RU138801U1

RU138801U1 - MAGNETIC DEFECTOSCOPE FOR THE CONTROL OF METAL PIPELINES

Info

Publication number: RU138801U1
Application number: RU2013113258/28U
Authority: RU
Inventors: Валерий Михайлович Саксон; Андрей Борисович СЕРГЕЕВ; Александр Борисович ПРОКАЗИН; Андрей Евгеньевич КУРАШВИЛИ; Дмитрий Александрович СКОКОВ
Original assignee: Валерий Михайлович Саксон
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Магнитный дефектоскоп для контроля металлических трубопроводов, содержащий первый, второй и третий преобразователи магнитного поля, содержащие не менее двух датчиков магнитного поля, первый, второй и третий программно-управляемые аттенюаторы, стабилизированный источник постоянного тока, первый, второй и третий усилители, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), контроллер, блок отображения информации, блок памяти, блок пространственной привязки, блок акселерометров и блок формирования управляющего сигнала, датчики магнитного поля первого, второго и третьего преобразователей магнитного поля установлены вдоль взаимно перпендикулярных осей соответственно X, Y, Z, где ось Х лежит в горизонтальной плоскости и перпендикулярна продольной оси трубопровода, ось Y лежит в горизонтальной плоскости и перпендикулярна оси X, ось Z перпендикулярна осям Х и Y, при этом стабилизированный источник постоянного тока соединен с первым, вторым и третьим преобразователями магнитного поля, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого, второго и третьего программно-управляемых аттенюаторов, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим усилителями, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами АЦП, первый, второй и третий выходы контроллера соединены со вторыми входами соответственно первого, второго и третьего программно-управляемых аттенюаторов, блок пространственной привязки соединен с первым входом контроллера, второй вход которого соединен с блоком акселерометров, пятый выход контроллера соединен с блоком памяти, отличающийся тем, что дополнитеA magnetic flaw detector for monitoring metal pipelines, containing the first, second and third magnetic field transducers containing at least two magnetic field sensors, the first, second and third software-controlled attenuators, a stabilized DC source, the first, second and third amplifiers, analog-digital converter (ADC), controller, information display unit, memory unit, spatial reference unit, accelerometer unit and control signal generating unit, magnetic field sensors The first, second and third magnetic field transducers are installed along the mutually perpendicular axes X, Y, Z, respectively, where the X axis lies in the horizontal plane and is perpendicular to the longitudinal axis of the pipeline, the Y axis lies in the horizontal plane and perpendicular to the X axis, the Z axis is perpendicular to the X and Y, wherein the stabilized DC source is connected to the first, second, and third magnetic field transducers, the outputs of which are connected to the first inputs of the first, second, and third software control attenuators, the outputs of which are connected respectively to the first, second and third amplifiers, the outputs of which are connected to the first, second and third inputs of the ADC, the first, second and third outputs of the controller are connected to the second inputs of the first, second and third program-controlled attenuators, the spatial reference unit is connected to the first input of the controller, the second input of which is connected to the accelerometer unit, the fifth output of the controller is connected to the memory unit, characterized in that

Description

Полезная модель относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использована при дефектоскопическом контроле состояния (участков напряженно-деформированного состояния металла трубопровода, нарушения целостности трубопровода и изоляционного покрытия и т.п.) нефте- и газопроводов, а также других подводных и/или подземных металлических трубопроводов.The utility model relates to the field of instrumentation and can be used for flaw inspection of the state (sections of the stress-strain state of the metal of the pipeline, violation of the integrity of the pipeline and insulation coating, etc.) of oil and gas pipelines, as well as other underwater and / or underground metal pipelines.

Известно устройство для бесконтактного выявления наличия и местоположения дефектов металлического трубопровода, содержащее систему датчиков магнитного поля, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок генерации и деления частоты, блок управления, клавиатуру, блок отображения информации, блок абсолютной географической привязки, блок памяти, блок акселерометров, блок усиления сигналов датчиков магнитного поля, блок аналогового вычитания и блок питания датчиков магнитного поля, при этом выход блока генерации и деления частоты соединен с первым входом АЦП, первый выход блока управления соединен со входом блока памяти, выход клавиатуры соединен с третьим входом блока управления, выход блока питания датчиков магнитного поля соединен со входом системы датчиков магнитного поля, выход которой соединен с первым входом блока усиления сигналов датчиков магнитного поля, к первому выходу блока усиления сигналов датчиков магнитного поля подсоединен второй вход АЦП, к третьему входу которого подсоединен выход блока аналогового вычитания, ко входу которого подключен второй выход блока усиления сигналов датчиков, выход АЦП подключен к первому входу блока управления, ко второму входу которого подключен выход блока абсолютной географической привязки, к четвертому входу блока управления подсоединен выход блока акселераторов, а второй выход блока управления соединен со входом блока отображения информации; в качестве датчиков магнитного поля использованы магниторезисторы, при этом блок питания датчиков магнитного поля выполнен в виде стабилизированного источника постоянного тока, RU 86015 U1.A device is known for non-contact detection of the presence and location of defects in a metal pipeline, comprising a system of magnetic field sensors, an analog-to-digital converter (ADC), a frequency generation and division unit, a control unit, a keyboard, an information display unit, an absolute geographical reference unit, a memory unit, a unit accelerometers, a unit for amplifying the signals of the magnetic field sensors, an analog subtraction unit and a power supply unit for the magnetic field sensors, while the output of the frequency generation and division unit is connected with the first input of the ADC, the first output of the control unit is connected to the input of the memory unit, the keyboard output is connected to the third input of the control unit, the output of the power supply of the magnetic field sensors is connected to the input of the magnetic field sensor system, the output of which is connected to the first input of the magnetic field sensor signal amplification unit , the second input of the ADC is connected to the first output of the amplification block of the signals of the magnetic field sensors, the output of the analog subtraction unit is connected to the third input of which the second output is connected amplification unit sensor signal, the ADC output is connected to the first input of the control unit, to the second input of which is connected to the output of the absolute geographical reference block to the fourth input of the control unit is connected output accelerator block and the second output of the control unit is connected to the input unit displaying information; magnetoresistors were used as magnetic field sensors, while the power supply of the magnetic field sensors is made in the form of a stabilized direct current source, RU 86015 U1.

