 ja 32 siten, että toinen johdin on yleensä putken 26 5 tasolla tai sen alapuolella jotta putkesta 26 mahdollisesti valuva väliaine valuu alaspäin toiselle johtimelle. Putkiston suuntaus ei siis ole ratkaisevan tärkeää. Siinä tapauksessa, että on edullista valmistaa putki 36 johtamattomasta materiaalista, voidaan vaihtoehtoisesti käyttää johtimia 32 10 yhdessä vaahtoeristeen 28 kanssa vuodon havaitsevan siirto-linjan muodostamiseksi.

Kuvion 4 mukaisesti tekniikan tason mukaisissa vuotodetekto-reissa käytettiin hyväksi siirtolinjan 40 tapaisia voiman-15 siirtojohtoja vuotojen havaitsemiseksi. Voimansiirtojohto- tai linja 40 voi olla mikä tahansa sopiva voimansiirtolinja, jonka ominaisimpedanssi muuttuu sen joutuessa alttiiksi kosteudelle ja lisäksi tässä linjassa voidaan käyttää erilaisia rakenteita, kuten koaksiaalikaapelin 16 tapaista koaksiaali-20 kaapelia tai johtimien 30 ja 32 tapaisia yksittäisiä johtimia muiden rakenteiden ohella. Pulssigeneraattorin 42 tapainen pulssigeneraattori on liitetty ilmaisinkaapeliin 40 sopivalla eristyspiirillä, kuten eristyspiirillä 44. Eris-tyspiiri 44 voi olla passiivinen piiri tai aktiivinen kyt-25 kentäpiiri, joka ohjaa pulssin pulssigeneraattorista 42 kaapeliin 40 pulssin ollessa läsnä ja ohjaa kaapelista 40 heijastuneen aallon analysointilaitteeseen kuten esimerkiksi kuviossa 4 esitettyyn oskillosskooppiin 46.

30 Pulssin edetessä pitkin linjaa 40 kaapelin poikki tapahtuva jännite on verrannollinen kaapelin ominaisimpedanssiin. Välittömästi sen jälkeen kun pulssi on saapunut kaapeliin ei kaapelin syöttöpäässä ole läsnä signaalia ennen kuin silloin kun heijastunut aaltomuoto saapuu. Mikäli kaapelin ominais-35 impedanssi on yhdenmukainen tai tasainen ja vastaa pulssigeneraattorin impedanssia, heijastunut aalto saapuu vasta sitten kun pulssi etenee kaapelin koko pituuden ja normaa- 8 100616 listi avokytketty kaapelin pää heijastaa sen. Kuitenkin koska kaapeleilla ei yleensä ole vakio-ominaisimpedanssia, joka vastaa tarkalleen pulssigeneraattorin 42 impedanssia, heijastuksia tapahtuu kun pulssi kohtaa tällaisia impedans-5 sin epäsäännöllisyyksiä. Kaapelin tulopään heijastunut aaltomuoto on samanlainen kuin kuviossa 5 esitetty aaltomuoto, joka edustaa sellaista aaltomuotoa, joka näkyisi oskil-losskoopilla 46. Vaikka oskillosskoopilla 46 näkyvä aaltomuoto on jänniteaaltomuoto, joka edustaa jännitettä kaapelin 10 40 sisääntulossa pulssin muodostumisen jälkeen, näytön pys tyakseli voidaan kalibroida impedanssiyksikköinä aaltomuodon saattamiseksi vastaamaan linjan ominaisimpedanssia, kuten kuviossa 5 on esitetty. Vaaka-akseli voidaan kalibroida ajan suhteen tai sopivammin kaapelin pituuden tai etäisyyden 15 suhteen kuviossa 5 esitetyllä tavalla.

Kuvion 5 mukaisesti aaltomuodolla on olennaisesti vaakasuuntainen osa 50 ja ylöspäin (tai alaspäin) ulottuva osa 52. Olennaisesti vaakasuuntainen osa on seurausta heijastuk-20 sista kaapelin 40 sisällä ja se on ominaisimpedanssin funktio kaapelin pituudelta. Heijastuneen aaltomuodon amplitudi siis vaihtelee samalla tavoin kuin kaapelin ominaisimpedans-si vaihtelee. Ylöspäin ulottuva aaltomuodon 52 osa on seurausta kaapelin 40 avokytketystä päästä heijastuvasta puls-25 sista. Haluttaessa kaapelin 40 ulkopää voitaisiin oikosulkea tai muulla tavoin päättää, josta seuraisi alaspäin suuntautuva loppuheijastus.

Tekniikan tason mukaisissa järjestelmissä aaltomuodon vaa-30 kasuuntaista osaa 50 rajoittaa pari kynnyksiä 54 ja 56.

. Kynnykset 54 ja 56 ovat aaltomuodon vaakasuuntaisesta osasta riittävän matkan erillään siten, että jää tilaa kaapelin ominaisimpedanssin vaihteluiden aiheuttamille aaltomuodon vaakasuuntaisen osan 50 amplitudin vaihteluille. Normaaleis-35 sa osasuhteissa kun vuotoa siis ei esiinny on aaltomuodon vaakasuuntainen osa 50 rajattu kynnyksillä 54 ja 56 kuviossa 5 esitetyllä tavalla.

< * 9 100616

Mikäli järjestelmässä tapahtuu vuoto, voimansiirtojohdon 40 ominaisimpedanssi muuttuu väliaineen tunkeutuessa vuotokohdasta kaapelin eristeeseen ja muuttaessa eristeen dielektri-syysvakion ja muuttaen siten kaapelin ominaisimpedanssia.

5 Useimmissa tapauksissa tämä muutos on ominaisimpedanssin aleneminen, joka esiintyy vuodon läheisyydessä ja aiheuttaa painuman 58 tapaisen painuman aaltomuodon vaakasuuntaisessa osassa 50. Mikäli painuma 58 on riittävän suuri ja ylittää kynnyksen 56, käynnistyy vuotoa osoittava hälytin ja vuodon 10 likimääräinen asema varmistetaan painuman 58 sijaintikohdas-ta samalla tavoin kaapelin rikkoutumisen ollessa kyseessä esiintyy uusi loppukaiku 60, joka aiheutuu heijastuksesta kaapelin särkymiskohdasta. Mikäli tämä loppukaiku on riittävän suuri ylittäen kynnyksen 54, hälytin käynnistyy samalla 15 tavoin.

