RU2230978C1 - Method of detection of break in pipe line - Google Patents

Method of detection of break in pipe line Download PDF

Info

Publication number
RU2230978C1
RU2230978C1 RU2002125767/06A RU2002125767A RU2230978C1 RU 2230978 C1 RU2230978 C1 RU 2230978C1 RU 2002125767/06 A RU2002125767/06 A RU 2002125767/06A RU 2002125767 A RU2002125767 A RU 2002125767A RU 2230978 C1 RU2230978 C1 RU 2230978C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electromagnetic waves
pipeline
azimuth
rupture
received
Prior art date
Application number
RU2002125767/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Заренков (RU)
В.А. Заренков
Д.В. Заренков (RU)
Д.В. Заренков
В.И. Дикарев (RU)
В.И. Дикарев
Б.В. Койнаш (RU)
Б.В. Койнаш
Original Assignee
Заренков Вячеслав Адамович
Заренков Дмитрий Вячеславович
Дикарев Виктор Иванович
Койнаш Борис Васильевич
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 Заренков Вячеслав Адамович, Заренков Дмитрий Вячеславович, Дикарев Виктор Иванович, Койнаш Борис Васильевич filed Critical Заренков Вячеслав Адамович
Priority to RU2002125767/06A priority Critical patent/RU2230978C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2230978C1 publication Critical patent/RU2230978C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: transportation of liquids, gases and other products by means of pipe lines; detection of defects in pipe lines laid on ground.
SUBSTANCE: proposed method includes flight of helicopter provided with two receiving antennae on opposite tips of main rotor blades; electromagnetic waves generated by break of pipe line and received by antennae are multiplied and harmonic voltage at frequency of rotation of main rotor is separated and compared with reference voltage; then, azimuth of radiation source of electromagnetic waves is accurately measured at simultaneous auto-correlation treatment of electromagnetic waves received by one antenna; azimuth of source of electromagnetic waves is measured at reduction of phase modulation index with no change in relationship R/λcr by means of differential phase direction finder by results of measurement of time intervals connected with function of frequency modulation of received electromagnetic waves during rotation of receiving antenna located on tip of main rotor blade. According to results of measurement of azimuth range, position of break in pipe line is determined; where R is radius of circle on which receiving antennae are located and λcr is critical length of radiating wave.
EFFECT: enhanced efficiency of detection.
2 dwg

Description

Предлагаемый способ относится к области транспортировки жидкостей, газов и других продуктов с помощью трубопроводов, а именно к способам для наблюдения за целостностью трубопроводов, расположенных на земной поверхности, и выявления мест их разрывов.The proposed method relates to the field of transportation of liquids, gases and other products using pipelines, and in particular to methods for monitoring the integrity of pipelines located on the earth's surface and identifying the places of their ruptures.

Известны способы обнаружения места разрыва трубопровода (авт. свид. СССР №642575, 723291, 1812386; патент РФ №2135887; патент Франции №2642818 и другие).Known methods for detecting a rupture of a pipeline (ed. Certificate of the USSR No. 642575, 723291, 1812386; RF patent No. 2135887; French patent No. 2642818 and others).

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является “Способ обнаружения места разрыва трубопровода” (патент РФ №2135887, F 17 D 5/06, 1997), который и выбран в качестве прототипа.Of the known methods, the closest to the proposed one is the “Method for detecting a rupture of a pipeline” (RF patent No. 2135887, F 17 D 5/06, 1997), which is selected as a prototype.

Данный способ заключается в приеме электромагнитных волн вне трубопровода и определении места разрыва трубопровода. При этом к концам трубопровода подводят переменное электрическое напряжение с частотой, соответствующей генерации электромагнитных волн с длиной волн, близкой к размеру предполагаемого разрыва или диаметру трубопровода.This method consists in receiving electromagnetic waves outside the pipeline and determining the place of rupture of the pipeline. At the same time, alternating voltage with a frequency corresponding to the generation of electromagnetic waves with a wavelength close to the size of the expected gap or the diameter of the pipeline is supplied to the ends of the pipeline.