Недостатком данного технического решения является возможность измерения только двух компонент магнитного поля трубопровода, а именно, по продольной оси трубопровода (оси Y) и по вертикальной оси (оси Z). Неполная картина магнитного поля обусловливает существенные погрешности результатов дефектоскопии.The disadvantage of this technical solution is the ability to measure only two components of the magnetic field of the pipeline, namely, along the longitudinal axis of the pipeline (Y axis) and along the vertical axis (Z axis). The incomplete picture of the magnetic field causes significant errors in the results of flaw detection.

Известен также магнитный дефектоскоп для контроля подземных металлических трубопроводов без вскрытия грунта, содержащий первый и второй преобразователи магнитного поля, первый преобразователь магнитного поля содержит не менее двух датчиков магнитного поля, которые установлены вдоль оси трубопровода, второй преобразователь магнитного поля содержит не менее двух датчиков магнитного поля, которые установлены вдоль линии, перпендикулярной продольной оси трубопровода и поверхности грунта, контроллер с клавиатурой, блок отображения информации, первый и второй усилители, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый и второй программно управляемые аттенюаторы, блок аналогового вычитания, блок питания преобразователей магнитного поля, промежуточный блок памяти, блок пространственной привязки, блок памяти и блок акселерометров, преобразователи магнитного поля расположены над поверхностью грунта над трубопроводом, при этом первый выход блока питания преобразователей магнитного поля соединен со входом первого преобразователя магнитного поля, второй его выход соединен со входом второго преобразователя магнитного поля, первый выход второго усилителя соединен со вторым входом блока аналогового вычитания, первый вход которого соединен с первым выходом первого усилителя, первый вход которого соединен с выходом первого программно управляемого аттенюатора, вход которого соединен с выходом первого преобразователя магнитного поля, первый выход блока аналогового вычитания соединен с первым входом промежуточного блока памяти, а второй его выход соединен с четвертым входом промежуточного блока памяти, выход которого соединен со входом АЦП, второй выход первого усилителя соединен со вторым входом промежуточного блока памяти, третий вход которого соединен со вторым выходом второго усилителя, первый выход контроллера соединен со вторым входом первого программно управляемого аттенюатора, третий выход контроллера соединен со вторым входом второго программно управляемого аттенюатора, первый вход которого соединен с выходом второго преобразователя магнитного поля, а выход соединен со входом второго усилителя, третий вход контроллера соединен с выходом блока акселерометров, четвертый выход контроллера соединен со входом блока памяти, второй вход контроллера соединен с выходом блока пространственной привязки, выход АЦП соединен с первым входом контроллера, выход клавиатуры соединен с четвертым входом контроллера, второй выход контроллера соединен со входом блока отображения информации; в качестве датчиков магнитного поля использованы магниторезисторы, при этом блок питания преобразователей магнитного поля выполнен в виде стабилизированного источника постоянного тока, RU 86316 U1.Also known is a magnetic flaw detector for monitoring underground metal pipelines without opening the ground, containing the first and second magnetic field transducers, the first magnetic field transducer contains at least two magnetic field sensors that are installed along the axis of the pipeline, the second magnetic field transducer contains at least two magnetic field sensors that are installed along a line perpendicular to the longitudinal axis of the pipeline and the soil surface, a controller with a keyboard, display unit inf formations, first and second amplifiers, analog-to-digital converter (ADC), first and second programmable attenuators, an analog subtraction unit, a power supply for magnetic field converters, an intermediate memory unit, a spatial reference unit, a memory unit and an accelerometer unit, magnetic field converters are located above the ground surface above the pipeline, while the first output of the power supply unit of the magnetic field transducers is connected to the input of the first magnetic field transducer, its second output is connected with the input of the second magnetic field converter, the first output of the second amplifier is connected to the second input of the analog subtraction unit, the first input of which is connected to the first output of the first amplifier, the first input of which is connected to the output of the first programmatically controlled attenuator, the input of which is connected to the output of the first magnetic field converter, the first output of the analog subtraction unit is connected to the first input of the intermediate memory unit, and its second output is connected to the fourth input of the intermediate memory unit, output which is connected to the input of the ADC, the second output of the first amplifier is connected to the second input of the intermediate memory unit, the third input of which is connected to the second output of the second amplifier, the first output of the controller is connected to the second input of the first software-controlled attenuator, the third output of the controller is connected to the second input of the second software controlled attenuator, the first input of which is connected to the output of the second magnetic field converter, and the output is connected to the input of the second amplifier, the third input of the controller is connected is connected to the output of the accelerometer unit, the fourth controller output is connected to the input of the memory unit, the second controller input is connected to the output of the spatial reference unit, the ADC output is connected to the first controller input, the keyboard output is connected to the fourth controller input, the second controller output is connected to the input of the information display unit ; magnetoresistors were used as magnetic field sensors, while the power supply unit of the magnetic field converters is made in the form of a stabilized direct current source, RU 86316 U1.