Ikävä kyllä kuviossa 5 esitetyn järjestelmän kaltaisessa järjestelmässä kynnykset 54 ja 56 pitää sijoittaa riittävän kauaksi toisistaan kaapelin ominaisimpedanssin vaihteluiden 20 huomioonottamiseksi. Tästä syystä järjestelmällä ei havaita pieniä vuotoja, jotka aiheuttavat pieniä vaihteluita ominai-simpedanssissa, jotka puolestaan muuttavat aallon muotoa sen suuruusluokan verran, jota oletetaankin tapahtuvan kaapelin ominaisimpedanssissa. Lisäksi heti kun hälytystila on käyn-25 nistetty, ei tämän jälkeen enää havaita lisävuotoja.

Esillä olevan keksinnön erään tärkeän näkökohdan mukaisesti heijastunut aaltomuoto, esimerkiksi vaakasuuntaisesta osasta 50' ja pystyosasta 52' muodostuva aaltomuoto muutetaan digi-30 taaliseksi ja tallennetaan muistiin. Heti kun tämä on tehty . voidaan määritellä pari kynnyksiä, jotka sijoitetaan esimer kiksi ennaltamäärätyn matkan aaltomuodon vaakasuuntaisen osan 50' ylä- ja alapuolelle. Nämä kynnykset on esitetty kuviossa 6 katkoviivoilla 54' ja 56'. Käyttämällä sellaisia 35 kynnyksiä, joiden etäisyys pitkin kaapelia vaihtelee perustuen kaapelin ominaisimpedanssiin etäisyyden funktiona, ei tarvitse ottaa huomioon kaapelin ominaisimpedanssin koko 10 100616 oletettua vaihtelua koko kaapelin pituudelta. Kynnykset voidaan siten sijoittaa lähemmäksi aaltomuodon vaakasuuntaista osaa 50' ja tästä seuraa herkempi ja tarkempi järjestelmä. Nämä kynnykset voidaan sijoittaa vakioetäisyyden 5 päähän vaakasuuntaisen osan 50 'ylä- ja alapuolelle tai ne voidaan tuoda lähemmäksi vaakasuuntaista osaa 50' kaapelin kauempana olevissa osissa kaapelin vaimenemisen kompensoimiseksi. Jäljempänä keksinnön selityksessä tullaan selvittämään myös se miten voidaan käyttää leveämpiä pulsseja otet-10 taessa näytteitä kaapelin kauempana olevista osista vaimenemisen kompensoimiseksi. Samoin vuodon ollessa kyseessä voidaan vuodon jälkeinen aaltomuoto muuttaa digitaaliseksi ja tallentaa ja tällöin voidaan määrittää uudet kynnykset, joissa otetaan huomioon vuodon jälkeinen aaltomuoto. Nämä 15 vuodonjälkeiset kynnykset määrittävät uuden "normaalin" aaltomuodon ja myöhemmän vuodon tai erittäin runsaan vuodon aiheuttama poikkeama vuodon jälkeisestä aaltomuodosta laukaisee uuden hälytystilan.

20 Järjestelmän saattamiseksi käyttökelpoiseksi vuodon havaitsemiseksi on tärkeätä kyetä määrittelemään vuodon sijaintipaikka noin .viiden jalan tarkkuudella. Käyttämällä tavanomaisia reaaliaikaisia analogiadigitaalimuuntomenetelmiä tämä vaatisi sen, että heijastuneesta aaltomuodosta otetaan 25 nopeudella 1 näyte jokaisessa 15-20 nanosekunnissa, jolloin 20 nanosekunnin näytteenottonopeus antaa noin viiden jalan tarkkuuden. Vaikka tällainen erittäin nopea näytteenotto on saavutettavissa, näytteenotto näin suurella nopeudella vaatii kalliita huippunopeita näytteenotto- ja analogiadigitaa-30 limuuntopiirejä. Siten keksinnön erään toisen tärkeän näkökohdan mukaisesti tällaisten kalliiden ja erittäin nopeiden kytkentäpiirien tarve saadaan poistetuksi siten, että näytteenottoa ei suoriteta reaaliajassa vaan sen sijaan käytetään hyväksi näytteenottotekniikkaa, jossa otetaan vain yksi 35 näyte kunkin pulssin muodostamisen jälkeen. Tämä suoritetaan kuviossa 7 esitetyllä kytkentäpiirillä. Kuviossa 7 esitetyssä kytkentäpiirissä pulssigeneraattori 142 muodostaa useita 11 100616 pulsseja, jotka siirretään linjan 40 kaltaiseen voimansiirtolinjaan 140 eristysverkon 44 kaltaisen eristysverkon 144 kautta. Säädettävä näytteenottoikkuna 160 ottaa näytteen yhdestä osasta heijastunutta aaltomuotoa sen jälkeen kun 5 pulssigeneraattori 142 on muodostanut kunkin pulssin. Ana-logiadigitaalimuunnin 162 digitalisoi kunkin säädettävästä näytteenottoikkunasta 160 tulevan näytteen ja siirtää digitalisoidun näytteen prosessoriin ja muistiin 164. Prosessori ja muisti 164 rekonstruoi aaltomuodon analogiadigitaalimuun-10 timesta 162 saaduista digitalisoiduista näytteistä ja muodostaa sopivat kynnykset rekonstruoidun aaltomuodon molemmille puolille. Vuodon esiintyessä ja aaltomuodon ylittäessä kynnyksen prosessori ja muisti 164 lähettävät signaalin hälytykseen ja näyttöön vuodon tapahtumisen ja sijaintipai-15 kan osoittamiseksi.