Однако известный способ не обеспечивает оперативного обнаружения и определения местоположения разрыва магистрального трубопровода.However, the known method does not provide rapid detection and location of the gap of the main pipeline.

Технической задачей изобретения является повышение оперативности обнаружения и определения местоположения разрыва магистрального трубопровода путем облета его на вертолете.An object of the invention is to increase the efficiency of detection and determination of the location of the rupture of the main pipeline by flying it by helicopter.

Поставленная задача решается тем, что согласно способа обнаружения разрыва трубопровода, заключающегося в генерации электромагнитных волн непосредственно самим разрывом трубопровода, для чего подводят к концам трубопровода переменное электрическое напряжение с частотой, соответствующей длинам волн, находящихся в пределах диаметра трубопровода, а источник возникающего излучения связывают с местонахождением разрыва трубопровода, осуществляют облет трубопровода вертолетом, на противоположных концах лопастей несущего винта которого размещают две приемные антенны, а принятые электромагнитные волны, генерируемые разрывом трубопровода, перемножают между собой, выделяют гармоническое напряжение на частоте вращения несущего винта, сравнивают его с опорным напряжением и точно измеряют азимут источника излучения электромагнитных волн, одновременно осуществляют автокорреляционную обработку электромагнитных волн, принятых одной антенной, и однозначно измеряют азимут источника излучения электромагнитных волн, уменьшая индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/λкр с помощью диференциально-фазового пеленгатора, по результатам измерения интервалов времени, связанных с функцией модуляции частоты принятых электромагнитных волн при вращении приемной антенны, расположенной на конце лопасти несущего винта, определяют дальность до источника излучения электромагнитных волн, по результатам измерения азимута и дальности определяют местонахождение разрыва трубопровода, где R - радиус окружности, на которой расположены приемные анетнны, λкр - критическая длина волны излучения.The problem is solved in that according to the method for detecting a pipeline rupture, which consists in the generation of electromagnetic waves directly by the pipeline rupture, for which an alternating voltage is applied to the ends of the pipeline with a frequency corresponding to wavelengths within the diameter of the pipeline, and the source of the resulting radiation is connected with by the location of the pipeline rupture, they fly over the pipeline by helicopter, at the opposite ends of the rotor blades of which they place two receiving antennas, and the received electromagnetic waves generated by the pipeline rupture are multiplied among themselves, a harmonic voltage is extracted at the rotor rotational speed, they are compared with the reference voltage and the azimuth of the electromagnetic radiation source is accurately measured, while the autocorrelation processing of electromagnetic waves received by one antenna, and unambiguously measure the azimuth of the electromagnetic radiation source, decreasing the phase modulation index without decreasing the ratio Ia R / λ cr via differential-phase direction finder, according to the results of measurement of time intervals related to the function of modulation frequency of the received electromagnetic waves while rotating the receiving antenna located at the end of the rotor blade determine the range to the source of emission of electromagnetic waves, the results of the azimuth measuring and ranges determine the location of the pipeline rupture, where R is the radius of the circle on which the receiving antennas are located, λ cr - the critical radiation wavelength.

Расположение приемных антенн на вертолете показано на фиг.1. Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.2.The location of the receiving antennas on the helicopter is shown in figure 1. The structural diagram of a device that implements the proposed method is presented in figure 2.

Устройство содержит последовательно включенные первую приемную антенну 5, первый усилитель 7 высокой частоты, перемножитель 9, второй вход которого соединен с выходом усилителя 8 высокой частоты, узкополосный фильтр 13, первый фазометр 14, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 17, и блок 18 регистрации, последовательно включенные вторую приемную антенну 6, второй усилитель 8 высокой частоты, линию 10 задержки, фазовый детектор 11, второй вход которого соединен с выходом усилителя 8 высокой частоты, и второй фазометр 15, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 17, а выход подключен к второму входу блока 18 регистрации, третий вход которого через измеритель 12 дальности соединен с выходом усилителя 8 высокой частоты. Приемные антенны 5 и 6 размещены на противоположных концах лопастей несущего винта вертолета. Двигатель 16 кинематически связан с несущим винтом вертолета и опорным генератором 17.The device comprises serially connected a first receiving antenna 5, a first high-frequency amplifier 7, a multiplier 9, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier 8, a narrow-band filter 13, a first phase meter 14, the second input of which is connected to the output of the reference generator 17, and block 18 registration, sequentially connected to the second receiving antenna 6, the second high-frequency amplifier 8, a delay line 10, a phase detector 11, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier 8, and the second phase meter 15, the second turn connected to the output of the reference oscillator 17, and an output connected to the second input register 18, whose third input unit 12 through the meter-range amplifier connected to the output 8 of high frequency. Receiving antennas 5 and 6 are located at opposite ends of the rotor blades of the helicopter. The engine 16 is kinematically connected with the rotor of the helicopter and the reference generator 17.