Данное техническое решение обеспечивает некоторое повышение точности определения состояния трубопровода за счет уменьшения влияния внешних помех, а также снижения собственных помех устройства, однако оно сохраняет все недостатки описанного выше аналога, поскольку измерение магнитного поля трубопровода осуществляется только по двум осям - Y и Z.This technical solution provides a slight increase in the accuracy of determining the state of the pipeline by reducing the influence of external noise, as well as reducing its own noise, however it retains all the disadvantages of the analogue described above, since the magnetic field of the pipeline is measured only along two axes - Y and Z.

Известен также магнитный дефектоскоп для контроля металлических трубопроводов без вскрытия грунта, содержащий первый и второй преобразователи магнитного поля, первый преобразователь магнитного поля содержит не менее двух датчиков магнитного поля в виде магниторезисторов, второй преобразователь магнитного поля содержит не менее двух датчиков магнитного поля в виде магниторезисторов, датчики магнитного поля первого и второго преобразователей магнитного поля установлены вдоль взаимно перпендикулярных линий, контроллер с клавиатурой, блок отображения информации, первый и второй усилители, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый и второй программно управляемые аттенюаторы, блок аналогового вычитания, стабилизированный источник постоянного тока, промежуточный блок памяти, блок пространственной привязки, блок памяти и блок акселерометров, преобразователи магнитного поля расположены над поверхностью грунта над трубопроводом, при этом первый выход стабилизированного источника постоянного тока соединен со входом первого преобразователя магнитного поля, второй его выход соединен со входом второго преобразователя магнитного поля, первый выход второго усилителя соединен со вторым входом блока аналогового вычитания, первый вход которого соединен с первым выходом первого усилителя, первый вход которого соединен с выходом первого программно управляемого аттенюатора, вход которого соединен с выходом первого преобразователя магнитного поля, первый выход блока аналогового вычитания соединен с первым входом промежуточного блока памяти, а второй его выход соединен с четвертым входом промежуточного блока памяти, выход которого соединен со входом АЦП, второй выход первого усилителя соединен со вторым входом промежуточного блока памяти, третий вход которого соединен со вторым выходом второго усилителя, первый выход контроллера соединен со вторым входом первого программно управляемого аттенюатора, третий выход контроллера соединен со вторым входом второго программно управляемого аттенюатора, первый вход которого соединен с выходом второго преобразователя магнитного поля, а выход соединен со входом второго усилителя, третий вход контроллера соединен с выходом блока акселерометров, четвертый выход контроллера соединен со входом блока памяти, второй вход контроллера соединен с выходом блока пространственной привязки, выход АЦП соединен с первым входом контроллера, выход клавиатуры соединен с четвертым входом контроллера, второй выход контроллера соединен со входом блока отображения информации; устройство дополнительно содержит третий преобразователь магнитного поля, который содержит не менее двух датчиков магнитного поля в виде магниторезисторов, которые установлены вдоль линии, перпендикулярной линиям, вдоль которых расположены датчики первого и второго преобразователей магнитного поля, третий программно управляемый аттенюатор, третий усилитель и блок формирования управляющего сигнала, при этом третий выход стабилизированного источника постоянного тока соединен со входом третьего преобразователя магнитного поля, выход которого соединен со входом третьего программно управляемого аттенюатора, выход которого соединен со входом третьего усилителя, выход которого соединен с третьим входом блока аналогового вычитания, третий выход которого соединен со входом блока формирования управляющего сигнала, выход которого соединен с системой управления носителем магнитного дефектоскопа, RU 108846 U1.Also known is a magnetic flaw detector for monitoring metal pipelines without opening the soil, containing the first and second magnetic field transducers, the first magnetic field transducer contains at least two magnetic field sensors in the form of magnetoresistors, the second magnetic field transducer contains at least two magnetic field sensors in the form of magnetoresistors, magnetic field sensors of the first and second magnetic field transducers are installed along mutually perpendicular lines, a controller with a keyboard , information display unit, first and second amplifiers, analog-to-digital converter (ADC), first and second programmable attenuators, analog subtraction unit, stabilized direct current source, intermediate memory unit, spatial reference unit, memory unit and accelerometer unit, magnetic converters the fields are located above the soil surface above the pipeline, while the first output of the stabilized DC source is connected to the input of the first magnetic field transducer, second its first output is connected to the input of the second magnetic field converter, the first output of the second amplifier is connected to the second input of the analog subtraction unit, the first input of which is connected to the first output of the first amplifier, the first input of which is connected to the output of the first programmatically controlled attenuator, the input of which is connected to the output of the first magnetic field transducer, the first output of the analog subtraction unit is connected to the first input of the intermediate memory unit, and its second output is connected to the fourth input intermediate memory block, the output of which is connected to the input of the ADC, the second output of the first amplifier is connected to the second input of the intermediate memory block, the third input of which is connected to the second output of the second amplifier, the first output of the controller is connected to the second input of the first programmatically controlled attenuator, the third output of the controller is connected to the second input of the second software-controlled attenuator, the first input of which is connected to the output of the second magnetic field transducer, and the output is connected to the input of the second amplifier, the third input the controller is connected to the output of the accelerometer unit, the fourth output of the controller is connected to the input of the memory unit, the second input of the controller is connected to the output of the spatial reference unit, the ADC output is connected to the first input of the controller, the keyboard output is connected to the fourth input of the controller, the second output of the controller is connected to the input of the display unit information; the device further comprises a third magnetic field transducer, which contains at least two magnetic field sensors in the form of magnetoresistors that are installed along a line perpendicular to the lines along which the sensors of the first and second magnetic field transducers are located, a third software-controlled attenuator, a third amplifier and a control unit signal, while the third output of the stabilized DC source is connected to the input of the third magnetic field converter, which is connected to the input of the third software-controlled attenuator, the output of which is connected to the input of the third amplifier, the output of which is connected to the third input of the analog subtraction unit, the third output of which is connected to the input of the control signal generating unit, the output of which is connected to the control system of the magnetic flaw detector carrier, RU 108846 U1.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.This technical solution was made as a prototype of this utility model.