Kuviossa 8 on esitetty tapa, jolla aaltomuoto rekonstruoidaan. Ensimmäisen pulssin muodostamisen jälkeen aaltomuodon vaakasuuntaisesta osasta 150 otetaan näyte kapealla aikaik-20 kunalla 200, jonka kesto on esimerkiksi 10 nanosekuntia välittömästi näytteeksi otetun ja digitalisoidun pulssin muodostamisen jälkeen. Seuraavan pulssin muodostaminen voi tapahtua noin 1 millisekuntia myöhemmin ja sen jälkeen otetaan toinen näyte seuraavassa näytteenottoikkunassa 202, 25 joka on ajassa siirtynyt näytteenottoikkunaan 200 nähden siten, että se tapahtuu jonkin aikaa At esimerkiksi 14 nanosekuntia myöhemmin pulssin muodostumisen jälkeen kuin näytteenottoikkuna 200. Sen jälkeen määritetään seuraavat näytteenottoikkunat 204, 206, 208 ja 210. Kukin näytteenot-30 tolkkuna 204, 206, 208 ja 210 ovat myös siirtyneinä At verran reaaliajassa pulssin muodostumiseen nähden. Tällöin siis kunkin pulssin jälkeen otetaan yksi näyte ja digitalisoidaan se. Kutakin pulssia seuraava näyte siirtyy ajassa ennaltamäärätyllä määrällä At, esimerkiksi 14 nanosekuntia, 35 ja jokaisen pulssin muodostumisen jälkeen otetaan yksi näyte kunnes koko linjan aaltomuoto saadaan kartoitetuksi.

12 100616

Matemaattisesti tämä voidaan ilmaista reaaliajassa yhtälöllä tn+1 = tn + tp + At, jossa tn on n:nen näytteen tapahtumishetki, tn+1 on (n+1:nen) näytteen tapahtumishetki, tp on peräkkäisten 5 pulssien välinen aikaväli ja At on differentiaalisiirtymä.

Jos siis pulssit muodostettaisiin esimerkiksi yhden millisekunnin välein, joka ensimmäinen näyte otettaisiin jonkun ajan T kuluttua ensimmäisen pulssin esiintymisestä. Seuraava näyte otettaisiin yksi millisekunti + 14 nanosekuntia myö-10 hemmin. Seuraava näyte otettaisiin ajassa T plus 2 millisekuntia ja 28 nanosekuntia ja niin edelleen.

Haluttaessa voidaan ottaa useampia kuin yksi näyte pulssin muodostamisen jälkeen. Kaksi näytettä voidaan esimerkiksi 15 ottaa jokaisen pulssin jälkeen. Aluksi voidaan ottaa näytteitä heijastuneesta aaltomuodosta esimerkiksi aaltomuodon niistä osista, jotka vastaavat kaapelin alkua ja keskikohtaa. Seuraavien pulssien jälkeen näytteenottoaika voidaan siirtää siten, että näytteet siirtyvät differentiaalisesti 20 aaltomuodon niihin osiin, jotka vastaavat kauempana linjalla olevia kaapelin osia. Prosessia voidaan jatkaa kunnes kaapelin alkupuoli on kartoitettu kutakin pulssia seuraavilla ensimmäisillä näytteillä ja kaapelin loppupuoli on kartoitettu kutakin pulssia seuraavilla toisilla näytteillä.

25

Yleisemmin voidaan todeta, että jos kunkin pulssin muodostamisen jälkeen otetaan M näytettä, ne vastaavat linjalla näytteitä, joita erottava välimatka on yhtä kuin 1/M kertaa linjan pituus. Vaihtoehtoisesti linja voidaan kartoittaa 30 osina, esimerkiksi P osina. Tässä tapauksessa välimatka olisi yhtä suuri kuin 1/MP kertaa linjan pituus. Tällöin voi-: täisiin linjan alkuosat kartoittaa eri tekniikoilla kuin loppupuolen osat linjan vaimenemisen kompensoimiseksi. Jäljempänä kuvattavalla tavalla voidaan esimerkiksi käyttää 35 kapeita pulsseja kaapelin alkuosien kartoittamiseksi ja leveämpiä pulsseja loppuosien kartoittamiseksi. Mikäli esimerkiksi kaapeli kartoitettaisiin neljässä osassa (P=4), 13 100616 voitaisiin käyttää neljää erilaista pulssileveyttä kaapelin vaimenemisen kompensoimiseksi.

Monikertanäytteenotto lyhentää kaapelin kartoittamiseksi 5 tarvittavaa aikaa ja esitetyllä tavalla voidaan ottaa kaksi tai useampaa näytettä pulssia kohti; pulssia kohti otettavien näytteiden määrää rajoittaa kuitenkin käytetyn kytkentä-piirin nopeus niistä syistä, joita esitettiin tarkasteltaessa järjestelmiä, jotka kartoittavat koko kaapelin käyttämäl-10 lä reaaliaikaista näytteenottoa kunkin pulssin jälkeen.

Kuitenkin kun kysymyksessä on kaapeli, jossa tarvitaan N-näytettä sen pituuden kartoittamiseksi, ei pitäisi esiintyä mitään ongelmia kunhan vain M (tai osina kartoitetuilla kaapeleilla tulo MP) on olennaisesti pienempi kuin N.

15

Pulssigeneraattorin 142 muodostamien pulssien leveys voi olla vakio, jolloin esimerkiksi nimellinen pulssileveys on yksi mikrosekunti, mutta nimellinen pulssi voi vaihdella muutamasta nanosekunnista neljään mikrosekuntiin. Yleensä 20 pulssien leveys perustuu oletettuun kaapelin vaimenemiseen ja lyhyempiä pulssileveyksiä käytetään suhteellisen lyhyisiin kaapeleihin ja pidempiä pulssileveyksiä käytetään kompensoimaan pitkien kaapelien lisääntynyt vaimeneminen ja mahdollistamaan se, että järjestelmä "näkee" vuodon läpi.

25 Aina kun siis olettavissa on voimakas vaimeneminen käytetään leveämpää pulssia riittävän tehon aikaansaamiseksi heijastuneen aaltomuodon ilmaisemiseksi.

