RU2091759C1 - Aviation gear to detect gas leaks from pipe-lines - Google Patents

Aviation gear to detect gas leaks from pipe-lines Download PDF

Info

Publication number
RU2091759C1
RU2091759C1 RU95109237/25A RU95109237A RU2091759C1 RU 2091759 C1 RU2091759 C1 RU 2091759C1 RU 95109237/25 A RU95109237/25 A RU 95109237/25A RU 95109237 A RU95109237 A RU 95109237A RU 2091759 C1 RU2091759 C1 RU 2091759C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
radiation
control unit
output
amplifier
Prior art date
Application number
RU95109237/25A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95109237A (en
Inventor
Игорь Александрович Жученко
Виктор Никифорович Дедешко
Павел Геннадьевич Филиппов
Виктор Николаевич Моисеев
Роберт Никифорович Пихтелев
Original Assignee
Игорь Александрович Жученко
Виктор Никифорович Дедешко
Павел Геннадьевич Филиппов
Виктор Николаевич Моисеев
Роберт Никифорович Пихтелев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Александрович Жученко, Виктор Никифорович Дедешко, Павел Геннадьевич Филиппов, Виктор Николаевич Моисеев, Роберт Никифорович Пихтелев filed Critical Игорь Александрович Жученко
Priority to RU95109237/25A priority Critical patent/RU2091759C1/en
Publication of RU95109237A publication Critical patent/RU95109237A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2091759C1 publication Critical patent/RU2091759C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: gas analysis, location of points and determination of intensity of leaks of natural gas from main lines with aid of gears mounted on flying vehicles. SUBSTANCE: given aviation gear has two lasers optically coupled to unit of radiation formation and output which irradiates inspected section of the Earth surface near gas pipe-line. Radiation scattered from ground is recorded with the help of receiving optical system and photodetector connected to amplifier-converter. Electric pulses corresponding to received radiation go from output of amplifier- converter to buffer storage and then to calculator. Calculation result is shown on warning device manufactured in the form of display. Each laser is connected to proper output of additional unit controlling operational modes composed of delay former, timer, commutator, amplifier-converter. Outputs of commutator are connected in unit controlling operational modes to delay former and timer, timer is coupled to delay former and buffer storage, output of amplifier-converter is connected to buffer storage. Besides them there are installed unit forming temperature contrast of section of surface near pipe-line which exceeds by its dimensions section of the Earth surface irradiated with laser radiation which is connected through commutator to unit processing field of temperature contrast coupled to visualization unit installed additionally. Commutator is coupled to calculator. Apart from them gear can be supplemented with unit for formation of visual image, unit for returning of radiation which returns length of radiation wave within range 3.1-3.6 mkm smoothly and independently and unit for spatial scanning with laser radiation. EFFECT: enhanced functional efficiency and reliability of gear. 5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к газоанализу, а именно к определению мест и интенсивности утечек природного газа и ШФЛУ из магистральных трубопроводов с помощью приборов, устанавливаемых на борт летательных аппаратов. The invention relates to gas analysis, and in particular to the determination of the places and intensity of leaks of natural gas and BFLH from trunk pipelines using instruments installed on board aircraft.

В настоящее время существует ряд устройств, позволяющих обнаружить утечки природного газа, нефтепродуктов и ШФЛУ. Например, оператор на компрессорной станции, измеряя статическое давление в трубопроводе, по его падению может обнаружить утечку [1]
Однако обнаружить таким методом можно только утечку, приводящую к падению давления не менее чем на 0,5 МПа.
Currently, there are a number of devices that can detect leaks of natural gas, oil products and NGL. For example, an operator at a compressor station, measuring static pressure in a pipeline, can detect a leak by its fall [1]
However, only a leak can be detected by this method, leading to a pressure drop of at least 0.5 MPa.

Кроме того, практикуется визуальный осмотр трубопроводов с борта вертолета [2]
В случае утечек нефтепродуктов такой метод может привести к положительному результату, но что касается утечек природного газа и ШФЛУ, то обнаружить утечку при визуальном осмотре можно лишь в том случае, когда облако утечки подсвечивается солнечным излучением, а восходящий поток газа создает значительные оптические неоднородности.
In addition, visual inspection of pipelines from the helicopter is practiced [2]
In the case of leaks of petroleum products, this method can lead to a positive result, but as for leaks of natural gas and NGL, a leak can be detected during visual inspection only when the leak cloud is illuminated by solar radiation, and the upward gas flow creates significant optical inhomogeneities.

Наиболее близок к предлагаемому газоанализатору авиационный лазерный газоанализатор [3] предназначенный для обнаружения утечек природного газа из трубопроводов, использующий метод дифференциального поглощения, и два гелий-неоновых лазера в качестве излучателей, работающих на длинах волн соответственно 3,3922 (l1)мкм и 3,3912(l2) мкм, одна из которых попадает в линию поглощения, а другая лежит вне ее (фиг.1).The closest to the proposed gas analyzer is an aviation laser gas analyzer [3] designed to detect natural gas leaks from pipelines using the differential absorption method and two helium-neon lasers as emitters operating at wavelengths of 3.3922 (l 1 ) μm and 3, respectively , 3912 (l2) μm, one of which falls into the absorption line, and the other lies outside it (Fig. 1).

Использование двух источников излучения связано с установкой прибора на подвижном носителе, что требует возможно меньшей задержки между импульсами излучения на длинах волн l1 и l2. Так, при времени задержки между импульсами, например, в 20 мкс необходимо было бы иметь эквивалентный источник излучения мощных лазерных импульсов, следующих с частотой в 50 кГц, что неэффективно и технически трудно реализуемо из-за ограничений мощности источника бортового электропитания.The use of two radiation sources is associated with the installation of the device on a mobile carrier, which requires the least possible delay between the radiation pulses at wavelengths l 1 and l 2 . So, with a delay time between pulses, for example, of 20 μs, it would be necessary to have an equivalent radiation source of powerful laser pulses following at a frequency of 50 kHz, which is inefficient and technically difficult to implement due to power limitations of the onboard power supply.

Известное устройство содержит два лазера, оптически сопряженные с блоком формирования и вывода излучения, которое облучает контролируемый участок земной поверхности вблизи газопровода, и регистрирует рассеянное от земной поверхности излучение с помощью приемной оптической системы и фотоприемного устройства, которое подключено к усилителю-преобразователю. Электрические импульсы, соответствующие принятому излучения на длинах волн l1 и l2, с выхода усилителя-преобразователя поступают в блок буферной памяти, а затем в вычислитель, которым в прототипе является электронная схема, формирующая сигнал, пропорциональный отношению импульсов, соответствующих излучению на длинах волн l1 и l2 и сравнивающая полученное значение с априорно заданным порогом, после чего результат сравнения отражается на сигнальном устройстве, которым является лампочка или звуковой сигнал и записывается на самописце, играющем роль долговременной памяти.The known device contains two lasers optically coupled to a radiation generation and output unit that irradiates a controlled portion of the earth’s surface near the gas pipeline and detects radiation scattered from the earth’s surface using a receiving optical system and a photodetector that is connected to an amplifier-converter. Electrical pulses corresponding to the received radiation at wavelengths l 1 and l 2 from the output of the amplifier-converter are transferred to the buffer memory unit, and then to the computer, which in the prototype is an electronic circuit that generates a signal proportional to the ratio of pulses corresponding to radiation at the wavelengths l 1 and l 2 and comparing the obtained value with an a priori set threshold, after which the result of the comparison is reflected on the signal device, which is a light bulb or an audio signal and is recorded on the recorder, games which plays the role of long-term memory.