Предлагаемый способ обнаружения места разрыва трубопровода реализуется следующим образом.The proposed method for detecting a rupture of a pipeline is implemented as follows.

При установке открытого трубопровода рядом с ним прокладывают электропровод 3, который подсоединяют к одному из концов трубопровода 1. Другой конец подсоединяют к другому проводу источника 4 переменного напряжения. При отсутствии разрыва излучения электромагнитных волн не происходит. В случае появления разрыва 2 трубопровода 1 место разрыва служит своеобразной антенной и начинает излучать электромагнитные волны с длиной волны, характерной размеру Д разрыва. Для определения характерного размера Д разрыва используется следующее соотношение между критической длиной волны излучения λкр и Д:When installing an open pipeline next to it, lay an electric wire 3, which is connected to one of the ends of the pipeline 1. The other end is connected to the other wire of the AC voltage source 4. In the absence of a break, the emission of electromagnetic waves does not occur. In the event of a rupture 2 of pipeline 1, the rupture site serves as a kind of antenna and begins to emit electromagnetic waves with a wavelength characteristic of the size D of the rupture. To determine the characteristic size D of the gap, the following relation is used between the critical radiation wavelength λ cr and D:

λкр=1,25Д,λ cr = 1.25 D,

при котором происходит переход от экспоненциального затухания излучения в канале, образованном разрывом 2 в стене трубопровода 1, к пропусканию, обусловленному возможностью распространения основной волны в волноводном канале разрыва 2.in which there is a transition from the exponential decay of radiation in the channel formed by the gap 2 in the wall of the pipe 1, to transmission, due to the possibility of propagation of the main wave in the waveguide channel of the gap 2.

Если трубопровод заполнен средой с относительной диэлектрической проницаемостью ε, то соответствующая λкр частота излучения fкр определяется из выраженияIf the pipeline is filled with a medium with a relative permittivity ε, then the radiation frequency f cr corresponding to λ cr is determined from the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

где с - скорость света в вакууме.where c is the speed of light in vacuum.

Это излучение принимается антеннами 5 и 6, размещенными на противоположных концах лопастей несущего винта вертолетаThis radiation is received by antennas 5 and 6, located at opposite ends of the rotor blades of the helicopter

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где U1, U2 - амплитуды принимаемых электромагнитных колебаний;where U 1 , U 2 - the amplitude of the received electromagnetic waves;

fкр - критическая частота излучения;f cr - the critical frequency of the radiation;

R - радиус окружности, на которой расположены приемные антенны 5 и 6;R is the radius of the circle on which the receiving antennas 5 and 6 are located;

Ω=2πF - скорость вращения приемных антенн 5 и 6 (скорость вращения несущего винта вертолета);Ω = 2πF — rotational speed of receiving antennas 5 and 6 (rotational speed of the rotor of the helicopter);

β - пеленг на источник излучения электромагнитных колебаний (разрыв 2 трубопровода);β - bearing on the radiation source of electromagnetic waves (rupture 2 of the pipeline);

φ - угол относительно опорного фазового угла;φ is the angle relative to the reference phase angle;

Figure 00000005
- фаза принимаемого сигнала.
Figure 00000005
- phase of the received signal.