Устройство-прототип обеспечивает измерение магнитного поля для осуществления дефектоскопии только по осям Y и Z. Измерение данным устройством магнитного поля по оси Х обеспечивают только определение местоположения дефектоскопа относительно продольной оси трубопровода и выработки управляющего сигнала для компенсации отклонения дефектоскопа от продольной оси трубопровода. Это обусловлено тем, что чувствительность канала измерений по оси Х для определения местоположения дефектоскопа должна быть в десятки раз ниже, нежели чувствительность каналов измерений по осям Y и Z для осуществления дефектоскопии, поскольку при высокой чувствительности канала измерений на выработку управляющего сигнала будут влиять не только отклонения положения дефектоскопа от продольной оси трубопровода, но также дефекты трубопровода, в том числе и незначительные. Таким образом, устройство-прототип позволяет осуществлять дефектоскопию с использованием измерений магнитного поля только по двум осям, это вносит существенные погрешности в результаты дефектоскопии.The prototype device provides a magnetic field measurement for flaw detection only along the Y and Z axes. Measurement of a magnetic field by this device on the X axis only provides the location of the flaw detector relative to the longitudinal axis of the pipeline and the generation of a control signal to compensate for the defect detector deviation from the longitudinal axis of the pipeline. This is due to the fact that the sensitivity of the measurement channel along the X axis for determining the location of the flaw detector should be ten times lower than the sensitivity of the measurement channels along the Y and Z axes for flaw detection, since with a high sensitivity of the measurement channel, not only deviations flaw detector positions from the longitudinal axis of the pipeline, but also pipeline defects, including minor ones. Thus, the prototype device allows for flaw detection using magnetic field measurements along only two axes, this introduces significant errors in the results of flaw detection.

Кроме того, при поворотах трубопровода устройство-прототип не учитывает изменения влияния магнитного поля Земли на результаты измерений, что вносит дополнительную погрешность.In addition, when turning the pipeline, the prototype device does not take into account changes in the influence of the Earth's magnetic field on the measurement results, which introduces an additional error.

Задачей настоящей полезной модели является повышение точности результатов за счет использования для дефектоскопии измерений магнитного поля по трем взаимно перпендикулярным осям - X, Y, Z, а также учета изменения влияния магнитного поля Земли при изменении направления трубопровода.The objective of this utility model is to increase the accuracy of the results by using magnetic field measurements for flaw detection along three mutually perpendicular axes - X, Y, Z, as well as taking into account changes in the influence of the Earth's magnetic field with a change in the direction of the pipeline.