Известное техническое решение обеспечивает достаточную чувствительность при малых концентрациях метана (фиг. 2). По мере роста концентрации метана в облаке утечки интенсивность регистрируемого излучения на длине волны l1 (3,3922 мкм) очень быстро уменьшается до нуля, не позволяя оценить величину концентрации (фиг. 3).The known technical solution provides sufficient sensitivity at low concentrations of methane (Fig. 2). As the concentration of methane in the leak cloud increases, the intensity of the detected radiation at a wavelength of l 1 (3.3922 μm) very quickly decreases to zero, making it impossible to estimate the concentration (Fig. 3).

Наиболее важными, требующими оперативного вмешательства, являются утечки газа с взрывоопасной концентрацией. Как известно, взрывоопасной является концентрация метана в смеси с воздухом от 3 до 60 от общего объема газовой смеси. The most important ones requiring surgical intervention are gas leaks with explosive concentrations. As you know, the concentration of methane in a mixture with air from 3 to 60 of the total volume of the gas mixture is explosive.

Известное устройство, таким образом, является только индикатором превышения концентрации некоторой пороговой величины. При большом значении порога возрастает вероятность пропуска утечки меньшего расхода, нежели обусловленное величиной порога значение. При малом значении порога возрастает вероятность ложной тревоги из-за срабатывания устройства при флуктуациях фоновой концентрации метана, среднее значение которой в атмосфере составляет 1,6 2,0 ppm, тогда как дисперсия превышает среднее значение в несколько раз [4]
Таким образом, желательный рабочий диапазон измеряемых концентраций у устройства, предназначенного для контроля за герметичностью газопроводов, должен составлять 1 ppm 600000 ppm, поэтому чем шире динамический диапазон устройства, тем адекватнее оно удовлетворяет требованиям.
The known device, therefore, is only an indicator of the excess concentration of a certain threshold value. With a large threshold value, the probability of leakage leakage at a lower flow rate increases than the value due to the threshold value. With a small threshold value, the likelihood of a false alarm increases due to device triggering due to fluctuations in the background methane concentration, the average value of which in the atmosphere is 1.6 2.0 ppm, while the dispersion is several times higher than the average value [4]
Thus, the desired operating range of measured concentrations for a device designed to monitor the tightness of gas pipelines should be 1 ppm 600,000 ppm, so the wider the dynamic range of the device, the more adequately it meets the requirements.

Другим важным свойством устройства обнаружения утечек из газопроводов является способность определить объем утечки. Как указывалось выше, из-за маленького динамического диапазона известного устройства оно позволяет проводить только "оконтуривание" облака утечки по уровню, соответствующему некоторому априорно заданному значению концентрации, поэтому измерить концентрацию газа внутри облака утечки с использованием известного технического решения не представляется возможным, а значит, отсутствует возможность оценить объем утечки. Another important property of a gas leak detection device is its ability to determine the amount of leak. As indicated above, due to the small dynamic range of the known device, it allows only "contouring" of the leak cloud at a level corresponding to a certain a priori concentration value; therefore, it is not possible to measure the gas concentration inside the leak cloud using a known technical solution, which means there is no way to estimate the amount of leakage.

Еще одна особенность известного технического решения это возможность анализа только одного газа из состава природного газа и ШФЛУ (широких фракций легких углеводородов) метана, поскольку у гелий-неонового лазера нет других совпадений линии излучения с линией поглощения иных веществ. Another feature of the known technical solution is the ability to analyze only one gas from the composition of natural gas and NGL (broad fractions of light hydrocarbons) of methane, since the helium-neon laser has no other coincidence of the emission line with the absorption line of other substances.

Задача изобретения повышение вероятности и точности определения координат места утечки. The objective of the invention is to increase the likelihood and accuracy of determining the coordinates of the leak.

Для решения поставленной задачи сигнальное устройство выполнено в виде дисплея, каждый лазер подключен к соответствующему выходу дополнительно устанавливаемого блока управления режимами работ, состоящего из блока формирования задержки, таймера, коммутатора, усилителя-преобразователя, причем в блоке управления режимами работ выходы коммутатора подключены к блоку формирования задержки и таймеру, таймер связан с блоком формирования задержки и блоком буферной памяти, выход усилителя-преобразователя подключен к блоку буферной памяти. Кроме того, дополнительно установлены блок формирования температурного контраста участка земной поверхности вблизи трубопровода, превышающего по своим размерам облучаемый лазерным излучением участок земной поверхности, который через коммутатор подключен к блоку обработки поля температурного контраста, соединенному с дополнительно устанавливаемым блоком визуализации, причем коммутатор связан с вычислителем. To solve this problem, the signal device is made in the form of a display, each laser is connected to the corresponding output of an additionally installed operation mode control unit, consisting of a delay generation unit, a timer, a switch, an amplifier-converter, and in the operation mode control unit, the switch outputs are connected to the formation unit delay and timer, the timer is connected to the delay generation unit and the buffer memory unit, the output of the amplifier-converter is connected to the buffer memory unit. In addition, a temperature contrast forming unit for a portion of the earth’s surface near the pipeline was installed that is larger in size than the portion of the earth’s surface irradiated by laser radiation, which is connected via a switch to a temperature contrast field processing unit connected to an additionally installed visualization unit, the switch being connected to a computer.

Дополнительной задачей предлагаемого изобретения является повышение точности привязки места утечки на местности, для чего в авиационном устройстве (п. 1 формулы изобретения) дополнительно установлен блок формирования видимого изображения, связанный через коммутатор с блоком визуализации, причем поле зрения его совпадает с полем зрения блока формирования температурного контраста. An additional objective of the invention is to increase the accuracy of the location of the leak on the ground, for which the aviation device (paragraph 1 of the claims) additionally has a visible imaging unit connected through a switch to a visualization unit, and its field of view coincides with the field of view of the temperature formation unit contrast.

Кроме того, задача изобретения состоит в расширении функциональных возможностей, динамического диапазона измерений и повышения точности определения координат места утечки, для решения которой в авиационном устройстве (п. 1 формулы изобретения) блок контроля излучения выполнен в виде блока калибровки и контроля, между каждым лазером и блоком формирования и вывода излучения на оптической оси дополнительно установлен блок перестройки излучения, независимо и плавно перестраивающий длину волны излучения в диапазоне 3,1 3,6 мкм, подключенный к блоку управления режимами работы, и оптически связанный c блоком калибровки и контроля, в блок управления режимами работы дополнительно установлен блок управления перестройкой, связанный с коммутатором и вычислителем, и усилитель-преобразователь, связанный с коммутатором и выходом блока калибровки и контроля. In addition, the objective of the invention is to expand the functionality, the dynamic range of measurements and improve the accuracy of determining the coordinates of the leak, for the solution of which in the aviation device (paragraph 1 of the claims) the radiation control unit is made in the form of a calibration and control unit between each laser and the radiation shaping and output unit on the optical axis additionally has a radiation tuning unit that independently and smoothly tunes the radiation wavelength in the range 3.1 3.6 μm, connected operation mode control unit, and optically coupled c calibration and control unit, in the operation mode control unit additionally installed rearrangement control unit associated with the switch and the calculator, and the amplifier-inverter connected to the switch output and the calibration and control unit.