Приемные антенны 5 и 6 перемещаются по окружности с постоянной скоростью V=ΩR на удалении Ro от источника излучения 2. За время приема электромагнитных колебаний от источника излучения антенны проходят путь L=ΩtR.The receiving antennas 5 and 6 move around the circle with a constant speed V = ΩR at a distance R o from the radiation source 2. During the time of receiving electromagnetic oscillations from the radiation source, the antennas travel the path L = ΩtR.

Знаки “+” и “-” перед фазой ψ(t) соответствуют диаметрально противоположным положениям антенн 5 и 6 на концах двух противоположных лопастей несущего винта вертолета.The signs “+” and “-” before the phase ψ (t) correspond to diametrically opposite positions of the antennas 5 and 6 at the ends of two opposite rotor blades of the helicopter.

Пеленгация источника излучения (разрыва 2 трубопровода) электромагнитных колебаний в горизонтальной (азимутальной) плоскости осуществляется дифференциально-фазовым методом с использованием обусловленной эффектом Доплера фазовой модуляции, возникающей при круговом вращении приемных антенн 5 и 6. При этом фаза огибающей модуляции сигналов зависит от направления на источник излучения.Direction finding of the radiation source (rupture of 2 pipelines) of electromagnetic oscillations in the horizontal (azimuthal) plane is carried out by the differential-phase method using the phase modulation caused by the Doppler effect that occurs when the receiving antennas 5 and 6 rotate in a circular fashion. The phase of the signal modulation envelope depends on the direction to the source radiation.

Так как приемные антенны 5 и 6 то приближаются к источнику, то удаляются от него, возникает эффект Доплера, вызывающий пространственно-фазовую модуляцию принимаемых колебаний.Since the receiving antennas 5 and 6 either approach the source, then move away from it, the Doppler effect arises, causing spatial-phase modulation of the received oscillations.

Причем величинаMoreover, the value

Figure 00000006
Figure 00000006

входящая в состав принимаемых колебаний и называемая индексом фазовой модуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы вращающихся приемных антенн. Пеленгатор тем чувствительнее к изменению угла β, чем больше относительный размер базы R/λкр, однако с ростом R/λкр уменьшается значение угловой координаты β, при которой разность фаз превосходит значение 2π, то есть наступает неоднозначность отсчета. Следовательно, при

Figure 00000007
наступает неоднозначность отсчета угла β.which is part of the received oscillations and is called the phase modulation index, characterizes the maximum value of the phase deviation of the rotating receiving antennas. The direction finder is the more sensitive to the change in the angle β, the larger the relative size of the base R / λ cr , however, with an increase in R / λ cr , the value of the angular coordinate β decreases at which the phase difference exceeds 2π, i.e., the reading is ambiguous. Therefore, for
Figure 00000007
ambiguity of reading the angle β occurs.

Устранение указанной неоднозначности путем уменьшения соотношения R/λкр обычно себя не оправдывает, так как при этом теряется основное достоинство широкобазовой системы. Кроме того, в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн брать малые значения R/λкр часто не удается из-за конструктивных соображений.The elimination of this ambiguity by reducing the R / λ cr ratio usually does not justify itself, since the main advantage of the wide-base system is lost. In addition, in the range of meter and especially decimeter waves, it is often not possible to take small values of R / λ cr due to design considerations.

Следует отметить, что существующие вертолеты, например МИ-6, МИ-8, МИ-24, МИ-26, имеют лопасти длиной 10...20 м, число оборотов несущего винта 200 об/мин и могут совершать облет трубопровода на безопасной высоте 50...100 м.It should be noted that existing helicopters, for example MI-6, MI-8, MI-24, MI-26, have blades 10 ... 20 m long, the rotor speed is 200 rpm and can fly around the pipeline at a safe height 50 ... 100 m.

Для повышения точности пеленгации разрыва 2 трубопровода в горизонтальной (азимутальной) плоскости приемные антенны размещаются на концах двух противоположных лопастей несущего винта вертолета. Смещение сигналов от двух диаметрально противоположных приемных антенн 5 и 6, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, которая идентична фазовой модуляции, получаемой с помощью одной приемной антенны, вращающейся по кругу, радиус R1 которого в два раза больше (R1=2R).To increase the accuracy of direction finding of the rupture of 2 pipelines in the horizontal (azimuthal) plane, receiving antennas are located at the ends of two opposite rotor blades of the helicopter. The bias of the signals from two diametrically opposite receiving antennas 5 and 6, located at the same distance R from the axis of rotation of the rotor, causes phase modulation, which is identical to the phase modulation obtained using one receiving antenna rotating in a circle, whose radius R 1 is two times more (R 1 = 2R).