Согласно полезной модели в магнитном дефектоскопе для контроля металлических трубопроводов, содержащем первый, второй и третий преобразователи магнитного поля, содержащие не менее двух датчиков магнитного поля, первый, второй и третий программно управляемые аттенюаторы, стабилизированный источник постоянного тока, первый, второй и третий усилители, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), контроллер, блок отображения информации, блок памяти, блок пространственной привязки, блок акселерометров и блок формирования управляющего сигнала, датчики магнитного поля первого, второго и третьего преобразователей магнитного поля установлены вдоль взаимно-перпендикулярных осей, соответственно, X, Y, Z, где ось Х лежит в горизонтальной плоскости и перпендикулярна продольной оси трубопровода, ось Y лежит в горизонтальной плоскости и перпендикулярна оси X, ось Z перпендикулярна осям Х и Y, при этом стабилизированный источник постоянного тока соединен с первым, вторым и третьим преобразователями магнитного поля, выходы которых соединены с первыми входами, соответственно, первого, второго и третьего программно управляемых аттенюаторов, выходы которых соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим усилителями, выходы которых соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим входами АЦП, первый, второй и третий выходы контроллера соединены со вторыми входами, соответственно, первого, второго и третьего программно-управляемых аттенюаторов, блок пространственной привязки соединен с первым входом контроллера, второй вход которого соединен с блоком акселерометров, пятый выход контроллера соединен с блоком памяти, дополнительно содержит четвертый преобразователь магнитного поля, четвертый программно управляемый аттенюатор, четвертый усилитель, блок цифрового вычитания и цифровой магнитный компас, при этом вход четвертого преобразователя магнитного поля соединен со стабилизированным источником постоянного тока, а его выход соединен с первым входом четвертого программно управляемого аттенюатора, выход которого соединен со входом четвертого усилителя, выход которого соединен с четвертым входом АЦП, выход которого соединен со входом блока цифрового вычитания, первый выход которого соединен со входом блока формирования управляющего сигнала, а второй выход соединен с третьим входом контроллера, четвертый вход которого соединен с выходом цифрового магнитного компаса.According to a utility model in a magnetic flaw detector for monitoring metal pipelines, containing the first, second and third magnetic field transducers containing at least two magnetic field sensors, the first, second and third software-controlled attenuators, a stabilized DC source, the first, second and third amplifiers, analog-to-digital converter (ADC), controller, information display unit, memory unit, spatial reference unit, accelerometer unit and control signal generating unit a) the magnetic field sensors of the first, second and third magnetic field transducers are installed along mutually perpendicular axes, respectively, X, Y, Z, where the X axis lies in the horizontal plane and is perpendicular to the longitudinal axis of the pipeline, the Y axis lies in the horizontal plane and perpendicular to the axis X, the Z axis is perpendicular to the X and Y axes, while the stabilized DC source is connected to the first, second and third magnetic field transducers, the outputs of which are connected to the first inputs, respectively, of the first, second of the first and third software-controlled attenuators, the outputs of which are connected, respectively, with the first, second and third amplifiers, the outputs of which are connected, respectively, with the first, second and third inputs of the ADC, the first, second and third outputs of the controller are connected with the second inputs, respectively, the first, second and third software-controlled attenuators, the spatial reference unit is connected to the first input of the controller, the second input of which is connected to the accelerometer unit, the fifth output of the controller is connected to the memory unit and further comprises a fourth magnetic field transducer, a fourth software-controlled attenuator, a fourth amplifier, a digital subtraction unit and a digital magnetic compass, wherein the input of the fourth magnetic field transducer is connected to a stabilized DC source, and its output is connected to the first input of the fourth program-controlled attenuator the output of which is connected to the input of the fourth amplifier, the output of which is connected to the fourth input of the ADC, the output of which is connected to the input of the qi block rovogo subtraction, a first output connected to the input unit generating a control signal and a second output controller coupled to the third input, a fourth input coupled to an output of the digital magnetic compass.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed one, which allows us to conclude that the utility model meets the criterion of “Novelty”.

Реализация отличительных признаков полезной модели обусловливает важные новые свойства (технический результат) объекта.The implementation of the distinguishing features of the utility model determines important new properties (technical result) of the object.

Дефектоскопия осуществляется в пространственной системе координат - X, Y, Z, измерения магнитного поля трубопровода производятся по трем взаимно перпендикулярным осям, что позволяет определить полный вектор магнитной индукции. Это существенно повышает точность и достоверность дефектоскопии, позволяет выявлять даже незначительные дефекты на начальной стадии их развития. Наличие цифрового магнитного компаса в дефектоскопе впервые позволяет учитывать изменения влияния магнитного поля Земли на результаты измерений.Flaw detection is carried out in a spatial coordinate system - X, Y, Z, the magnetic field of the pipeline is measured along three mutually perpendicular axes, which allows you to determine the full vector of magnetic induction. This significantly increases the accuracy and reliability of flaw detection, allows you to identify even minor defects at the initial stage of their development. The presence of a digital magnetic compass in a flaw detector for the first time allows you to take into account changes in the influence of the Earth's magnetic field on the measurement results.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:The essence of the utility model is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - блок-схема устройства;figure 1 is a block diagram of a device;

на фиг.2 - схема размещения преобразователей магнитного поля.figure 2 - layout of magnetic field converters.