Koska kaapelin alkuosassa olevista epäsäännöllisyyksistä 30 aiheutuvat heijastukset eivät siirry yhtä kauaksi kuin kauempana kaapelissa olevista epäsäännöllisyyksistä aiheutuvat heijastukset, alkupään epäsäännöllisyyksistä aiheutuviin heijastuksiin ei muodostu yhtä paljon vaimentumista kuin kaukana linjan loppupuolella olevista epäsäännöllisyyksistä 35 tapahtuviin heijastuksiin. Epäyhtenäinen vaimentuminen aiheuttaa heijastuneen aaltomuodon amplitudin vääristymistä. Nämä vääristymät on aikaisemmin kompensoitu säätämällä 14 100616 heijastuneen pulssin vastaanottavan vastaanottimen vahvistusta ajan funktiona siten, että vahvistus pienenee alkupäässä olevista epäsäännöllisyyksistä heijastuvilla signaaleilla ja kasvaa signaaleilla, jotka heijastuvat kauempana 5 olevista epäsäännöllisyyksistä. Myös näissä järjestelmissä voi kuitenkin olla vaikeata havaita voimakkaasti vaimentunutta heijastusta kaapelilla kaukana olevasta pisteestä johtuen ympäröivästä kohinasta.

10 Keksinnön erään tärkeän lisänäkökohdan mukaisesti säädetään siis pulssigeneraattorin 142 muodostamien pulssien leveyksiä siten, että kun otetaan näyte, joka vastaa osaa alkupuolen epäsäännöllisyydestä heijastunutta aaltomuotoa, lähetetään linjaa pitkin kapea pulssi ja mikäli on otettava näyte osas-15 ta kauempana olevaa epäsäännöllisyyttä vastaavasta heijastuneesta aaltomuodosta, pulssin leveyttä lisätään. Kun esimerkiksi heijastuneen aaltomuodon alkuosa muutetaan digitaaliseksi pulssin leveys voi olla suuruusluokkaa 14 nanosekun-tia. Tätä pulssileveyttä voidaan käyttää kaapelin ensimmäi-20 sestä osasta tulevien heijastusten digitalisoimiseksi, joka osa on esimerkiksi ensimmäiset 76,2 m. Ensimmäisten 76,2 m jälkeen pulssin leveyttä voidaan suurentaa ennaltamäärätyllä määrällä, esimerkiksi 14 nanosekunnilla, jolloin pulssile-veys on 28 nanosekuntia suunnilleen seuraavien 48 pulssin 25 ajan. Seuraavat 48 pulssia vastaavat likimäärin seuraavaa 76,2 m kaapelia. Näiden 48 pulssin muodostamisen jälkeen pulssileveyttä lisätään jälleen seuraavien 48 pulssin ajaksi. Prosessi toistetaan ja pulsseja levennetään kunnes koko kaapelin aaltomuoto on muutettu digitaaliseksi. Pulssien 30 leventämismäärä ja se kuinka usein tällainen leventäminen suoritetaan voidaan määritellä kaapelin julkaistujen tietojen perusteella tai empiirisesti perustuen käytetyn kaapelin ominaisuuksiin ja siihen onko kaapeli märkä vai ei.

35 Keksinnönmukaisella järjestelmällä kyetään myös osoittamaan se kuinka märkä kaapeli on. Tällainen määrittely on toisinaan vaikeata suorittaa, koska vuodon aiheuttamat heijastu- 100616 15 neen aallon muodonmuutokset voivat olla vaikeasti määriteltäviä ja voi olla vaikeata määritellä vuodon suuruutta pelkästään tarkkailemalla aaltomuotoa. Signaalin etenemisnopeus kaapelin läpi on kuitenkin kääntäen verrannollinen kaapelin 5 eristeen dielektriseen vakioon. Tästä syystä signaalipulssi samoin kuin heijastunut signaali kulkee hitaammin märän kaapelin läpi kuin kuivan kaapelin läpi. Pulssin etenemiseen kaapelin päähän ja takaisin tarvittavaan aikamäärään vaikuttaa siis märän kaapelin osuus. Tämä aiheuttaa muutoksen 10 loppukaiun tai aaltomuodon pystyosan 52' tai 152 asemaan. Koska loppukaiku on hyvin tärkeä heijastuneen aaltomuodon tunnuspiirre, mahdollinen loppukaiun lateraalinen siirtymä, joka aiheuttaa muutoksen etenemisajassa kaapelin läpi, voidaan havaita ja käyttää sitä osoittamaan se kuinka suuri osa 15 kaapelista on märkä.

Keksinnön mukaisella järjestelmällä on myös se etu, että sillä kyetään osoittamaan vuodon etenemissuunta, eli se liikkuuko vuoto tarkkailuasemaa kohti vai siitä poispäin.

20 Tämä voidaan suorittaa helposti digitalisoimalla'heijastunut aaltomuoto ennaltamäärätyin välein ja vertaamalla aaltomuotoja vuodon suunnan määrittelemiseksi.

Kuvion 9 mukaisesti vuodon paikantamistoiminta aloitetaan 25 käynnistysohjelmalla, joka aloittaa heijastuneen aaltomuodon kartoituksen vuodon tai katkoksen esiintymisen määrittelemiseksi. Käynnistysohjelma sijoittaa pulssiluvun laskimen arvoon 1. Pulssilukeman laskimessa olevan lukeman nykyarvoa verrataan vertailuarvoon N, joka on linjan pituuden funktio. 30 Kun esimerkiksi oletetaan, että pulssi kulkee likimäärin viisi jalkaa noin 20 nanosekunnissa ja haluttiin viiden . jalan erottelukyky, tarvittaisiin noin 500 pulssia 762 m pitkän kaapelin heijastuneen aaltomuodon kartoittamiseksi. Yllämainitussa esimerkissä N asetettaisiin siis arvoon 500 35 kun kyseessä on 762 m pitkä kaapeli, mutta muitakin N:n arvoja voitaisiin käyttää riippuen kaapelin pituudesta.

16 100616

Oletetaan siis, että 762 m pitkässä kaapelissa kuviossa 9 esitetty N:n vertailuarvo olisi 500.