Наконец, для повышения точности определения координат места утечки, за блоком формирования и вывода излучения установлен на оптической оси блок пространственного сканирования лазерным излучением, оптически связывающий через облучаемый участок земной поверхности выход блока формирования и вывода излучения с входом приемной оптической системы, и подключенный к блоку управления режимами работы, в который дополнительно установлен блок управления пространственным сканированием, а блок формирования температурного контраста и блок формирования видимого изображения установлены на дополнительно вводимый блок пространственного сканирования, связанный с блоком управления пространственным сканированием, причем поля зрения блока формирования температурного контраста и блока формирования видимого изображения при перемещении их в пространстве совмещены. Finally, in order to increase the accuracy of determining the coordinates of the leakage point, a laser radiation spatial scanning unit is mounted on the optical axis behind the radiation generating and output unit, which optically connects the output of the radiation generating and output unit with the input of the receiving optical system through the irradiated section of the earth’s surface and is connected to the control unit operating modes, in which the spatial scanning control unit is additionally installed, and the temperature contrast formation unit and the shape unit tion mounted on a visible image is further inputted spatial scanning unit associated with the spatial scanning control unit, wherein the field of view forming unit and a temperature contrast of the visible image forming unit when moved in the space are combined.

Подробнее рассмотрим достигаемый в результате использования предлагаемого технического решения положительный эффект. We consider in more detail the positive effect achieved by using the proposed technical solution.

Введение дополнительного блока формирования температурного контраста участка земной поверхности вблизи трубопровода связано с тем обстоятельством, что вытекающий из отверстия в трубопроводе газ охлаждается вследствие дроссельного эффекта на величину [4] пропорциональную разности давлений в трубопроводе (30 80 атм) и в окружающей среде
σT = K • σP,
где К константа, равная для метана 0,33 град/атм.
The introduction of an additional block for the formation of temperature contrast of the earth’s surface area near the pipeline is due to the fact that the gas flowing out of the hole in the pipeline is cooled due to the throttle effect by an amount [4] proportional to the pressure difference in the pipeline (30 80 atm) and in the environment
σT = K • σP,
where K is a constant equal to 0.33 deg / atm for methane.

Если утечка расположена под землей, то, проходя через почву, газ охлаждает также и прилегающие участки земной поверхности. Охлажденный участок на поверхности земли соответствует по размеру сечению газового потока, т.е. размеру газового облака у поверхности земли. Из приведенного выражения видно, что величина охлаждения газа достигает 10 25oC, тогда как температурная чувствительность современных приборов (тепловизиров и радиометров), способных формировать поле температурного контраста достигает значения 0,08 0,1oC, т. е. намного превосходит требуемое значение [5]
Однако с помощью только одного прибора, регистрирующего поле температурного контраста также сложно обнаружить утечку газа из трубопроводов. Это связано с тем обстоятельством, что приведенное выражение справедливо только для температуры газа. Эффективное охлаждение самой почвы, которое зависит от многих условий теплообмена (температура почвы, скорость ветра в приземном слое воздуха, температура окружающего воздуха, влажность и пр.) будет значительно меньше, чем охлаждение газа. Расчеты показывают, что для наиболее типичных случаев прохождения газа через почву величина охлаждения участка почвы остается в пределах 5 10oC при диаметре 0,8 2 м в зависимости от размеров отверстия, давления газа в трубопроводе, исходном направлении потока газа, пористости почвы и т.д. и т.п. При таких значениях температурного контраста на земной поверхности мешающим фактором становится фоновый нагрев поверхности солнечным излучением. Из-за неровностей на поверхности земли величина дисперсии температурного фонового контраста достигает летом 7, а в зимних условиях 4oC. Для повышения вероятности обнаружения места утечки по температурному контрасту на земной поверхности вводится дополнительный блок обработки, проводящий порогово-контрастное выделение места утечки и его масштабно пространственную фильтрацию.
If the leak is located underground, then, passing through the soil, the gas also cools the adjacent areas of the earth's surface. The cooled area on the surface of the earth corresponds in size to the cross section of the gas stream, i.e. the size of a gas cloud near the surface of the earth. From the above expression it is seen that the amount of gas cooling reaches 10 25 o C, while the temperature sensitivity of modern devices (thermal imagers and radiometers) capable of forming a temperature contrast field reaches 0.08 0.1 o C, i.e., far exceeds the required value [5]
However, it is also difficult to detect gas leaks from pipelines with just one device that records the temperature contrast field. This is due to the fact that the above expression is valid only for gas temperature. Effective cooling of the soil itself, which depends on many heat transfer conditions (soil temperature, wind speed in the surface air layer, ambient temperature, humidity, etc.) will be significantly less than gas cooling. Calculations show that for the most typical cases of gas passing through the soil, the amount of cooling of the soil remains within 5 10 o C with a diameter of 0.8 2 m depending on the size of the hole, the gas pressure in the pipeline, the original direction of gas flow, soil porosity, and t .d. etc. At such values of the temperature contrast on the earth's surface, the background heating of the surface by solar radiation becomes a nuisance. Due to irregularities on the surface of the earth, the dispersion of the temperature background contrast reaches 7 o in the summer, and in winter 4 o C. In order to increase the likelihood of detecting a leak by temperature contrast on the earth’s surface, an additional processing unit is introduced that conducts a threshold-contrast detection of the leak and its spatial spatial filtering.

Другим параметром, сопутствующим утечке, является превышение концентрации контролируемого газа фонового значения в объеме приземного слоя, прилегающего к месту утечки. В прототипе для обнаружения утечки природного газа используется превышение средней по трассе зондирования концентрацией метана в облаке утечки априорно заданного порога, и результатом использования известного технического решения является обнаруженная утечка газа, представляющая собой пространственную область в общем произвольной формы. Another parameter associated with the leak is the excess of the concentration of the monitored gas of the background value in the volume of the surface layer adjacent to the leak. In the prototype, an excess of the average methane concentration in the leak cloud of an a priori predetermined threshold is used to detect natural gas leakage, and the result of using a known technical solution is a detected gas leak, which is a spatial region in a generally arbitrary shape.

Как отмечалось выше, геометрические размеры области утечки зависят от величины порога, причем чем ниже заданное значение средней концентрации, тем больше размеры зоны утечки, а значит ошибка в определении места утечки, при повышении порога размеры зоны утечки уменьшаются, но при этом возрастает вероятность пропуска утечки с небольшим расходом (фиг. 1). Для оценки размеров облака отметим, что при турбулентном распространении струи газа [5] на этапе распространения за переходным участком поперечные размеры цилиндрической струи оцениваются выражением
R = tgα•Z, (1),
где
R радиус утечки газа на расстоянии Z от до начала основного участка распространения струи,
tgα ≈ 0,22,
а распределение концентрации в сечении струи описывается выражением
Nz=Nzo•exp(-(Y-Y0)2/R2,
где Y координата в плоскости сечения на расстоянии Z;

Figure 00000002
- концентрация на оси сечения.As noted above, the geometric dimensions of the leakage region depend on the threshold value, and the lower the set value of the average concentration, the larger the size of the leakage zone, and therefore the error in determining the leakage location, with an increase in the threshold, the size of the leakage zone decreases, but the probability of leakage increases with low consumption (Fig. 1). To estimate the size of the cloud, we note that in the case of turbulent propagation of a gas jet [5] at the stage of propagation behind the transition section, the transverse dimensions of the cylindrical jet are estimated by the expression
R = tgα • Z, (1),
Where
R is the gas leakage radius at a distance Z from to the beginning of the main section of the jet,
tgα ≈ 0.22,
and the concentration distribution in the jet cross section is described by the expression
N z = N zo • exp (- (YY 0 ) 2 / R 2 ,
where Y is the coordinate in the section plane at a distance Z;
Figure 00000002
- concentration on the axis of the section.