Действительно, на выходе перемножителя 9 образуется гармоническое напряжениеIndeed, the output of the multiplier 9 produces a harmonic voltage

u3(t)=U3cos(2πFt-β),u 3 (t) = U 3 cos (2πFt-β),

где

Figure 00000008
Where
Figure 00000008

K1 - коэффициент передачи перемножителя,K 1 - transfer coefficient of the multiplier,

с индексом фазовой модуляцииwith phase modulation index

Figure 00000009
Figure 00000009

которое выделяется узкополосным фильтром 13 и поступает на первый вход фазометра 14, на второй вход которого подается напряжение опорного генератора 17which is allocated by a narrow-band filter 13 and fed to the first input of the phasemeter 14, the second input of which is supplied with the voltage of the reference oscillator 17

uo(t)=Uocos(2πFt+φo).u o (t) = U o cos (2πFt + φ o ).

Опорный генератор 17 кинематически связан с двигателем 16 вертолета. Фазометр 14 обеспечивает точное измерение угла β, который фиксируется блоком 18 регистрации.The reference generator 17 is kinematically connected with the engine 16 of the helicopter. The phasometer 14 provides an accurate measurement of the angle β, which is recorded by the recording unit 18.

Для устранения неоднозначности отсчета азимута β необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/λкр.To eliminate the ambiguity of the azimuth reading β, it is necessary to reduce the phase modulation index without reducing the ratio R / λ cr .

Решить эту задачу можно применением дифференциально-фазового пеленгатора, в котором измеряется разность фаз между напряжениямиThis problem can be solved by using a differential-phase direction finder, in which the phase difference between voltages is measured

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

снимаемых с двух синхронно вращающихся с угловой скоростью Ω=2πF антенн 6 и 6 (5 и 5), сдвинутых между собой на угол μ (фиг.1). Индекс фазовой модуляции в этом случае определяется выражениемremoved from two synchronously rotating with an angular speed Ω = 2πF antennas 6 and 6 (5 and 5), shifted to each other by an angle μ (figure 1). The phase modulation index in this case is determined by the expression

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
- расстояние между антеннами 5 и 5 (6 и 6).Where
Figure 00000013
- the distance between the antennas 5 and 5 (6 and 6).

При d1<R индекс фазовой модуляции Δφm2 оказывается меньше, чем у пеленгатора с одной вращающейся антенной 5 (5) и такой же измерительной базойFor d 1 <R, the phase modulation index Δφ m2 is smaller than that of the direction finder with one rotating antenna 5 (5) and the same measuring base

Figure 00000014
Figure 00000014

Однако при таком расположении антенн не устраняется фазовая модуляция, обусловленная непостоянством фазы принимаемого сигнала в течение интервала времени τ3.However, with this arrangement of the antennas, phase modulation is not eliminated due to the inconsistency of the phase of the received signal during the time interval τ 3 .

Уменьшение индекса фазовой модуляции можно достигнуть и с одной вращающейся антенной 6 (5). При этом вместо напряжения u2'(t) необходимо использовать напряжение u2(t), задержанное на время τ3, эквивалентное сдвигу второй антенны 6 (5) на угол μ=Ωτ3.A decrease in the phase modulation index can be achieved with one rotating antenna 6 (5). In this case, instead of the voltage u 2 '(t), it is necessary to use the voltage u 2 (t), delayed by the time τ 3 , equivalent to the shift of the second antenna 6 (5) by the angle μ = Ωτ 3 .

