PL218024B1 - Method and system for monitoring objects that are the source of the magnetic field - Google Patents
Method and system for monitoring objects that are the source of the magnetic fieldInfo
- Publication number
- PL218024B1 PL218024B1 PL391971A PL39197110A PL218024B1 PL 218024 B1 PL218024 B1 PL 218024B1 PL 391971 A PL391971 A PL 391971A PL 39197110 A PL39197110 A PL 39197110A PL 218024 B1 PL218024 B1 PL 218024B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- analog
- digital converter
- signal conditioning
- magnetic field
- components
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ monitorowania obiektów będących źródłem pola magnetycznego. Sposób i układ według wynalazku mają zastosowanie zwłaszcza w monitoringu podwodnym, jakkolwiek mogą być stosowane również na lądzie. Układ według wynalazku stanowi powtarzający się, z krotnością zależną od potrzeb, element detekcyjny tzw. magnetycznej linii ochrony, reagujący na środowiskowe zmiany pola magnetycznego, wywołane przez źródła pola rozproszonego (np. pojazdy, osoby wyposażone w ferromagnetyczne przedmioty lub urządzenia elektryczne itp.)The subject of the invention is a method and system for monitoring objects that are the source of the magnetic field. The method and system according to the invention are applicable especially to underwater monitoring, although they can also be used on land. The system according to the invention is a repeating, with a multiplicity depending on the needs, a detection element, the so-called magnetic line of protection, reacting to environmental changes in the magnetic field caused by stray field sources (e.g. vehicles, persons equipped with ferromagnetic objects or electrical devices, etc.)
Magnetyczna linia ochrony jest znanym systemem, złożonym z pewnej liczby elementów detekcyjnych, wykrywających zakłócenia w polu magnetycznym monitorowanego środowiska, skomunikowanych z jednostką sterującą i obrabiającą dane oraz wizualizującą zachodzące w tym środowisku zmiany.The magnetic line of protection is a known system consisting of a number of detecting elements detecting disturbances in the magnetic field of the monitored environment, communicating with the control and data processing unit and visualizing the changes taking place in this environment.
Znany sposób monitorowania obiektów będących źródłem pola magnetycznego, oparty na pomiarze składowych wektora pola magnetycznego, polega na tym, że porównuje się wartości dwóch poziomych składowych wektora natężenia pola magnetycznego, które mierzy się stosując kierunkowe, dwuosiowe magnetometry indukcyjne, zawarte w tworzących linię ochrony magnetycznej elementach detekcyjnych, przy czym każdy z tych elementów detekcyjnych dokładnie pozycjonuje się w polu geomagnetycznym tak, że magnetometrami mierzy się składowe równoległe do siebie, dzięki czemu odczyty z nich nadają się do bezpośredniego porównywania ze sobą w odpowiednim algorytmie detekcji.A known method of monitoring objects that are the source of the magnetic field, based on the measurement of the components of the magnetic field vector, consists in comparing the values of two horizontal components of the magnetic field intensity vector, which are measured using directional, biaxial induction magnetometers, contained in the elements forming the magnetic protection line. each of these detection elements is accurately positioned in the geomagnetic field so that the magnetometers measure the components parallel to each other, making the readings of them suitable for direct comparison with each other in the appropriate detection algorithm.
W sposobie według wynalazku wykorzystuje się trójosiowy magnetometr kierunkowy, którym mierzy się trzy składowe wektora natężenia pola magnetycznego w kartezjańskim układzie współrzędnych, na stałe związanym z elementem detekcyjnym (czyli układem według wynalazku), a konieczność pozycjonowania elementu detekcyjnego eliminuje się przez zastosowanie zintegrowanego z magnetometrem czujnika położenia, którym mierzy się przegłębienie, przechył i obrót układu w stosunku do składowych ziemskiego pola grawitacyjnego, co pozwala na określenie jego pozycji, a następnie przeliczenie wyników pomiaru składowych wektora natężenia pola magnetycznego na wartości we wspólnym dla wszystkich elementów detekcyjnych linii ochrony układzie współrzędnych związanym z kierunkami geograficznymi (północ-południe, wschód-zachód, kierunek wertykalny).In the method according to the invention, a three-axis directional magnetometer is used, which measures the three components of the magnetic field strength vector in a Cartesian coordinate system, permanently associated with the detection element (i.e. the system according to the invention), and the need to position the detection element is eliminated by using a sensor integrated with the magnetometer positions for measuring the trim, tilt and rotation of the system in relation to the components of the Earth's gravitational field, which allows to determine its position, and then convert the results of measuring the magnetic field intensity vector components into values in the coordinate system common for all detection elements of the protection line, related to geographic directions (north-south, east-west, vertical direction).