При высоте полета 200 м характерный размер облака утечки, исходя из приведенной формулы, составляет 44 м, причем величина концентрации на оси струи Nzo остается постоянной на всей высоте струйного течения до предельной высоты подъема и, поскольку при нулевой высоте концентрация метана в облаке утечки составляет 100% то для оценки осевой концентрации также следует принять значение 100%
Как видно на фиг. 2, пропускание на длине волны 2948 см-1 становится нулевым уже при относительной концентрации метана в 150 ppm. Поэтому, задаваясь этой величиной, из выражения (1) получим, что размер облака утечки при использовании известного технического решения составит более 130 м.
At a flight altitude of 200 m, the characteristic size of the leak cloud, based on the above formula, is 44 m, and the concentration on the jet axis N zo remains constant over the entire height of the jet flow to the maximum lift height, and since at zero height the concentration of methane in the leak cloud is 100%, then to evaluate the axial concentration, you should also take the value 100%
As seen in FIG. 2, the transmission at a wavelength of 2948 cm −1 becomes zero even at a relative methane concentration of 150 ppm. Therefore, asking this value, from expression (1) we obtain that the size of the leak cloud when using the known technical solution will be more than 130 m.

В результате использования предлагаемого технического решения местоположение утечки определяется по полю температурного контраста и, как отмечено выше, составляет 0,8 2 м. As a result of using the proposed technical solution, the location of the leak is determined by the temperature contrast field and, as noted above, is 0.8 2 m.

Теперь обратимся к усовершенствованиям лазерного канала. Now let's turn to the improvements of the laser channel.

Расширение функциональных возможностей в предложенном техническом решении состоит в том, что введение блока перестройки излучения в диапазоне 3,1 3,6 мкм позволяет проводить контроль за герметичностью не только газопроводов, транспортирующих природный газ, но и продуктопроводов, транспортирующих ШФЛУ, в которых основными компонентами являются этан, пропан, бутан, гексан (фиг. 3). The expansion of functionality in the proposed technical solution consists in the fact that the introduction of a radiation adjustment block in the range of 3.1 to 3.6 μm allows for tightness control not only of gas pipelines transporting natural gas, but also of product pipelines transporting BFLH, in which the main components are ethane, propane, butane, hexane (Fig. 3).

Кроме того, в результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность оценить степень взрывоопасности утечки путем подбора соответствующей максимальной концентрации длины волны из диапазона 3,1 3,6 мкм с последующей перестройкой на выбранную длину волны (фиг. 1). In addition, as a result of using the present invention, it becomes possible to assess the degree of explosion risk of leakage by selecting the appropriate maximum concentration of the wavelength from the range of 3.1 to 3.6 μm, followed by tuning to the selected wavelength (Fig. 1).

Расширение динамического диапазона измерений состоит в том, что благодаря плавной перестройке длины волны излучения в указанном выше диапазоне, появляется возможность выбора такой длины волны, на которой сечение поглощение контролируемого газа обеспечивает прием ненулевой интенсивности излучения на длинах волн l1 и l2, а значит, позволяет измерить и оценить концентрацию газа в облаке утечки, а из пространственного распределения концентрации оценить объем утечки и степень ее взрывоопасности.The expansion of the dynamic range of measurements consists in the fact that due to the smooth tuning of the radiation wavelength in the above range, it becomes possible to choose a wavelength at which the absorption cross section of the gas under control provides reception of non-zero radiation intensity at wavelengths l 1 and l 2 , and therefore, allows you to measure and evaluate the concentration of gas in the cloud of leakage, and from the spatial distribution of the concentration to estimate the amount of leakage and the degree of its explosion hazard.

Другая возможность расширения динамического диапазона измерений заключается в том, что при известном составе транспортируемого газа, контроль ведется не по основной его компоненте, например, по метану в природном газе, а по этану, концентрация которого в облаке утечки составляет 0,01 0,03 от концентрации метана в облаке утечки, а также пропану или бутану, относительная концентрация которых в облаке утечки еще меньше. Another possibility of expanding the dynamic range of measurements is that with a known composition of the transported gas, control is carried out not by its main component, for example, methane in natural gas, but by ethane, the concentration of which in the leak cloud is 0.01 0.03 from concentrations of methane in the leak cloud, as well as propane or butane, the relative concentration of which in the leak cloud is even lower.

Повышение точности определения места утечки достигается за счет возможности измерения концентрации газа внутри облака утечки, тогда как известное техническое решение позволяет проводить только оконтуривание облака утечки, диаметр которого в зависимости от чувствительности (величины порога в известном решении) может достигать десятков метров при контроле с высоты в 100 150 м. При любых условиях распространения газа концентрация его над местом утечки максимальна, поскольку при дальнейшем распространении газового потока его геометрические размеры увеличиваются, при этом концентрация газа в сечении падает в соответствии с законами сохранения. Improving the accuracy of determining the location of the leak is achieved due to the possibility of measuring the gas concentration inside the leak cloud, while the known technical solution allows only contouring the leak cloud, the diameter of which, depending on the sensitivity (threshold value in the known solution), can reach tens of meters when monitored from a height of 100 150 m. Under any conditions of gas propagation, its concentration above the leakage point is maximum, since with the further propagation of the gas stream its geometrical e dimensions increase, while the gas concentration decreases in cross section in accordance with the conservation laws.

Схема предлагаемого технического решения (соответствующее реализации устройства приведенном в п. 5 формулы изобретения ) приведена на фиг. 5. The scheme of the proposed technical solution (corresponding to the implementation of the device described in paragraph 5 of the claims) is shown in FIG. 5.

На фиг. 6 приведена соответствующая устройству, представленному на фиг. 5, схема блока управления режимами работ. На приведенных схемах имеется название блоков. Для полноты обсуждения следует подробнее раскрыть их смысл и привести возможные варианты реализации. In FIG. 6 shows the corresponding device shown in FIG. 5, a diagram of a mode control unit. In the above diagrams there is a name for the blocks. For completeness of discussion it is necessary to reveal their meaning in more detail and give possible implementation options.

Лазер накачки представляет собой импульсно-периодический источник излучения, например, Nd: YAG лазер, состоящий из излучателя, блока питания, блока охлаждения, и, возможно, блока управления затвором, обеспечивающим генерацию последовательности лазерных импульсов с длиной волны 1,06 мкм в режиме генерации гигантских импульсов. A pump laser is a pulsed-periodic radiation source, for example, an Nd: YAG laser, consisting of an emitter, a power supply, a cooling unit, and, possibly, a shutter control unit that generates a sequence of laser pulses with a wavelength of 1.06 μm in the generation mode giant impulses.

Блок перестройки длины волны излучения может, например, являться параметрическим генератором света, на базе нелинейного кристалла LiNbO3, состоящим из резонатора, блока селекции длин волн, электромеханического блока, позволяющего изменять ориентацию оптической оси кристалла относительно направления распространения излучения накачки, и самого нелинейного кристалла, преобразующего накачное излучение с длиной волны 1,06 мкм в излучение в диапазоне 3,1 3,6 мкм согласно формуле изобретения в зависимости от спектральных характеристик зеркал резонатора и угла поворота кристалла.The radiation wavelength tuning unit can, for example, be a parametric light generator based on a non-linear LiNbO 3 crystal, consisting of a resonator, a wavelength selection unit, an electromechanical unit that allows you to change the orientation of the optical axis of the crystal relative to the direction of propagation of the pump radiation, and the non-linear crystal itself, converts pump radiation with a wavelength of 1.06 μm into radiation in the range of 3.1 to 3.6 μm according to the claims depending on the spectral characteristics of the mirrors onatora and the angle of rotation of the crystal.

Блок формирования поля температурного контраста может представлять собой, например, тепловизор, регулирующий излучение земной поверхности в диапазоне длин волн 3 5 мкм или 8 14 мкм. The temperature contrast field forming unit may be, for example, a thermal imager that regulates the radiation of the earth's surface in the wavelength range of 3 5 μm or 8 14 μm.