В устройстве, реализующем предлагаемый способ, напряжение u2(t) с выхода усилителя 8 высокой частоты поступает на автокоррелятор, состоящий из линии 10 задержки с временем задержки τ3 и фазового детектора 11. Это эквивалентно уменьшению индекса фазовой модуляции до величиныIn the device that implements the proposed method, the voltage u 2 (t) from the output of the high-frequency amplifier 8 is supplied to an autocorrelator consisting of a delay line 10 with a delay time τ 3 and a phase detector 11. This is equivalent to a decrease in the phase modulation index to

Figure 00000015
Figure 00000015

На выходе автокоррелятора образуется напряжениеA voltage is generated at the output of the autocorrelator

u4(t)=U4cos(2πFt-β)u 4 (t) = U 4 cos (2πFt-β)

где

Figure 00000016
Where
Figure 00000016

К2 - коэффициент передачи фазового детектора,K 2 - the transfer coefficient of the phase detector,

с индексом фазовой модуляции

Figure 00000017
которое поступает на первый вход фазометра 15, на второй вход которого подается напряжение uo(t) опорного генератора 17. Фазометр 15 обеспечивает однозначное измерение пеленга β на источник излучения. По существу фазометры 14 и 15 представляют собой две шкалы измерений угловой координаты β. Фазометр 14 представляет точную, но неоднозначную шкалу измерений, а фазометр 15 - грубую, но однозначную шкалу измерений.with phase modulation index
Figure 00000017
which is supplied to the first input of the phasemeter 15, the second input of which is supplied with the voltage u o (t) of the reference generator 17. The phase meter 15 provides an unambiguous measurement of bearing β to the radiation source. In essence, the phaseometers 14 and 15 are two scales for measuring the angular coordinate β. The phasometer 14 represents an accurate but ambiguous measurement scale, and the phasometer 15 represents a rough but unambiguous measurement scale.

Частоту сигнала, принимаемого движущейся антенной 5 (6), можно представить следующим образом:The frequency of the signal received by the moving antenna 5 (6) can be represented as follows:

Figure 00000018
Figure 00000018

где V=ΩR;where V = ΩR;

Ro - расстояние от источника излучения до винта.R o is the distance from the radiation source to the screw.

При Rо>>RWhen R about >> R

Figure 00000019
Figure 00000019

Доплеровское смещение частоты в секторе положений лопастей винта 0...40° составляет в среднем 0...2000 Гц. Величина (1) изменяется во времени. Разлагаем ее в ряд и ограничивается двумя первыми членамиThe Doppler frequency shift in the sector of positions of the rotor blades 0 ... 40 ° is on average 0 ... 2000 Hz. Value (1) varies over time. We expand it in a row and are limited to the first two members

Figure 00000020
Figure 00000020

где Ωt=αo.where Ωt = α o .

Коэффициент α находится из геометрических соотношений (фиг.1)The coefficient α is found from the geometric relationships (figure 1)

Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000021
Figure 00000022

Figure 00000023
r=ΩtR;
Figure 00000023
r = ΩtR;

r - расстояние между источником излучения и антенной 5 (6).r is the distance between the radiation source and antenna 5 (6).

Определим разрешение двух источников (двух разрывов) по азимутуDetermine the resolution of two sources (two gaps) in azimuth

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

Период модуляцииModulation period

Figure 00000026
Figure 00000026

Разрешение осуществляется на расстоянии, когда модулирующая функция изменяется на один периодResolution is carried out at a distance when the modulating function changes by one period

Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000027
Figure 00000028

где L=ΩtR.where L = ΩtR.

Разрешающая способность по азимутуAzimuth Resolution

Figure 00000029
Figure 00000029

где

Figure 00000030
- ширина диаграммы направленности бортовой антенны;Where
Figure 00000030
- the width of the radiation pattern of the onboard antenna;

d - предельный размер антенны, расположенной на лопасти винта.d - the maximum size of the antenna located on the rotor blades.

Для определения дальности до источника излучения достаточно измерить крутизну функции (2) в окрестности точки х=0.To determine the distance to the radiation source, it is sufficient to measure the steepness of function (2) in the vicinity of the point x = 0.