Jest to możliwe dzięki temu, że trójosiowym magnetometrem kierunkowym mierzy się trzy składowe wektora natężenia pola magnetycznego i z wyjścia tego magnetometru podaje się trzy sygnały napięciowe odpowiadające wartościom chwilowym zmierzonych składowych do trójkanałowego filtra składowych stałych, gdzie oddziela się trzy składowe stałe tych sygnałów i podaje bezpośrednio do trzech wejść przetwornika analogowo-cyfrowego a ich trzy składowe przemienne kieruje się do bloku kondycjonowania sygnałów, gdzie się je wzmacnia a po wzmocnieniu podaje również do trzech kolejnych wejść przetwornika analogowo-cyfrowego, w którym mierzy się i przetwarza wartości zmierzonych napięć w postać cyfrową i z którego podaje się je na wejście procesora sterującego, którym steruje się, na podstawie odczytanych w nim danych, zarówno wzmocnieniem bloku kondycjonowania sygnałów (według przyjętych kryteriów tak, aby dostosować sygnały napięcia przemiennego do zakresu pomiarowego przetwornika analogowo-cyfrowego), jak i przepływem danych z trójosiowego czujnika położenia, którym mierzy się położenie układu (elementu detekcyjnego) w ziemskim polu grawitacyjnym i z którego wynik pomiaru w postaci cyfrowej kieruje się do tego samego procesora sterującego, a stamtąd wraz z wynikami pomiarów napięciowych z przetwornika analogowo-cyfrowego, poprzez blok komunikacji zmieniający kody komunikacyjne i poprzez magistralę komunikacyjną do komputera głównego.It is possible due to the fact that three components of the magnetic field intensity vector are measured with the three-axis directional magnetometer and three voltage signals corresponding to the instantaneous values of the measured components are fed to the three-channel DC components filter, where the three constant components of these signals are separated and fed directly to three inputs of the analog-to-digital converter and their three alternating components are directed to the signal conditioning block, where they are amplified, and after amplification, it is also given to three successive inputs of the analog-to-digital converter, where the measured voltage values are measured and converted into digital form and from which they are fed to the input of the control processor, which is controlled, based on the data read in it, both with the amplification of the signal conditioning block (according to the adopted criteria, so as to adjust the AC voltage signals to the measuring range of the analog-to-digital converter) , as well as the data flow from the three-axis position sensor, which measures the position of the system (detection element) in the Earth's gravitational field and from which the measurement result in digital form is sent to the same control processor, and from there along with the voltage measurements from the analog-to-digital converter , through the communication block to change the communication codes, and through the communication bus to the host computer.
W komputerze głównym na podstawie dostarczonych mu chwilowych wartości sygnałów cyfrowych (po 9 parametrów z każdego elementu detekcyjnego - 3 dotyczące położenie elementu detekcyjnego i 6 odnoszących się do wartości składowych wektora pola magnetycznego) przelicza się wszystkie wartości składowych natężenia pola magnetycznego z poszczególnych elementów detekcyjnych linii ochrony na wartości w geograficznym układzie odniesienia wspólnym dla wszystkich elementów detekcyjnych tej linii.In the main computer, based on the instantaneous values of digital signals supplied to it (9 parameters from each detection element - 3 relating to the position of the detection element and 6 relating to the values of the magnetic field vector components), all values of the magnetic field intensity components from individual detection elements of the protection line are converted on the values in the geographic datum common to all detector elements of that line.
Przeliczenie tych wartości do wspólnego układu odniesienia umożliwia poprzez adaptacyjny algorytm detekcji wykrywanie zaburzeń pola magnetycznego związanego z lokalnym źródłem tego pola (np. obiekt ferromagnetyczny przekraczający linię ochrony).The conversion of these values to a common reference system enables, through an adaptive detection algorithm, the detection of magnetic field disturbances related to the local source of this field (e.g. a ferromagnetic object crossing the protection line).