Блок калибровки длины волны излучения и контроля интенсивности излучения может быть выполнен по произвольной схеме, в частности может состоять из оптической схемы, обеспечивающей отвод части излучения из основного канала, прохождение излучения через кювету, наполненную эталонным газом при низком давлении с известным спектром поглощения, например, эталонным газом может служить метан, и двух фотоприемников, один из которых регистрирует энергию импульса излучения на входе в кювету, а другой на выходе из кюветы (в остальных пунктах формулы изобретения присутствует блок контроля интенсивности излучения, который может быть выполнен в виде оптического элемента, обеспечивающего отвод части излучения из основного канала и фотоприемника, установленного на оптической оси отводимого излучения.)
Блок формирования и вывода излучения представляет собой произвольную оптическую схему, обеспечивающую формирование пучка лазерного излучения с требуемой расходимостью и апертурой и облучение лазерным излучением участка земной поверхности вблизи трубопровода, и, в частности представлять собой отклоняющее зеркало, полупрозрачную пластину и формирующий телескоп.
The unit for calibrating the radiation wavelength and controlling the radiation intensity can be performed according to an arbitrary scheme, in particular, it can consist of an optical scheme that provides the removal of part of the radiation from the main channel, the passage of radiation through a cuvette filled with a reference gas at low pressure with a known absorption spectrum, for example, methane can serve as a reference gas, and two photodetectors, one of which registers the energy of the radiation pulse at the entrance to the cuvette, and the other at the exit from the cuvette (in the remaining claims of the invention, there is a radiation intensity control unit, which can be made in the form of an optical element, which provides the removal of part of the radiation from the main channel and a photodetector mounted on the optical axis of the extracted radiation.)
The radiation generation and output unit is an arbitrary optical scheme that ensures the formation of a laser beam with the required divergence and aperture and laser irradiation of a portion of the earth's surface near the pipeline, and, in particular, is a deflecting mirror, a translucent plate, and a forming telescope.

Приемная оптическая система может быть построена по произвольной схеме, например, в виде простой линзы, фокусирующей излучение на фотоприемник, чувствительный в диапазоне длин волн перестройки параметрического генератора, за которым установлен предварительный усилитель, согласующий выход фотоприемника с входом, усилителя-преобразователя. The receiving optical system can be constructed according to an arbitrary scheme, for example, in the form of a simple lens focusing the radiation on a photodetector, sensitive in the tuning wavelength range of the parametric generator, behind which there is a pre-amplifier that matches the output of the photodetector with the input of the amplifier-converter.

Усилитель-преобразователь представляет собой электронный усилитель, за которым может быть установлен аналого-цифровой преобразователь. An amplifier-converter is an electronic amplifier, behind which an analog-to-digital converter can be installed.

Блок буферной памяти может быть реализован в виде магнитной памяти, либо электронной, например, на микросхемах типа К132РУ8. The buffer memory block can be implemented in the form of magnetic memory, or electronic, for example, on K132RU8 type microcircuits.

Вычислителем может быть электронная схема с использованием микропроцессоров, а может быть стандартной ПЭВМ, в которой реализуется запрограммированный алгоритм работы. The calculator can be an electronic circuit using microprocessors, or it can be a standard PC in which a programmed operation algorithm is implemented.

Блок долговременной памяти может быть выполнен в виде магнитной памяти на дискетах, на магнитной ленте либо в виде файлов, хранимых в ПЭВМ на жестком диске, либо на электронных микросхемах типа К132РУ8. The long-term memory unit can be made in the form of magnetic memory on floppy disks, on magnetic tape, or in the form of files stored in a PC on a hard disk, or on electronic microcircuits of the K132RU8 type.

Визуализатор может быть реализован либо в виде дисплея ПЭВМ, либо в виде любого индикатора, способного отразить информацию о наличии утечки и концентрации газа в ней, например, на электронных лампах цифровых индикаторах. The visualizer can be implemented either in the form of a PC display, or in the form of any indicator that can reflect information about the presence of a leak and the concentration of gas in it, for example, on electronic lamps and digital indicators.

Блок визуализации температурного контраста и видимого изображения может быть выполнен в виде телевизионного монитора, либо в виде дисплея ПЭВМ, причем, в частности, может быть объединен с блоком визуализации (визуализатором) лазерного канала. The visualization unit for temperature contrast and visible image can be made in the form of a television monitor, or in the form of a PC display, and, in particular, can be combined with a visualization unit (visualizer) of the laser channel.

Блок обработки поля температурного контраста (блок обработки изображений) представляет собой электронную схему, которая либо в аналоговом режиме, либо в цифровом, реализует алгоритм контрастно-масштабного преобразования исходного поля температурного контраста, которое формируется блоком формирования температурного контраста участка земной поверхности. The temperature contrast field processing unit (image processing unit) is an electronic circuit that either in analogue or digital mode implements an algorithm of contrast-scale conversion of the initial temperature contrast field, which is formed by the temperature contrast formation unit of the earth’s surface.

Блок формирования времени задержки представляет собой электронную схему, формирующую последовательность импульсов, поступающих либо на блоки питания лазеров накачки, при значительных временах задержки, либо на блоки управления затвором, и в простейшем варианте может быть реализован по схеме генератора прямоугольных импульсов с регулируемой частотой следования, кроме того, для осуществления режима калибровки в него может включаться дополнительно схема совпадений. The delay time generating unit is an electronic circuit that generates a sequence of pulses arriving either to the pump laser power supply units, at significant delay times, or to the gate control units, and in the simplest case, it can be implemented according to the rectangular pulse generator circuit with an adjustable repetition rate, except Moreover, for the implementation of the calibration mode, an additional coincidence scheme may be included in it.

Коммутатор представляет собой управляемую электронную ключевую схему, например, на тиристорах, которая обеспечивает требуемый режим работы газоанализатора. The switch is a controlled electronic key circuit, for example, on thyristors, which provides the required operating mode of the gas analyzer.

Усилители-преобразователи в блоке управления могут быть решены по схеме аналогичной описанной выше для канала приемного тракта. Amplifiers-converters in the control unit can be solved according to the scheme similar to that described above for the channel of the receiving path.

Блок управления перестройки (блок управления перестройкой длины волны излучения) представляет собой электронную схему, формирующую управляющие электрические импульсы для исполнительного элемента в блоке перестройки, например, шагового двигателя, который в зависимости от полярности и амплитуды управляющего импульса посредством механического привода поворачивает оптическую ось кристалла на требуемый угол. The tuning control unit (radiation wavelength tuning tuning control unit) is an electronic circuit that generates control electric pulses for an actuating element in a tuning unit, for example, a stepper motor, which, depending on the polarity and amplitude of the control pulse, rotates the optical axis of the crystal by the mechanical drive angle.

Таймер представляет собой электронную схему, формирующую последовательность синхроимпульсов, обеспечивающих генерацию и последующую обработку последовательности пар импульсов, соответствующих лазерным импульсам на длинах волн 11 и 12.The timer is an electronic circuit forming a sequence of clock pulses providing the generation and subsequent processing of a sequence of pairs of pulses corresponding to laser pulses at wavelengths 1 1 and 1 2 .

Работа предлагаемого устройства на примере описанного выше (соответствующего п. 5 формулы изобретения) происходит следующим образом. The operation of the device according to the example described above (corresponding to paragraph 5 of the claims) is as follows.