Магнитный дефектоскоп для контроля металлического трубопровода 1, в данном примере, подземного, находится над поверхностью 2 грунта. В случае подводного трубопровода дефектоскоп находится под водой в зоне трубопровода 1. Устройство содержит первый преобразователь 3, второй преобразователь 9 и третий преобразователь 19 магнитного поля. Преобразователи 3, 9 и 19 содержат не менее двух датчиков магнитного поля, в конкретном примере два датчика, в качестве которых использованы магниторезисторы, в частности, типа НМС 1053 фирмы HONEYWELL.A magnetic flaw detector for monitoring a metal pipe 1, in this example, underground, is located above the surface 2 of the soil. In the case of an underwater pipeline, the flaw detector is under water in the zone of pipeline 1. The device contains a first transducer 3, a second transducer 9 and a third magnetic field transducer 19. Converters 3, 9 and 19 contain at least two magnetic field sensors, in a specific example two sensors, which are used magnetoresistors, in particular, type NMS 1053 from HONEYWELL.

Магниторезисторы первого преобразователя 3 установлены вдоль линии 28, параллельной заданному направлению движения вдоль продольной 29 трубопровода 1. Магниторезисторы второго преобразователя 9 установлены вдоль линии 30, перпендикулярной продольной оси 29 трубопровода 1 и линии 28. Магниторезисторы третьего преобразователя 19 установлены вдоль линии 31, перпендикулярной линиям 28 и 30. Контроллер 4 представляет собой процессор КНПС.467441.001. С пятым входом контроллера 4 соединен выход клавиатуры 5. В конкретном примере использована клавиатура НИК0.467126.061. Блок 6 отображения информации представляет собой жидкокристаллическую матрицу LM4228.The magnetoresistors of the first transducer 3 are installed along a line 28 parallel to a given direction of movement along the longitudinal 29 of the pipeline 1. The magnetoresistors of the second transducer 9 are installed along the line 30 perpendicular to the longitudinal axis 29 of the pipeline 1 and line 28. The magnetoresistors of the third transducer 19 are installed along the line 31 perpendicular to lines 28 and 30. Controller 4 is a KNPS.467441.001 processor. The output of keyboard 5 is connected to the fifth input of controller 4. In a specific example, the NIK0.467126.061 keyboard is used. The information display unit 6 is an LM4228 liquid crystal matrix.

Первый 7, второй 10 и третий 21 усилители выполнены на микросхемах AD 8642. Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 8 представляет собой двухпроцессорный вычислитель КНПС.466512.001.The first 7, second 10 and third 21 amplifiers are made on AD 8642 microcircuits. The analog-to-digital converter (ADC) 8 is a dual-processor calculator KNPS. 466512.001.

Первый 11, второй 12 и третий 20 программно управляемые аттенюаторы выполнены на базе микросхем К572ПА1. Стабилизированный источник 14 постоянного тока включает аккумулятор напряжением 12 В со схемой стабилизации тока на микросхеме ОРА 369 фирмы TEXAS Instruments.The first 11, second 12 and third 20 software-controlled attenuators are based on K572PA1 microcircuits. The stabilized DC source 14 includes a 12 V battery with a current stabilization circuit on an ORA 369 chip from TEXAS Instruments.

Блок 16 пространственной привязки представляет собой приемник GPS типа 4600LS. Блок 17 памяти выполнен на микросхеме КНПС.467669.001. Блок 18 акселерометров собран на микросхемах ADXL311 и AD8642. Блок 22 формирования управляющего сигнала представляет собой контроллер Melsek FSG.The spatial reference unit 16 is a 4600LS type GPS receiver. The memory block 17 is made on a chip KNPS.467669.001. Block 18 accelerometers assembled on ADXL311 and AD8642 chips. The control signal generating unit 22 is a Melsek FSG controller.

Устройство дополнительно содержит четвертый преобразователь 23 магнитного поля, содержащий два датчика магнитного поля в виде магниторезисторов типа НМС 1053 фирмы HONEYWELL, установленных вдоль линии 31, перпендикулярной линиям 28 и 30. Также устройство содержит четвертый программно управляемый аттенюатор 24 на базе микросхемы К572ПА1, четвертый усилитель 25 на базе микросхемы А8643, блок 27 цифрового вычитания, представляющий собой контроллер КНПС.467441.001 и цифровой магнитный компас 26 типа HMR3300.The device further comprises a fourth magnetic field transducer 23 containing two magnetic field sensors in the form of HONEYWELL type NMC 1053 magnetoresistors mounted along a line 31 perpendicular to lines 28 and 30. The device also contains a fourth programmatically controlled attenuator 24 based on the K572PA1 chip, a fourth amplifier 25 based on the chip A8643, block 27 digital subtraction, which is a controller KNPS.467441.001 and a digital magnetic compass 26 type HMR3300.