Ensimmäinen pulssi (tai sen jälkeen n:s pulssi) lähetettäi-5 siin linjaa pitkin ja linjaa pitkin lähetettyjen pulssien lukumäärää vastaavan heijastuneen aaltomuodon nykyarvoa verrattaisiin muistiin tallennetun vastaavan pulssin vertailuarvoon. Tallennetut vertailuarvot saatiin aikaisemmin kartoittamalla heijastunut aaltomuoto tiedettäessä linjan ole-10 van kuivan lähettämällä esimerkiksi N pulssia linjaa pitkin ja digitalisoimalla ja tallentamalla heijastuneen aaltomuodon se osa, joka vastaa kutakin pulssia. Haluttaessa linja voidaan kartoittaa useita kertoja ja useiden näytteiden keskiarvo voidaan tallentaa. Samoin ulkopuoliset pisteet voi-15 daan jättää pois. Eräs kartoitusmenettely on esitetty kuviossa 10 ja kuvattu seuraavaksi keksinnön selityksessä viittaamalla kuvioon 10.

Mikäli linjaa pitkin lähetetystä ensimmäisestä pulssista 20 saadun näytteeksiotetun, heijastuneen pulssin nykyinen arvo olisi pienempi kuin vastaavan pulssin aikaisemmin tallennettu arvo, käynnistyisi vuotoalgoritmi. Vuotoalgoritmi vertai-si vastaavan näytteen nykyarvoa tallennettuun arvoon sen seikan määrittelemiseksi poikkeaako tietty näyte riittävästi 25 vastaavasta tallennetusta näytteestä, tuleeko esimerkiksi alempi kynnys ylitetyksi. Lisäksi vuotoalgoritmi voi verrata ennalta määrätyn näytemäärän keskiarvoa vastaavaan tallennettuun näytteeseen sen seikan määrittelemiseksi onko keskiarvo vastaavan tallennetun arvon alapuolella ennaltamäärätyn 30 määrän verran, esimerkiksi kynnyksen alapuolella. Myös peräkkäisiä näytteitä voitaisiin verrata vastaaviin tallennettuihin arvoihin vuodon osoittamiseksi mikäli ennaltamää-rätty määrä peräkkäisiä näytteitä on vastaavien tallennettujen arvojen alapuolella.

Ellei poikkeamismäärä eikä tallennetusta arvosta poikkeavien näytteiden ennaltamäärätty lukumäärä ylitä ennaltamäärättyä 35 17 100616 tasoa, ei vuotoa ole osoitettavissa. Näytteen lukemaa N verrataan sitten järjestelmässä olevien näytteiden kokonaismäärään sen seikan määrittelemiseksi onko koko kaapeli tarkastettu. Mikäli N on pienempi kuin järjestelmän pituus, N:n 5 arvoa lisätään yhdellä ja vertailu tallennettuun arvoon seu-raavalla arvolla N sekä vuoto- ja katkosalgoritmit toistetaan niin kauan kun vuoto- ja tai katkosalgoritmi ei osoita vuotoa tai katkosta N:n arvoa lisätään kunnes N:n arvo on yhtä suuri kuin järjestelmän pituus ja N:n arvo asetetaan 10 takaisin ykköseksi kunnes seuraava kartoitusjakso alkaa.

Mikäli näytteeksiotetun heijastuneen pulssin nykyarvo ei ole pienempi kuin vastaavan pulssin aikaisemmin tallennettu arvo, määritellään se onko nykyinen näyte suurempi kuin 15 tallennettu vertailu. Mikäli näin ei ole, näytteen numeroa N verrataan näytteiden kokonaislukumäärään aikaisemmin kuvatulla tavalla. Mikäli nykyisen näytteen arvo on suurempi kuin vertailu, silloin kutsutaan katkosalgoritmi. Katkos-algoritmi voi olla samanlainen kuin vuotoalgoritmi lukuunot-20 tamatta sitä, että suoritetaan vertailu siitä onko näytteen nykyinen arvo ennaltamäärätyn verran (ylempi kynnys) suurempi kuin tallennettu arvo ja määritellään tallennetusta arvosta poikkeavissa näytteissä oleva poikkeamisaste sen seikan määrittelemiseksi onko kyseessä katkos. Mikäli poik-25 keama on riittämätön tai riittävä määrä näytteitä ei poikkea ennaltamäärättyä määrää vastaavista tallennetuista arvoista, kyseessä ei ole katkos. Mikäli järjestelmä ei osoita katkosta suoritetaan aikaisemmin kuvattu pituusvertailu.

30 Siinä tapauksessa, että joko vuoto- tai katkosalgoritmi osoittaa vuotoa tai katkosta, käynnistetään hälytys. Hälytys jatkuu kunnes se kuitataan saaduksi. Yleensä kuittauksen tekee järjestelmää tarkkaileva operaattori käsin esimerkiksi näppäimistön avulla. Vastaanotettaessa kuittaus suoritetaan 35 määrittely siitä onko vika katkos vai vuoto. Mikäli kyseessä on katkos, näytetään katkoksen sijaintipaikan määrittelevät tiedot. Mikäli vikana on vuoto, nykyinen heijastunut aalto- 18 100616 muoto tallennetaan ja linja kartoitetaan uudelleen aikaisemmin kuvatulla tavalla sen seikan varmistamiseksi onko viimeisimmän aaltomuodon ja hälytyksen käynnistymistä seuraavan aaltomuodon välillä muutoksia. Kartoittamalla seuraava aal-5 tomuoto määritellään vuodon samoinkuin loppukaiun sijaintipaikka. Mikäli vuodon uusi asema on lähempänä pulssinmuo-dostusasemaa kuin alkuperäinen vuoto, vuoto on liikkumassa kohti kaapelin pulssinmuodostuspäätä. Mikäli uuden vuodon osoitus ei ole lähempänä, tällöin väliaine on liikkumassa 10 poispäin kaapelin pulssinmuodostuspäästä. Järjestelmällä kyetään siis osoittamaan vuodon liikesuunta. Samoin aaltomuodon loppukaiun asemaa verrataan alkuperäisen loppukaiun asemaan sen seikan määrittelemiseksi kuinka monta jalkaa kaapelia on märkänä. Tämä voidaan suorittaa, koska etenemis-15 nopeus kaapelin läpi riippuu kaapelissa olevan ilman tai muun väliaineen dielektrisestä vakiosta, jolloin etenemisnopeus on kääntäen verrannollinen dielektriseen vakioon. Kun siis tiedetään kaapelissa olevan väliaineen dielektrinen vakio ja tiedetään etenemisajan lisäys, voidaan helposti 20 laskea märkänä olevan pituus.