Работа начинается с осуществления режима калибровки и установки исходных рабочих параметров. Таймер задает последовательность импульсов, соответствующих рабочей частоте посылки лазерных импульсов. Блок формирования времени задержки в соответствии с заданным режимом работы формирует последовательность импульсов, сдвинутую на время Т относительно исходных импульсов формируемых таймером и подаваемых на вход блока формирования времени задержки. Импульсы с выхода 1 блока формирования задержки поступают на вход блока питания 1-го лазера, а импульсы с выхода 2 блока формирования времени задержки питания 2-го лазера. На второй вход блока задержки через коммутатор поступает последовательность импульсов от таймера. В режиме калибровки сигналы от таймера в зависимости от состояния коммутатора поступают либо на вход 1-го либо 2-го питания лазеров накачки. Work begins with the implementation of the calibration mode and the installation of the initial operating parameters. The timer sets the sequence of pulses corresponding to the operating frequency of sending laser pulses. The delay time generating unit, in accordance with the specified operating mode, generates a pulse sequence shifted by time T relative to the initial pulses generated by the timer and supplied to the input of the delay time generating unit. The pulses from the output 1 of the delay generation unit are fed to the input of the power supply unit of the 1st laser, and the pulses from the output 2 of the power generation unit of the delay time of the 2nd laser. The second input of the delay unit through the switch receives a sequence of pulses from the timer. In calibration mode, signals from the timer, depending on the state of the switch, are either input to the 1st or 2nd power supply of the pump lasers.

Лазеры накачки (либо 1, либо 2) генерируют соответствующую последовательность импульсов излучения, которая преобразуется в блоке перестройки длины волны излучения в излучение, длина волны которого попадает в диапазон перестройки 3,1 мкм 3,6 мкм в зависимости от углового положения кристалла (номера шага шагового двигателя) и затем поступает на вход блока управления перестройкой длины волны, который по сигналу от вычислителя по заданной программе для заданной последовательности импульсов позволяет ставить в однозначное соответствие номер шага шагового двигателя и амплитуду импульсов с выхода фотоприемников опорного излучения 4 и фотоприемника излучения сигнального 5 (после кюветы с эталонным газом) из блока калибровки и контроля, которые в режиме калибровки поступают на вход усилителей-преобразователей в блоке управления режимами работы и далее через коммутатор на вход вычислителя. Pump lasers (either 1 or 2) generate the corresponding sequence of radiation pulses, which is converted in the tuner of the radiation wavelength into radiation, the wavelength of which falls in the tuning range of 3.1 μm 3.6 μm depending on the angular position of the crystal (step number stepper motor) and then it enters the input of the wavelength adjustment control unit, which, according to the signal from the calculator according to a given program for a given sequence of pulses, allows you to uniquely match the number w yeah, the stepper motor and the amplitude of the pulses from the output of the reference radiation photodetectors 4 and the signal 5 photodetector (after the cuvette with the reference gas) from the calibration and control unit, which in the calibration mode go to the input of the amplifier-converters in the operating mode control unit and then through the switch to calculator input.

Таким образом, режим калибровки позволяет по спектру пропускания эталонного газа поставить в однозначное соответствие длину волны излучения и угловое положение нелинейного кристалла в 1-м или 2-м блоках перестройки длины волны излучения, задаваемое шаговым двигателем из блока управления перестройкой длины волны излучения. После калибровки по сигналу от вычислителя блоки управления перестройкой длины волны излучения выставляют в лазерах, например, в 1-м и во 2-м рабочие длины волн излучения l1 и l2 соответственно.Thus, the calibration mode makes it possible to unambiguously match the radiation wavelength and the angular position of the nonlinear crystal in the 1st or 2nd radiation wavelength tuning blocks specified by a stepper motor from the radiation wavelength tuning control unit according to the transmission spectrum of the reference gas. After calibration by the signal from the computer, the control units for tuning the radiation wavelength are set in lasers, for example, in the 1st and 2nd working wavelengths of radiation l 1 and l 2, respectively.

В режиме обнаружения утечек природного газа из трубопроводов блок управления пространственным сканированием задает режим осмотра трубопровода (автоматический, ручной) и блок формирования температурного контраста формирует изображение поля температурного контраста участка земной поверхности вблизи трубопровода. Одновременно блок формирования видимого изображения формирует видимое изображение того же самого участка земной поверхности. In the mode of detecting natural gas leaks from pipelines, the spatial scanning control unit sets the inspection mode of the pipeline (automatic, manual) and the temperature contrast formation unit generates an image of the temperature contrast field of the land surface area near the pipeline. At the same time, the visible image forming unit forms a visible image of the same portion of the earth's surface.

Регистрируемое поле температурного контраста через коммутатор поступает на блок обработки изображения (поля температурного контраста) и затем в блок визуализации изображения. На блок визуализации изображения могут поступать в зависимости от условной коммутации: необработанное изображение поля температурного контраста, обработанное изображение поля температурного контраста с выхода блока обработки изображений, либо видимое изображение того же участка земной поверхности. The recorded temperature contrast field through the switch enters the image processing unit (temperature contrast field) and then to the image visualization unit. Depending on the conditional switching, images can be sent to the imaging unit: an raw image of the temperature contrast field, a processed image of the temperature contrast field from the output of the image processing unit, or a visible image of the same area of the earth’s surface.

При обнаружении на поле температурного контраста участка, соответствующего температурному распределению утечки газа, сигнал из блока обработки изображений поступает в таймер, который совместно с блоком формирования времени задержки с выходов 1 и 2 блока формирования задержки формирует временную последовательность импульсов, сдвинутых во времени на величину τ, 1-й и 2-й лазеры накачки формируют соответствующую последовательность импульсов излучения, сдвинутых во времени на величину t, которые в блоках перестройки излучения преобразуются в последовательность импульсов излучения на длинах волн l1 и l2 соответственно сдвинутых во времени на величину t. Импульсы излучения на длинах волн l1 и l2 поступают в блок формирования и вывода излучения, затем в блок пространственного сканирования, функционирующий по заданной программе (в режиме ручного или автоматического управления) и затем облучают участок земной поверхности вблизи ( или в ) месте предполагаемой утечки газа. Последовательность импульсов излучения на длинах волн l1 и l2, отраженная от земной поверхности поступает на вход приемной оптической системы, регистрируется фотоприемным устройством, усиливается в усилителе-преобразователе и далее последовательность импульсов, соответствующая импульсам излучения на длинах волн l1 и l2 запоминается в буферной памяти. Туда же поступают зарегистрированные в блоке контроля излучения опорные импульсы, соответственно на длинах волн l1 и l2. Затем хранящаяся в буферной памяти информация поступает в вычислитель, в котором определяется концентрация газа в облаке утечки.If a portion corresponding to the temperature distribution of gas leakage is detected on the field of temperature contrast, the signal from the image processing unit enters a timer, which, together with the delay time generation unit from outputs 1 and 2 of the delay generation unit, generates a time sequence of pulses shifted in time by τ, The 1st and 2nd pump lasers form the corresponding sequence of radiation pulses shifted in time by a value of t, which are converted in the radiation tuning units I in a sequence of radiation pulses at wavelengths l 1 and l 2 respectively shifted in time by a value of t. The radiation pulses at wavelengths l 1 and l 2 enter the radiation generation and output unit, then to the spatial scanning unit, which operates according to the specified program (in manual or automatic control mode) and then irradiates a portion of the earth's surface near (or at) the location of the alleged leak gas. The sequence of radiation pulses at wavelengths l 1 and l 2 reflected from the earth’s surface is fed to the input of the receiving optical system, recorded by a photodetector, amplified in the converter amplifier, and then the sequence of pulses corresponding to radiation pulses at wavelengths l 1 and l 2 is stored in buffer memory. The reference pulses registered in the radiation monitoring block are received there, respectively, at wavelengths l 1 and l 2 . Then, the information stored in the buffer memory enters the calculator, which determines the concentration of gas in the leak cloud.