PL 218 024 B1PL 218 024 B1
Znany układ, stanowiący element detekcyjny tzw. magnetycznej linii ochrony, zawiera: dwuosiowy kierunkowy magnetometr indukcyjny (mierzący zmiany wartości dwóch poziomych składowych wektora natężenia pola magnetycznego i generujący sygnały napięciowe proporcjonalne do tych zmian), procesor sterujący, sterowany z niego blok kondycjonowania sygnałów dostarczanych przez magnetometr, przetwornik analogowo-cyfrowy oraz zasilacz wewnętrzny połączony z głównym zasilaczem zewnętrznym, a także blok komunikacji połączony z zewnętrznym, głównym komputerem magnetycznej linii ochrony.The known system, which is a detection element, the so-called magnetic protection line, includes: a biaxial directional induction magnetometer (measuring changes in the value of two horizontal components of the magnetic field intensity vector and generating voltage signals proportional to these changes), a control processor, a block for conditioning signals supplied by a magnetometer, an analog-to-digital converter and a power supply unit controlled from it internal connected to the main external power supply, and also communication block connected to the external main computer of the magnetic protection line.
W układzie tym dwa wyjścia napięciowe magnetometru indukcyjnego są połączone poprzez blok kondycjonowania sygnałów z przyporządkowanymi im dwoma wejściami przetwornika analogowo-cyfrowego, którego wyjście jest połączone z wejściem procesora sterującego a ten, jednym ze swoich wyjść, jest połączony z blokiem kondycjonowania sygnałów, a innym - poprzez blok komunikacji - z zewnętrznym, głównym komputerem magnetycznej linii ochrony. Zasilacz układu jest połączony z głównym zasilaczem zewnętrznym linii ochrony.In this system, the two voltage outputs of the inductive magnetometer are connected through a signal conditioning block with the associated two analog-to-digital converter inputs, the output of which is connected to the input of the control processor, and the latter, with one of its outputs, is connected to the signal conditioning block, and to the other - via the communication block - with the external main computer of the magnetic line of protection. The system power supply is connected to the main external power supply of the protection line.
W układzie według wynalazku trzy napięciowe wyjścia trójosiowego magnetometru kierunkowego są połączone z przyporządkowanymi im trzema wejściami napięciowymi trójkanałowego filtru składowych stałych, którego trzy wyjścia napięciowe, dla składowych stałych, są połączone z przyporządkowanymi im wejściami przetwornika analogowo-cyfrowego bezpośrednio, zaś inne trzy jego wyjścia napięciowe, dla składowych zmiennych, są połączone z przyporządkowanymi im kolejnymi trzema wejściami tego przetwornika poprzez blok kondycjonowania sygnałów, z kolei wyjście przetwornika analogowo-cyfrowego jest połączone z wejściem procesora sterującego, który ma połączenie z blokiem kondycjonowania sygnałów służące do sterowania tym blokiem, jest też połączony z trójosiowym czujnikiem położenia rejestrującym parametry położenia elementu detekcyjnego, a poprzez blok komunikacji - z komputerem głównym magnetycznej linii ochrony. Zasilacz układu, dostarczający wszystkim jego elementom odpowiednie dla nich napięcie, jest połączony z zewnętrznym zasilaczem głównym magnetycznej linii ochrony, a także jest wyposażony w akumulator umożliwiający nieprzerwaną pracę układu w wypadku odłączenia zasilacza głównego.In the system according to the invention, the three voltage outputs of the three-axis directional magnetometer are connected to the associated three voltage inputs of the three-channel DC filter, whose three voltage outputs, for DC components, are connected directly to the inputs of the analog-to-digital converter, and the other three to its voltage outputs , for the variable components, they are connected to the associated three consecutive inputs of this converter through the signal conditioning block, while the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the control processor, which has a connection to the signal conditioning block for controlling this block, is also connected with a three-axis position sensor recording the position parameters of the detection element, and through the communication block - with the main computer of the magnetic protection line. The power supply of the system, supplying all its elements with the appropriate voltage for them, is connected to the external main power supply of the magnetic protection line, and is also equipped with a battery that allows uninterrupted operation of the system in the event of disconnection of the main power supply.