Kuvioon 10 viitaten siinä esitetty kulkukaavio esittää sen kuinka pulssien leveys muuttuu sen seikan funktiona kuinka kaukaa kaapelilta näytettä tarkkaillaan. Aloitettaessa 25 alkuvaiheessa heijastuneen aaltomuodon kartoitus muodostetaan pulssi, joka on määritelty termillä STEP. Kun esimerkiksi järjestelmän kellotaajuus on 70 mHz. STEP voi olla suuruusluokkaa 14 nanosekuntia. Ensimmäisen muodostetun pulssin pulssileveys on yhtä suuri kuin STEP ja ensimmäisen 30 pulssin muodostamisen jälkeen N asetetaan kuvion 9 yhteydessä kuvatulla tavalla arvoon 1. Muuttuja X asetetaan yhtä suureksi kuin kiinteä viiteluku Y ja syötetään laskimeen.

Arvo Y määritellään kaapelin parametreillä ja se määrää sen pulssimäärän, joka muodostetaan ennen pulssin lisäämistä.

35 Sen jälkeen kun X on asetettu yhtä suureksi kuin Y, ana- logiadigitaalimuuntimen (esim. digitointilaite 162) tulostus vangitaan ja tallennetaan'kunkin pulssin jälkeen. Tämän 19 100616 jälkeen N asetetaan arvoon yhtä kuin N+1 ja X:n arvo laskimessa lisätään yhdellä. N:n arvo tarkistetaan sen seikan määrittelemiseksi onko järjestelmän loppu saavutettu ja ellei näin ole tarkistetaan X:n arvo. Niin kauan kuin X on 5 erisuuri kuin nolla prosessia toistetaan siten, että ana-logiadigitaalimuuntimen tulostus vangitaan ja tallennetaan kunkin pulssin muodostamisen jälkeen kunnes X n arvo laskimessa alenee arvoon 0. Kun tämä tapahtuu, pulssin arvoa lisätään määrällä STEP, esim. esitetyssä esimerkissä 14 10 nanosekunnilla ja prosessi toistetaan jälleen kunnes X:n arvo jälleen alenee lukemaan 0, jossa vaiheessa pulssile-veyttä jälleen suurennetaan ja prosessia toistetaan siten, että pulssileveyttä suurennetaan arvolla STEP aina Y pulssien jälkeen kun N on yhtä suuri kuin järjestelmän pituus.

15 Heti kun N on yhtä suuri kuin järjestelmän pituus, analogia-digitaalimuuntimen tulostuksen pitäisi ottaa näyte loppukai-usta. Mikäli loppukaiun amplituudi ylittää ennaltamäärätyn vertailutason, tämä osoittaa, että aaltomuoto on riittävästi kartoitettu ja toiminta lopetetaan kunnes seuraava kartoitus 20 tapahtuu. Kuitenkin kun kyseessä on voimakas kaapelin vaimeneminen, joka voi tapahtua esimerkiksi putkessa olevan vuodon seurauksena, loppukaiku saattaa vaimentua riittävästi siten, että se ei ylitä vertailutasoa.

25 Tästä syystä keksinnön erään tärkeän näkökohdan mukaisesti järjestelmä on suunniteltu kompensoimaan vuodoista tai vastaavista aiheutuva kaapelin lisääntynyt vaimentuminen siten, että järjestelmä kykenee "näkemään läpi" tällaisista vuodoista. Tämän kompensaation toteuttamiseksi siinä tapaukses-30 sa, että analogiadigitaalimuuntimen tulostus ei ylitä ennalta määrättyä vertailutasoa, vertailun Y arvoa alennetaan . ennaltamäärätyllä määrällä X. Tällöin ennen pulssileveyden suurentamista muodostettujen pulssien määrää vähennetään määrällä X, esimerkiksi 48 pulssista 48 - Z pulssiin. Kar-35 toitusprosessia toistetaan aikaisemmin kuvatulla tavalla siten, että Y:n uusi arvo on yhtä suuri kuin Y - Z ja pulssileveyttä suurennetaan useammin leveämpien pulssien siirtä- 20 100616 miseksi kaapelin kauempana oleviin osiin kuin mitä niihin on aikaisemmin mennyt lisääntyneen vaimentumisen huomioimiseksi. Heti kun pulssien määrä on tullut yhtäsuureksi kuin järjestelmän pituus, suoritetaan jälleen vertailu loppukaikua 5 edustavan analogiadigitaalimuuntimen tulostukseen sen seikan määrittelemiseksi onko loppukaiulla riittävä amplituudi. Mikäli näin on, aaltomuoto kartoitetaan, mutta mikäli näin ei ole Y:tä pienennetään lisäämällä jälleen Z ja prosessia toistetaan kunnes saavutetaan amplitudiltaan riittävä loppu-10 kaiku.

Keksinnön ylläkuvattujen etujen lisäksi sillä olevaa keksintöä voidaan käyttää differentioinnin suorittamiseksi eri väliaineiden välillä mikäli väliaineiden dielektriset vakiot 15 ovat riittävän erilaiset. Esimerkiksi sekä vettä että bensiinin tai paloöljyn tapaista hiilivetyä kuljettavassa järjestelmässä on mahdollista määritellä kumpaa nestettä vuotaa. Esitetyssä esimerkissä vesivuodon aiheuttama heijastuma olisi jyrkempi kuin hiilivetyvuodon aiheuttama heijastuma, 20 koska veden dielektrinen vakio on olennaisesti suurempi kuin hiilivedyn dielektrinen vakio. Vesivuodon aiheuttama impe-danssimuutos olisi siis suurempi kuin hiilivetyvuodon aiheuttama impedanssimuutos ja aiheuttaisi tästä syystä jyrkemmän heijastuman.