Предлагаемое изобретение было реализовано на практике, прошло наземные испытания, размещалось на вертолете МИ-8Т и прошло контрольные летные испытания. The present invention was put into practice, passed ground tests, was placed on a MI-8T helicopter and passed control flight tests.

Результаты испытаний показали работоспособность как по составным частям, так и в целом в режиме обнаружения искусственно создаваемой подземной утечки природного газа. The test results showed operability both in its component parts and in general in the detection mode of artificially created underground leakage of natural gas.

Литература
1. Шумайлов А. С. Заянчковская А. П. Прогнозирование развития аппаратуры для обнаружения утечек из магистральных трубопроводов. Обзорная информация. Серия "Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов". М.ВНИИОНГ, 1980, N 7, с. 10 12.
Literature
1. Shumailov A. S. Zayanchkovskaya A. P. Forecasting the development of equipment for leak detection from trunk pipelines. Overview information. Series "Transport and storage of oil and oil products". M.VNIIONG, 1980, N 7, p. 10 12.

2. Положение о воздушном патрулировании магистральных нефтепроводов. РЛ-39-30-343-82. Уфа: ВНИИСПТНефть, 1984 г. 2. Regulation on air patrolling of oil pipelines. RL-39-30-343-82. Ufa: VNIISSPTneft, 1984

3. Косицын В. Е. и др. Вертолетный лазерный локатор утечек метана "Поиск-2". Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции "Оптика лазеров". Л. 1990, с. 380. 3. Kositsyn V. Ye. Et al. Helicopter laser locator for methane leaks "Search-2". Abstracts of the VI All-Union Conference "Laser Optics". L. 1990, p. 380.

4. TELLUS, 1983, v. 35B, N 1, p. 1 15. 4. TELLUS, 1983, v. 35B, N 1, p. 1 15.

5. Ландау Л. Д. Лифшиц Е. М. Статистическая физика. М. Наука, 1976, с. 72. 5. Landau L. D. Lifshits E. M. Statistical physics. M. Science, 1976, p. 72.

6. Абрамович Г. Н. Теория турбулентных струй. М. Наука, 1984 г. 6. Abramovich G. N. Theory of turbulent jets. M. Science, 1984

7. Нефтяное хозяйство, 1990, N 2, с. 66 68. 7. Oil industry, 1990, N 2, p. 66 68.

8. Пратт В.К. Лазерные системы связи. М. Связь, 1972. 8. Pratt V.K. Laser communication systems. M. Communication, 1972.

9. Кондратьев В.Н. Никитин Е.Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. М. Наука, 1975, гл. XII. 9. Kondratiev V.N. Nikitin E.E. Kinetics and mechanism of gas-phase reactions. M. Science, 1975, ch. XII.

10. Лазерные абсорбционные методы анализа микроконцентраций газов. М. Энергоиздат, 1984, с. 84 89, с. 103 1-9. 10. Laser absorption methods for the analysis of gas microconcentrations. M. Energy Publishing House, 1984, p. 84 89, p. 103 1-9.

11. Тепловизоры /Под ред. А. З. Криксунова. М. Радио и связь, 1978. 11. Thermal imagers / Ed. A.Z. Kriksunova. M. Radio and Communications, 1978.

12. Тепловая аэросъемка в гидрогеологии и инженерной геологии / Под. ред. Г. С. Выдрицкого. Л. 1986. 12. Thermal aerial photography in hydrogeology and engineering geology / Ed. ed. G. S. Vydritsky. L. 1986.

Claims (5)

1. Авиационное устройство для обнаружения утечек из трубопроводов, состоящее из двух лазеров, оптически сопряженных с блоком контроля интенсивности излучения и блоком формирования и вывода излучения и через облучаемый участок земной поверхности с приемной оптической системой и фотоприемным устройством, которое подключено к усилителю-преобразователю, подключенному к блоку буферной памяти, связанному с вычислителем, а выходы вычислителя связаны с сигнальным устройством и блоком долговременной памяти, отличающееся тем, что сигнальное устройство выполнено в виде дисплея, каждый лазер подключен к соответствующему выходу дополнительно устанавливаемого блока управления режимами работ, состоящего из блока формирования времени задержки, таймера, коммутатора, усилителя-преобразователя, причем в блоке управления режимами работ выходы коммутатора подключены к блоку формирования задержки и таймеру, таймер связан с блоком формирования времени задержки и блоком буферной памяти, выход усилителя-преобразователя подключен к блоку буферной памяти, кроме того, дополнительно установлены блок формирования температурного контраста участка земной поверхности вблизи трубопровода, превышающего по своим размерам облучаемый лазерным излучением участок земной поверхности, который через коммутатор подключен к блоку обработки поля температурного контраста, соединенному с дополнительно устанавливаемым блоком визуализации, причем коммутатор связан с вычислителем. 1. An aircraft device for detecting leaks from pipelines, consisting of two lasers optically coupled to a radiation intensity control unit and a radiation generation and output unit and through an irradiated portion of the earth’s surface with a receiving optical system and a photodetector that is connected to an amplifier-converter connected to to the buffer memory unit associated with the calculator, and the outputs of the calculator are connected to the signal device and the long-term memory unit, characterized in that the signal the structure is made in the form of a display, each laser is connected to the corresponding output of an additionally installed operation mode control unit, consisting of a delay time generation unit, a timer, a switch, an amplifier-converter, and in the operation mode control unit, the switch outputs are connected to a delay formation unit and a timer, the timer is connected to the delay time generation unit and the buffer memory unit, the output of the amplifier-converter is connected to the buffer memory unit, in addition, an additional A block for the formation of temperature contrast of a portion of the earth’s surface near a pipeline exceeding the size of a portion of the earth’s surface irradiated by laser radiation, which is connected through a switch to a processing unit for a temperature contrast field connected to an additionally installed visualization unit, the switch is connected to a computer. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля интенсивности излучения выполнен в виде блока калибровки длины волны и контроля интенсивности излучения, между каждым лазером и блоком формирования и вывода излучения на оптической оси дополнительно установлен блок перестройки длины волны излучения, независимо и плавно перестраивающий длину волны излучения в диапазоне 3,1 3,6 мкм, подключенный к блоку управления режимами работы, и оптически связанный с блоком калибровки и контроля, в блок управления режимами работы дополнительно установлен блок управления перестройкой длины волны излучения, связанный с коммутатором и вычислителем, и усилитель-преобразователь, связанный с коммутатором и выходом блока калибровки длины волны и контроля излучения. 2. The device according to claim 1, characterized in that the radiation intensity control unit is made in the form of a wavelength calibration unit and radiation intensity control unit, an additional radiation wavelength adjustment unit is additionally installed between each laser and the radiation generation and output unit on the optical axis, independently and smoothly tunes the radiation wavelength in the range 3.1 to 3.6 μm, connected to the operating mode control unit, and optically coupled to the calibration and control unit, to the operating mode control unit A control unit for adjusting the radiation wavelength associated with the switch and the computer, and an amplifier-converter connected with the switch and the output of the wavelength calibration and radiation control unit have been installed. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно установлен блок формирования видимого изображения, связанный через коммутатор с блоком визуализации, причем поле зрения его совпадает с полем зрения блока формирования температурного контраста. 3. The device according to p. 1, characterized in that it additionally has a visible image forming unit connected through a switch to a visualization unit, and its field of view coincides with the field of view of the temperature contrast forming unit. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что за блоком формирования и вывода излучения установлен на оптической оси блок пространственного сканирования лазерным излучением, оптически связывающий через облучаемый участок земной поверхности выход блока формирования и вывода излучения с входом приемной оптической системы, и подключенный к дополнительно установленному блоку управления пространственным сканированием, а блок формирования температурного контраста установлен на дополнительно вводимый блок пространственного сканирования, связанный с блоком управления пространственным сканированием. 4. The device according to claim 1, characterized in that behind the radiation generation and output unit, a spatial scanning unit with laser radiation is mounted on the optical axis, which optically connects the output of the radiation formation and output unit with the input of the receiving optical system through an irradiated area of the earth’s surface, and connected to an additionally installed spatial scanning control unit, and a temperature contrast generating unit is installed on an additionally introduced spatial scanning unit, with knitted with a spatial scan control unit. 5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что дополнительно установлен блок формирования видимого изображения участка земной поверхности вблизи трубопровода, связанный через коммутатор с блоком визуализации, причем поле зрения его совпадает с полем зрения блока формирования температурного контраста, за блоком формирования и вывода излучения установлен на оптической оси блок пространственного сканирования лазерным излучением, оптически связывающий через облучаемый участок земной поверхности выход блока формирования и вывода излучения с входом приемной оптической системы, и подключенный к дополнительно установленному блоку управления пространственным сканированием, а блок формирования температурного контраста и блок формирования видимого изображения установлены на дополнительно вводимый блок пространственного сканирования, связанный с блоком управления пространственным сканированием, причем поля зрения блока формирования температурного контраста и блока формирования видимого изображения при перемещении их в пространстве совмещены. 5. The device according to p. 2, characterized in that it additionally has a visual imaging unit for a plot of the earth’s surface near the pipeline, connected through a switch to a visualization unit, and its field of view coincides with the field of view of the temperature contrast forming unit, behind the radiation generating and output unit a spatial scanning unit with laser radiation is mounted on the optical axis, optically connecting the output of the radiation generation and output unit through the irradiated portion of the earth with the input of the receiving optical system and connected to an additionally installed spatial scanning control unit, and the temperature contrast forming unit and the visible image forming unit are installed on the additionally introduced spatial scanning unit associated with the spatial scanning control unit, the field of view of the temperature contrast forming unit and the unit forming a visible image when moving them in space combined.
RU95109237/25A 1995-06-07 1995-06-07 Aviation gear to detect gas leaks from pipe-lines RU2091759C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95109237/25A RU2091759C1 (en) 1995-06-07 1995-06-07 Aviation gear to detect gas leaks from pipe-lines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95109237/25A RU2091759C1 (en) 1995-06-07 1995-06-07 Aviation gear to detect gas leaks from pipe-lines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95109237A RU95109237A (en) 1997-06-20
RU2091759C1 true RU2091759C1 (en) 1997-09-27