Rozwiązanie według wynalazku pozwala na wyeliminowanie kłopotliwego pozycjonowania elementów detekcyjnych, co podnosi mobilność magnetycznej linii ochrony umożliwiając nieskomplikowaną i szybką instalację jej segmentów. Jest to korzystne zwłaszcza wówczas, gdy czas trwania ochrony ma być krótki, szczególnie w środowisku wodnym.The solution according to the invention allows to eliminate the troublesome positioning of the detection elements, which increases the mobility of the magnetic protection line, enabling simple and quick installation of its segments. This is advantageous especially when the duration of the protection is to be short, especially in an aquatic environment.
Sposób i układ monitorowania obiektów będących źródłem pola magnetycznego według wynalazku są bliżej objaśnione w oparciu o rysunek, który przedstawia schemat blokowy przykładu wykonania układu według wynalazku w powiązaniu z zewnętrznymi względem niego elementami magnetycznej linii ochrony.The method and system for monitoring objects that are the source of the magnetic field according to the invention are explained in more detail on the basis of a drawing which shows a block diagram of an embodiment of the system according to the invention in conjunction with elements of the magnetic protection line external to it.
Sposób według wynalazku w przedstawionym na rysunku przykładzie wykonania charakteryzuje się tym, że wykorzystuje się trójosiowy magnetometr kierunkowy 1, którym mierzy się trzy składowe wektora natężenia pola magnetycznego (w układzie współrzędnych na stałe związanym z elementem detekcyjnym) i z wyjścia tego magnetometru podaje się trzy sygnały napięciowe odpowiadające wartościom chwilowym zmierzonych składowych do trójkanałowego filtra składowych stałych 2, gdzie oddziela się trzy składowe stałe tych sygnałów i podaje bezpośrednio do trzech wejść przetwornika analogowo-cyfrowego 4 a ich trzy składowe przemienne kieruje się do bloku kondycjonowania sygnałów 3, gdzie się je wzmacnia i skąd po wzmocnieniu podaje również do trzech kolejnych wejść przetwornika analogowo-cyfrowego 4, w którym mierzy się i przetwarza wartości zmierzonych napięć w postać cyfrową i z którego podaje się je na wejście procesora sterującego 5, którym steruje się, na podstawie odczytanych w nim danych, zarówno wzmocnieniem bloku kondycjonowania sygnałów 3, jak i przepływem danych z trójosiowego czujnika położenia 6, którym mierzy się położenie układu (elementu detekcyjnego) w ziemskim polu grawitacyjnym i z którego wynik pomiaru w postaci cyfrowej kieruje się do tego samego procesora sterującego 5, a stamtąd wraz z wynikami pomiarów napięciowych pochodzących z przetwornika analogowo-cyfrowego 4, poprzez blok komunikacji 7 i magistralę komunikacyjną 11 do komputera głównego 10.The method according to the invention, in the embodiment shown in the drawing, is characterized in that a three-axis directional magnetometer 1 is used, which measures three components of the magnetic field intensity vector (in the coordinate system permanently associated with the detection element) and three voltage signals are supplied to the output of this magnetometer. corresponding to the instantaneous values of the measured components to the three-channel DC components filter 2, where the three DC components of these signals are separated and fed directly to the three inputs of the analog-to-digital converter 4 and their three alternating components are directed to the signal conditioning block 3, where they are amplified and from where after amplification, it also gives to three successive inputs of the analog-to-digital converter 4, in which the measured voltage values are measured and converted into digital form and from which they are fed to the input of the control processor 5, which is controlled, based on the data read in it, both from power of the signal conditioning block 3, as well as the data flow from the three-axis position sensor 6, which measures the position of the system (detection element) in the Earth's gravitational field and from which the measurement result in digital form is sent to the same control processor 5, and from there together with the results voltage measurements from the analog-to-digital converter 4, through the communication block 7 and the communication bus 11 to the main computer 10.