25

Lisäksi keksinnön avulla saadaan ratkaistuksi toinenkin ongelma. Monissa tapauksissa, esimerkiksi silloin kun halutaan tarkkailla kahta hyvin lähellä olevaa putkea, olisi edullista kyetä tarkkailemaan molempia putkia yhdellä tark-30 kailujärjestelmällä kahden erillisen järjestelmän välttämi seksi. Tämän suorittamiseksi on kuitenkin välttämätöntä siirtää pulssit toisesta järjestelmästä toiseen. Yritykset tämän siirron suorittamiseksi ovat kuitenkin tähän mennessä suurimmaksi osaksi epäonnistuneet. Jos käytetään esimerkiksi 35 koaksiaalikaapelia yhden putkijohdon vuodonilmaisukaapelin liittämiseksi toisen putkijohdon vuodonilmaisukaapeliin, vuodonilmaisukaapelien välisessä rajapinnassa esiintyy usein 21 100616 yhteensopimattomuutta ja koaksiaalinen liitoskaapeli aikaansaa heijastuman, jonka amplituudi on riittävän suuri osoittamaan joko katkoksen tai vuodon.

5 Joissain tapauksissa on edullista tarkkailla vuotoja suhteellisen lähellä toisiaan olevalla kahdella tai useammalla alueella, jolloin kysymykseen tulee esimerkiksi kuviossa 11 esitettyjen putkien 200 ja 202 tapainen putkipari. Tämä voidaan toteuttaa käyttämällä erillisiä, itsenäisiä, esimer-10 kiksi kuviossa 7 esitetyn tapaisia järjestelmiä kummankin putken 200 ja 202 tarkkailemiseksi tai käyttämällä hyväksi yksittäistä järjestelmää. Käytettäessä yhtä järjestelmää käytetään hyväksi kuviossa 7 esitetyn eristyspiirin 144 tapaista eristyspiiriä 204 pulssien toimittamiseksi puls-15 sigeneraattorin 142 tapaisesta pulssigeneraattorista kaapeliin 206 ja heijastusten vastaanottamiseksi kaapelista 206 ja niiden siirtämiseksi esimerkiksi kuvion 7 tapaiseen näyt-teenottimen 160 kaltaiseen säädettävään näytteenottoikkunaan käsiteltäviksi keksinnön mukaisella järjestelmällä. Yhdys-20 kaapeli 208 voi olla normaali koaksiaalikaapeli, kuten esimerkiksi 50 ohm RG 58/U kaapeli, ja se liitetään putkessa 200 olevaan vuodonilmaisukaapeliin 206 ja se siirtää pulsseja kaapelista 206 putkessa 204 olevaan toiseen vuodonilmaisukaapeliin 210. Siten voidaan käyttää yhtä tarkkailujär-25 jestelmää sekä putken 200 että 202 tarkkailemiseksi, koska kummassa tahansa putkessa 200 tai 202 esiintyvä vuoto tulee vastaavaan vuodonilmaisukaapeliin 206 ja 210 ja aiheuttaa heijastuksen, joka voidaan havaita keksinnönmukaisella tarkkailujärjestelmällä.

30 , Tekniikan tason mukaiset järjestelmät, joissa käytetään kiinteätä kynnystä, eli kynnystä, joka ei noudata kartoitetun vertailuheijastusaaltomuodon ääriviivoja, eivät sovellu useamman kuin yhden alueen tarkkailemiseksi ja useimmissa 35 tapauksissa niitä ei voida käyttää kahden putken tarkkailemiseksi kuviossa 11 esitetyllä tavalla. Tähän on syynä se, että vuodonilmaisukaapelin ominaisimpedanssi ei kenties ole 22 100616 täsmälleen sama kuin kaapelin 208 tapaisen normaalin koaksiaalikaapelin ominaisimpedanssi. Impedanssin ero aiheuttaa impedanssiristiriidan ensimmäisen vuodonilmaisukaapelin 206 ja yhdyskaapelin 208 liitoskohdassa ja myös liitoskaapelin 5 208 ja toisen vuodonilmaisukaapelin 210 liitoskohdassa. Nämä ristiriidat voivat olla riittävän suuria muodostaakseen heijastuksia, jotka ovat samaa suuruusluokkaa vuodon aiheuttamien heijastusten kanssa. Myös liitoskaapelin ja kahden vuodonilmaisukaapelin mekaanisen liitoksen aiheuttama fyysinen 10 katkos lisää ristiriitaa tai yhteensopimattomuutta ja liitosten aiheuttamien heijastusten amplitudia siinä määrin, että heijastukset ylittävät usein kiinteän kynnysjärjestelmän kynnykset ja aiheuttavat sen, että järjestelmä osoittaa virheellisesti katkosta tai vuotoa. Erottamalla kynnykset 15 toisistaan siinä määrin, että yhdyskaapelin liitoskohdista tulevat heijastukset eivät osoita katkosta tai vuotoa, olisi useissa tapauksissa seurauksena se, että järjestelmä ei reagoisi varsinaisiin vuotoihin. Useiden kaapelien liitoskohtien aiheuttamien heijastumien välttämiseksi on mahdol-20 lista käyttää yksittäistä vuodonilmaisukaapelia, joka ulottuu ensimmäisen putken läpi ja toiseen putkeen ja sen läpi. Tällainen järjestelmä voi kuitenkin reagoida putkien välisellä alueella olevaan kosteuteen ja vuotoihin ja tällainen putkien välissä oleva vuoto saattaa aiheuttaa väärän häly-25 tyksen vaikka itse putket ovatkin ehjiä. Kaapelin putkien välisen osan kosteustiivistäminen vaatii lisäkustannuksia eikä aina ole suinkaan käytännöllisesti järkevää.