Family

ID=20168513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95109237/25A RU2091759C1 (en) 1995-06-07 1995-06-07 Aviation gear to detect gas leaks from pipe-lines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2091759C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2663565C1 (en) * 2017-06-15 2018-08-07 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") System of constant monitoring of concentration of hydrocarbon vapors of oil and petroleum products in the air of working area during fire and gas hazardous operations
RU188421U1 (en) * 2018-12-28 2019-04-11 Общество с ограниченной ответственностью "АФМ-Серверс" (ООО "АФМ-Серверс") LASER SCANNER OF METHANE LEAKAGES FOR UNCANDLESS AVIATION SYSTEMS
US10458904B2 (en) 2015-09-28 2019-10-29 Ball Aerospace & Technologies Corp. Differential absorption lidar
US10921245B2 (en) 2018-06-08 2021-02-16 Ball Aerospace & Technologies Corp. Method and systems for remote emission detection and rate determination
RU2771575C1 (en) * 2021-08-27 2022-05-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Remote detection of propane leaks
RU2790391C1 (en) * 2022-10-11 2023-02-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for monitoring the atmosphere in the region of a nuclear power plant

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114112251B (en) * 2022-01-29 2022-04-19 长扬科技(北京)有限公司 Natural gas leakage point positioning method and device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Шумайлов А.С. и др. Обз. информации. Серия "Транспорт и хранение нефти и нефтепридуктов". - М.: ВНИИОНГ, 1980, N 7, с. 10 - 12. Положение о воздушном патрулировании магистральных нефтепроводов Рл - 39-30-343-82.- Уфа, ВНИИСПТНефть, 1984. Косицын В.Е. и др. Тезисы докладов У1 Всесоюзной конференции. Оптика лазеров. - Л.: 1990, с. 380. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10458904B2 (en) 2015-09-28 2019-10-29 Ball Aerospace & Technologies Corp. Differential absorption lidar
RU2663565C1 (en) * 2017-06-15 2018-08-07 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") System of constant monitoring of concentration of hydrocarbon vapors of oil and petroleum products in the air of working area during fire and gas hazardous operations
US10921245B2 (en) 2018-06-08 2021-02-16 Ball Aerospace & Technologies Corp. Method and systems for remote emission detection and rate determination
RU188421U1 (en) * 2018-12-28 2019-04-11 Общество с ограниченной ответственностью "АФМ-Серверс" (ООО "АФМ-Серверс") LASER SCANNER OF METHANE LEAKAGES FOR UNCANDLESS AVIATION SYSTEMS
RU2771575C1 (en) * 2021-08-27 2022-05-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Remote detection of propane leaks
RU2790391C1 (en) * 2022-10-11 2023-02-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Laser system for monitoring the atmosphere in the region of a nuclear power plant

Also Published As

Publication number Publication date
RU95109237A (en) 1997-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1918466B (en) System and method for remote quantitative detection of fluid leaks from a natural gas or oil pipeline
Baars et al. Target categorization of aerosol and clouds by continuous multiwavelength-polarization lidar measurements
EP0026046B1 (en) Method of and apparatus for monitoring gaseous pollutants
Wandinger et al. EARLINET instrument intercomparison campaigns: overview on strategy and results
US20040263852A1 (en) Aerial leak detector
RU2091759C1 (en) Aviation gear to detect gas leaks from pipe-lines
Leonard et al. Experimental remote sensing of subsurface temperature in natural ocean water
Gaudio et al. First open field measurements with a portable CO2 lidar/dial system for early forest fires detection
Aiuppa et al. New advances in dial-lidar-based remote sensing of the volcanic CO2 flux
Willitsford et al. Lidar description of the evaporative duct in ocean environments
Molero et al. The laser as a tool in environmental problems
Singh et al. Evaluation of 2-μm pulsed integrated path differential absorption lidar for carbon dioxide measurement—technology developments, measurements, and path to space
CN109164466A (en) For measuring the laser radar system of temperature humidity profile
Iakovlev et al. Highly accurate scanning attachment for SRS-lidar system
RU2086959C1 (en) Aviation laser gas analyzer for detection of leaks in pipe-lines
Robinson et al. DIAL measurements for air pollution and fugitive-loss monitoring
Singh et al. Airborne active remote sensor for atmospheric carbon dioxide
Romanovskii et al. Optical parametric oscillators in lidar sounding of trace atmospheric gases in the 3–4 μm spectral range
MXPA05014233A (en) Aerial leak detector.
Mostafa Atmospheric monitoring for the Pierre Auger fluorescence detector
Evans et al. In situ cloud sensing with multiple scattering lidar: Design and validation of an airborne sensor
Reichardt et al. Evaluation of active and passive gas imagers for transmission pipeline remote leak detection
Machol et al. Scanning tropospheric ozone and aerosol lidar with double-gated photomultipliers
CN109060317A (en) The characterisitic parameter pilot system and its course of work of long-distance propagation of laser beam
Reichardt et al. Instrument for Airborne Remote Sensing of Transmission Pipeline Leaks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060608