Стабилизированный источник 14 постоянного тока соединен с первым 3, вторым 9, третьим 19 и четвертым 23 преобразователями магнитного поля, выходы которых соединены с первыми входами, соответственно, первого 11, второго 12, третьего 20 и четвертого 24 программно управляемых аттенюаторов, выходы которых соединены, соответственно, с первым 7, вторым 10, третьим 21 и четвертым 25 усилителями. Выходы усилителей соединены, соответственно, с первым, вторым, третьим и четвертым входами АЦП 8. Первый, второй, третий и четвертый выходы контроллера 4 соединены со вторыми входами, соответственно, первого 11, второго 12, третьего 20 и четвертого 24 программно управляемых аттенюаторов. Пятый выход контроллера 4 соединен со входом блока 17 памяти, а его шестой выход соединен со входом блока 6 отображения информации. Блок 16 пространственной привязки соединен с первым входом контроллера 4, блок 18 акселерометров соединен со вторым входом контроллера 4, цифровой магнитный компас 26 соединен с четвертым входом контроллера 4. Первый выход блока 27 цифрового вычитания соединен со входом блока 22 формирования управляющего сигнала, выход которого соединен в конкретном примере с управляющим механизмом 15, представляющим собой систему управления носителем дефектоскопа, например, беспилотным летательным аппаратом. Второй выход блока 27 цифрового вычитания соединен с третьим входом контроллера 4.The stabilized DC source 14 is connected to the first 3, second 9, third 19 and fourth 23 magnetic field transducers, the outputs of which are connected to the first inputs of the first 11, second 12, third 20 and fourth 24 software-controlled attenuators, the outputs of which are connected, respectively, with the first 7, second 10, third 21 and fourth 25 amplifiers. The outputs of the amplifiers are connected, respectively, with the first, second, third, and fourth inputs of the ADC 8. The first, second, third, and fourth outputs of the controller 4 are connected to the second inputs of the first 11, second 12, third 20, and fourth 24 software-controlled attenuators, respectively. The fifth output of the controller 4 is connected to the input of the memory unit 17, and its sixth output is connected to the input of the information display unit 6. The spatial reference unit 16 is connected to the first input of the controller 4, the accelerometer unit 18 is connected to the second input of the controller 4, the digital magnetic compass 26 is connected to the fourth input of the controller 4. The first output of the digital subtraction unit 27 is connected to the input of the control signal generating unit 22, the output of which is connected in a specific example, with a control mechanism 15, which is a control system of a flaw detector carrier, for example, an unmanned aerial vehicle. The second output of the digital subtraction unit 27 is connected to the third input of the controller 4.

Устройство работает следующим образом. Магнитное поле металлического трубопровода 1 воспринимается первым, вторым, третьим и четвертым преобразователями 3, 9, 19, 23 магнитного поля. Преобразователь 3 воспринимает компоненты магнитного поля, имеющие градиент вдоль вертикальной оси 30, преобразователь 9 воспринимает компоненты магнитного поля, имеющие градиент вдоль горизонтальной оси 28, преобразователь 19 воспринимает компоненты магнитного поля слева и справа от трубопровода и служит для определения местоположения дефектоскопа относительно продольной оси 29 трубопровода 1, преобразователь поля 23 воспринимает компоненты поля, имеющие градиент вдоль горизонтальной оси 31. Таким образом, совокупность преобразователей 3, 9, 23 позволяют получить пространственную картину поля по всем трем координатам X, Y, Z, а преобразователь 19 позволяет точно определить местоположение дефектоскопа относительно оси трубопровода. Преобразователи 3, 9, 19, 23 преобразуют магнитное поле в напряжение, пропорциональное величине магнитной индукции, которое подается, соответственно, на входы программно управляемых аттенюаторов 11, 12, 20, 24. Посредством клавиатуры 5 через контроллер 4 с помощью аттенюаторов устанавливают такой режим работы усилителей 7, 10, 21, 25, чтобы уровни сигналов на выходе аттенюаторов не превосходили динамический диапазон усилителей. С выходов усилителей 7, 10, 21, 25 сигналы подаются на АЦП 8, где аналоговые сигналы преобразуются в цифровой код, который с выхода АЦП 8 подается на блок цифрового вычитания 27, который позволяет получить разность сигналов усилителей 7, 10, 25. С первого выхода блока 27 цифрового вычитания сигнал, который поступил в АЦП 8 и затем на вход блока 27, от усилителя 21 поступает на блок 22 формирования управляющего сигнала, а сигналы, поступившие на блок 27 через АЦП 8 от усилителей 7, 10, 25, пропорциональные значениям магнитной индукции по осям X, Y, Z, поступают в контроллер 4. Кроме того, в контроллер 4 поступают сигналы от блока 16 пространственной привязки (GPS) и блока акселерометров 18. С помощью сигналов от блока 18 обеспечивается коррекция отклонения положения преобразователей 3, 9, 19, 23 от вертикали и горизонтали. Результаты обработки поступившей в контроллер 4 информации отображаются на мониторе блока 6 отображения информации, а также заносятся в блок 17 памяти. Также в контроллер 4 поступает сигнал от электронного магнитного компаса 26, компенсирующего фоновый уровень магнитного поля Земли, а также изменение ориентации дефектоскопа относительно направления магнитносиловых линий фонового магнитного поля при повороте трассы трубопровода.The device operates as follows. The magnetic field of the metal pipe 1 is perceived by the first, second, third and fourth transducers 3, 9, 19, 23 of the magnetic field. The transducer 3 senses the magnetic field components having a gradient along the vertical axis 30, the transducer 9 senses the magnetic field components having a gradient along the horizontal axis 28, the transducer 19 senses the magnetic field components to the left and right of the pipeline and serves to determine the location of the flaw detector relative to the longitudinal axis 29 of the pipeline 1, the field transducer 23 senses field components having a gradient along the horizontal axis 31. Thus, the set of transducers 3, 9, 23 allow you to get a spatial picture of the field in all three coordinates X, Y, Z, and the transducer 19 allows you to accurately determine the location of the flaw detector relative to the axis of the pipeline. Converters 3, 9, 19, 23 convert the magnetic field into a voltage proportional to the magnitude of the magnetic induction, which is supplied, respectively, to the inputs of the software-controlled attenuators 11, 12, 20, 24. Using the keyboard 5 through the controller 4 using attenuators establish this mode of operation amplifiers 7, 10, 21, 25 so that the signal levels at the output of the attenuators do not exceed the dynamic range of the amplifiers. From the outputs of the amplifiers 7, 10, 21, 25, the signals are fed to the ADC 8, where the analog signals are converted into a digital code, which from the output of the ADC 8 is fed to the digital subtraction unit 27, which allows you to get the difference of the signals of the amplifiers 7, 10, 25. From the first the output of the digital subtraction unit 27, the signal that was input to the ADC 8 and then to the input of the unit 27 from the amplifier 21 is fed to the control signal generation unit 22, and the signals received at the unit 27 through the ADC 8 from the amplifiers 7, 10, 25 are proportional to the values magnetic induction along the axes X, Y, Z, enter the counter scooter 4. In addition, signals from the spatial reference unit (GPS) 16 and the accelerometer unit 18 are received in the controller 4. Using the signals from the block 18, the position deviation of the transducers 3, 9, 19, 23 is corrected from the vertical and horizontal. The processing results of the information received in the controller 4 are displayed on the monitor of the information display unit 6, and are also recorded in the memory unit 17. Also, the controller 4 receives a signal from an electronic magnetic compass 26, compensating for the background level of the Earth’s magnetic field, as well as a change in the orientation of the flaw detector relative to the direction of the magnetic lines of the background magnetic field when the pipeline route is rotated.