Keksinnönmukaisella järjestelmällä on se etu, että sen 30 avulla saadaan aikaan moninkertainen alueilmaisujärjestelmä, . jollainen on esitetty kuviossa 11, koska yhdyskaapelin ja vuodonilmaisukaapelien liitoskohdissa esiintyvät heijastukset kartoitetaan ja tallennetaan vertailun kartoituksen ja tallennuksen aikana. Järjestelmä voidaan tämän jälkeen 35 ohjelmoida siten, että se ei ota huomioon näitä heijastumia määrittämällä kynnykset siten, että ne noudattavat liitoskohdissa tapahtuvien heijastusten aiheuttamaa aaltomuotoa 23 100616 tai heijastukset voidaan jättää huomioonottamatta tarkkailemalla vain niitä heijastuneen aaltomuodon näytteitä, jotka vastaavat vuodonilmaisukaapeleita 206 ja 210 ja jättämällä huomioonottamatta heijastuneen aaltomuodon muut osat.

5

Ylläkuvatun valossa on selvää, että keksintöön voidaan tehdä monia muutoksia ja modifikaatioita. Vaikka keksintöä on selostettu putkistojärjestelmän yhteydessä, sitä voidaan käyttää aina kun on tarpeellista todeta nestemäisen väli-10 aineen läsnäolo. Kaapeli voidaan esimerkiksi sijoittaa tie-tokonehuoneen lattiaan tai kellarin lattiaan vuotojen ilmaisemiseksi tai se voidaan sijoittaa esimerkiksi öljyputken tapaisen putken viereen putkesta maahan tapahtuvien vuotojen ilmaisemiseksi. Esillä olevan keksinnön käyttöä ei tarvitse 15 myöskään rajoittaa nesteisiin, koska kaasujen ja höyryjen tapaisten erilaisten väliaineiden läsnäolo voidaan mahdollisesti havaita ja paikallistaa kunhan vain niiden dielektri-nen vakio on riittävän erilainen kuin sen väliaineen (tavallisesti ilma), johon kaapeli on sijoitettu. Samoin voi olla 20 mahdollista ilmaista ja paikallistaa kaasuvuoto, esimerkiksi ilmavuoto nestemäiseen väliaineeseen. Voidaan siis todeta, että oheisten patenttivaatimusten rajoissa keksintöä voidaan käytännössä toteuttaa muullakin tavoin kuin yllä on selostettu .

25

Claims (10)

100616 24

1. Detektori väliaineen havaitsemiseksi ennalta määrätyllä alueella, johon detektoriin kuuluu mainitulle ennalta määrä- 5 tylle alueelle sijoitettavaksi sovitettu sähkökaapeli (16; 206, 210), välineet (142) pulssien siirtämiseksi mainittuun kaapeliin, ja välineet (160 jne.) kytkettyinä mainittuun kaapeliin mainittujen pulssien heijastumien vastaanottamiseksi kaapelista, joka detektori on, tunnettu: 10 välineistä (160) näytteiden ottamiseksi mainituista heijastuksista, joilla näytteenottovälineillä on otettavissa yksi tai muutamia näytteitä, verrattuna otettavien näytteiden kokonaislukumäärään, yhdestä heijastuksesta seuraten kunkin pulssin siirtämistä mainittuun kaapeliin (16; 206, 210), 15 jolloin kunakin aikana otettu mainittu näyte tai vastaavasti näytteet on siirretty ajassa eri määrän verrattuna viimeksi siirrettyyn pulssiin ja vastaten heijastuksen eri osaa tai vastaavasti eri osia; välineistä (164) mainittujen näytteiden tallentamiseksi 20 tarjoamaan tallennetun esityksen heijastuksesta; välineistä (164) kytkettynä mainittuihin näytteenottoväli-neisiin (160) seuraavien heijastuksien näytteiden vertaamiseksi mainittuihin talletettuihin näytteisiin ja muodostamaan väliaineen läsnäolon osoituksen mikäli seuraavien 25 heijastuksien näytteet eroavat mainituista talletetuista näytteistä ennalta määrätyn määrän; ja välineistä (164) seuraavan heijastuksen näytteiden tallentamiseksi, kun mainitut jälkimmäiset näytteet eroavat mainitusta aiemmin tallennetuista näytteistä ennalta määrätyn 30 määrän, määrittämään täten vuodonjälkeinen aaltomuoto seu-raavaa vertailua ja osoitusta varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen detektori, tunnet-t u siitä, että mainittu sähkökaapeli (16) sisältää ensim- 35 mäisen ja toisen johtimen (18, 20) ja väliainetta läpäisevän eristeen (22), joka erottaa mainitut johtimet. s 25 100616

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen detektori, tunnet-t u siitä, että mainittu eriste (22) sisältää lasikuituja.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen detektori, tunnet-5 t u siitä, että mainittu eriste (22) sisältää muovikuituja.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen detektori, tunnet-t u siitä, että mainittu kaapeli (16; 206, 210) on koaksiaalikaapeli . 10

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen detektori, tunnet-t u siitä, että mainittu ennalta määrätty määrä on vähäisempi heijastuksen niille osille, jotka vastaavat kaapelin (16; 206, 210) etäällä olevia osia kuin heijastuksen niille 15 osille, jotka vastaavat kaapelin lähellä olevia osia.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen detektori, tunnet-t u siitä, että siihen lisäksi sisältyy läpäisevä lisäkaa-peli (210) sijoitettuna toiseen ennalta määrättyyn tark- 20 kailtavaan alueeseen (200), ja välineet (208), jotka liittävät mainitun ensimmäisen ja toisen väliainetta läpäisevän kaapelin (206, 210).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen detektori, tunnet-25 t u siitä, että mainitut liitäntävälineet sisältävät väliainetta läpäisemättömän kaapelin (208).

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen detektori, tunnet-t u siitä, että mainittuihin näytteenottovälineisiin (160) 30 sisältyy välineet moninkertaisten näytteiden M ottamiseksi heijastetusta aaltomuodosta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen detektori, tunnet-t u siitä, että mainittu M näytettä on sijoitettu pitkin 35 aaltomuotoa etäisyydelle, joka vastaa 1/M kertaa kaapelin pituutta. 26 100616