W przedstawionym na rysunku przykładzie wykonania układu według wynalazku trzy napięciowe wyjścia trójosiowego magnetometru kierunkowego 1 są połączone z przyporządkowanymi im trzema wejściami napięciowymi trójkanałowego filtru składowych stałych 2, którego trzy wyjścia napięciowe, dla składowych stałych, są połączone z przyporządkowanymi im wejściami przetwornika analogowo-cyfrowego 4 bezpośrednio, zaś inne trzy jego wyjścia napięciowe, dla składowych zmiennych, są połączone z przyporządkowanymi im kolejnymi trzema wejściami tego przetwornika poprzez blokIn the illustrated embodiment of the circuit according to the invention, the three voltage outputs of the three-axis directional magnetometer 1 are connected to the associated three voltage inputs of the three-channel DC filter 2, the three voltage outputs of which, for DC components, are connected to the inputs of the analog-to-digital converter 4 assigned to them. directly, while its other three voltage outputs, for variable components, are connected to the next three inputs of this converter assigned to them through the block
PL 218 024 B1 kondycjonowania sygnałów 3, z kolei wyjście przetwornika analogowo-cyfrowego 4 jest połączone z wejściem procesora sterującego 5, który ma połączenie z blokiem kondycjonowania sygnałów 3, jest też połączony z trójosiowym czujnikiem położenia 6, a poprzez blok komunikacji 7 - z komputerem głównym magnetycznej linii ochrony 10.In turn, the output of the analog-to-digital converter 4 is connected to the input of the control processor 5, which is connected to the signal conditioning block 3, is also connected to the three-axis position sensor 6, and via communication block 7 to the computer main magnetic protection line 10.
Zasilacz układu 8, zasilający wszystkie jego elementy, jest połączony z zewnętrznym zasilaczem głównym magnetycznej linii ochrony 9. Ponadto zasilacz 8 zawiera akumulator umożliwiający nieprzerwaną pracę układu w wypadku odłączenia głównego zasilacza 9.The power supply of the system 8, supplying all its components, is connected to the external main power supply of the magnetic protection line 9. Moreover, the power supply 8 comprises a battery enabling uninterrupted operation of the system in the event of disconnection of the main power supply 9.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL391971A PL218024B1 (en) | 2010-07-27 | 2010-07-27 | Method and system for monitoring objects that are the source of the magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL391971A PL218024B1 (en) | 2010-07-27 | 2010-07-27 | Method and system for monitoring objects that are the source of the magnetic field |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL391971A1 PL391971A1 (en) | 2012-01-30 |
PL218024B1 true PL218024B1 (en) | 2014-09-30 |
Family
ID=45510297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL391971A PL218024B1 (en) | 2010-07-27 | 2010-07-27 | Method and system for monitoring objects that are the source of the magnetic field |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
PL (1) | PL218024B1 (en) |
-
2010
- 2010-07-27 PL PL391971A patent/PL218024B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL391971A1 (en) | 2012-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sun et al. | Noncontact operation-state monitoring technology based on magnetic-field sensing for overhead high-voltage transmission lines | |
CN103080755B (en) | Current sensor | |
CN102870013B (en) | Detection of a metal or magnetic object | |
KR101654662B1 (en) | Magnetoresistive sensor and gradiometer | |
US9217782B2 (en) | Method for measuring current in an electric network | |
CN107121655B (en) | Non-orthogonal angle measuring device and method for magnetic field cancellation coil of non-shielding SERF atomic magnetometer | |
US10295616B2 (en) | Magnetic field imaging system | |
US10126334B2 (en) | Active RFID asset tracking tag with current-sensing cable clamp | |
CN206515387U (en) | Current sensing means and current detecting system | |
US20150302288A1 (en) | Active RFID Asset Tracking Tag with Current-Sensing Cable Clamp | |
JP2019536052A (en) | Motor current sensing | |
CN108205077A (en) | Current sensing means, current detecting system and electric current detecting method | |
Včelák et al. | Precise magnetic sensors for navigation and prospection | |
JP2010118553A (en) | Phase correction type active magnetic shield device | |
CN105699764A (en) | Hall-sensor-based electric energy meter | |
CN109917172A (en) | Method, device and system for measuring potential of wire | |
CN112986648A (en) | Long straight conductor current measuring method and system | |
CN110412339B (en) | Current measuring device and method for power system | |
PL218024B1 (en) | Method and system for monitoring objects that are the source of the magnetic field | |
CN109716072A (en) | Inductance type transducer equipment | |
Rosner et al. | Magnetic field sensor for UAV power line acquisition and tracking | |
CN109100664A (en) | A kind of measurement method of space small magnetic field | |
US9816838B2 (en) | Magnetoresistive angle sensor with linear sensor elements | |
CN113866478A (en) | Stray current measuring method, device, equipment and system | |
Botero-Valencia et al. | Development of an Inertial Measurement Unit (IMU) with datalogger and geopositioning for mapping the Earth’s magnetic field |