Благодаря тому, что дефектоскоп регистрирует все три компоненты (X, Y, Z), это дает возможность построить полный вектор магнитной индукции, наиболее полно и детально характеризующий магнитное поле трубопровода.Due to the fact that the flaw detector registers all three components (X, Y, Z), this makes it possible to construct a complete magnetic induction vector that most fully and in detail characterizes the magnetic field of the pipeline.

Кроме того, заявленное устройство позволяет компенсировать изменение влияния фонового магнитного поля Земли путем введения соответствующей поправки в показания дефектоскопа при изменении его ориентации относительно силовых линий фонового магнитного поля.In addition, the claimed device allows you to compensate for the change in the influence of the background magnetic field of the Earth by introducing an appropriate correction in the readings of the flaw detector when changing its orientation relative to the lines of force of the background magnetic field.

В результате значительно повышается точность результатов контроля состояния металлических трубопроводов.As a result, the accuracy of the results of monitoring the state of metal pipelines is significantly increased.

Устройство разработано и испытано в ЗАО «Полиинформ», Санкт-Петербург.The device was developed and tested at Polyinform CJSC, St. Petersburg.

Claims

A magnetic flaw detector for monitoring metal pipelines, containing the first, second and third magnetic field transducers containing at least two magnetic field sensors, the first, second and third software-controlled attenuators, a stabilized DC source, the first, second and third amplifiers, analog-digital converter (ADC), controller, information display unit, memory unit, spatial reference unit, accelerometer unit and control signal generating unit, magnetic field sensors The first, second and third magnetic field transducers are installed along the mutually perpendicular axes X, Y, Z, respectively, where the X axis lies in the horizontal plane and is perpendicular to the longitudinal axis of the pipeline, the Y axis lies in the horizontal plane and perpendicular to the X axis, the Z axis is perpendicular to the X and Y, wherein the stabilized DC source is connected to the first, second, and third magnetic field transducers, the outputs of which are connected to the first inputs of the first, second, and third software control attenuators, the outputs of which are connected respectively to the first, second and third amplifiers, the outputs of which are connected to the first, second and third inputs of the ADC, the first, second and third outputs of the controller are connected to the second inputs of the first, second and third program-controlled attenuators, the spatial reference unit is connected to the first input of the controller, the second input of which is connected to the accelerometer unit, the fifth output of the controller is connected to the memory unit, characterized in that It contains a fourth magnetic field converter, a fourth program-controlled attenuator, a fourth amplifier, a digital subtraction unit and a digital magnetic compass, while the input of the fourth magnetic field converter is connected to a stabilized DC source, and its output is connected to the first input of the fourth program-controlled attenuator the output of which is connected to the input of the fourth amplifier, the output of which is connected to the fourth input of the ADC, the output of which is connected to the input of the digital subtraction unit a circuit, the first output of which is connected to the input of the control signal generating unit, and the second output is connected to the third input of the controller, the fourth input of which is connected to the output of the digital magnetic compass, and the fourth output is connected to the second input of the fourth program-controlled attenuator.