ПустьLet be

Figure 00000031
Figure 00000031

ТогдаThen

Figure 00000032
Figure 00000032

Максимальное и минимальное значения F достигаются в моментThe maximum and minimum values of F are reached at the moment

Figure 00000033
Figure 00000033

и составляетand makes up

Figure 00000034
Figure 00000034

а максимальное значениеand the maximum value

Figure 00000035
Figure 00000035

и достигается при

Figure 00000036
and is achieved when
Figure 00000036

Разность моментов для соседних значений максимума и минимума является функцией дальности, а их полусумма - функцией азимута источника излучения.The difference of moments for adjacent maximum and minimum values is a function of range, and their half-sum is a function of the azimuth of the radiation source.

Из (5) путем дифференцирования можно получить связь между ошибками измерения моментов максимума и минимума Δt и расстояния до источника излученияFrom (5), by differentiation, we can obtain a relationship between the errors in measuring the moments of the maximum and minimum Δt and the distance to the radiation source

Figure 00000037
Figure 00000037

Например, при r=1000 м-1=1.3·106; при r=500 м-1=3,3·105;For example, when r = 1000 m-1 = 1.3 · 10 6 ; at r = 500 m -1 = 3.3 · 10 5 ;

при r=100 м-1=1,5·104; при r=50 м-1=4,5·103;at r = 100 m -1 = 1.5 · 10 4 ; at r = 50 m -1 = 4.5 · 10 3 ;

при r=20 м-1=1,1·103.at r = 20 m-1 = 1.1 · 10 3 .

Измерение дальности r осуществляется в измерителе 12 по результатам измерения интервалов времени, связанных с функцией модуляции частоты принимаемого электромагнитного колебания при вращении приемной антенны 6, расположенной на лопасти несущего винта. Измеренное значение дальности r фиксируется блоком 18 регистрации.The measurement of the range r is carried out in the meter 12 according to the results of measuring time intervals associated with the function of modulating the frequency of the received electromagnetic waves during rotation of the receiving antenna 6 located on the rotor blade. The measured value of the range r is recorded by the block 18 registration.

Местонахождение разрыва 2 трубопровода определяется с использованием измеренных значений азимута β и дальности r.The location of the gap 2 of the pipeline is determined using the measured values of the azimuth β and range r.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение оперативности обнаружения и определения местонахождения разрыва магистрального трубопровода. Это достигается за счет облета магистрального трубопровода на вертолете, на двух противоположных лопастях несущего винта которого размещены приемные антенны. Пассивная вертолетная система определения координат с размещением приемных антенн на двух противоположных лопастях несущего винта позволяет точно и однозначно измерить азимут β и дальность r до наземного источника излучения (разрыва трубопровода) с одной позиции. При этом для измерения азимута β используются две шкалы: точная, но неоднозначная и грубая, но однозначная. Разрешающая способность по азимуту определяется возможностями реализации искусственного раскрыва антенны и ограничивается длиной лопастей несущего винта вертолета. Измерение дальности r осуществляется по результатам измерения интервалов времени, связанных с функцией модуляции частоты принятых электромагнитных колебаний, генерируемых разрывом трубопровода, при вращении приемных антенн, расположенных на двух противоположных лопастях несущего винта.Thus, the proposed method in comparison with the prototype and other technical solutions for a similar purpose provides increased efficiency in detecting and determining the location of a rupture of the main pipeline. This is achieved by flying around the main pipeline in a helicopter, on two opposite main rotor blades of which are receiving antennas. A passive helicopter coordinate determination system with receiving antennas located on two opposite rotor blades allows accurate and unambiguous measurement of the azimuth β and the distance r to the ground source of radiation (pipeline rupture) from one position. At the same time, two scales are used to measure the azimuth of β: accurate, but ambiguous, and rough, but unambiguous. The azimuth resolution is determined by the implementation capabilities of the artificial aperture of the antenna and is limited by the length of the rotor blades of the helicopter. The measurement of the range r is carried out according to the results of measuring time intervals associated with the function of modulating the frequency of the received electromagnetic oscillations generated by a rupture of the pipeline during the rotation of the receiving antennas located on two opposite rotor blades.

Claims (1)

Способ обнаружения места разрыва трубопровода, заключающийся в генерации электромагнитных волн непосредственно самим разрывом трубопровода, для чего подводят к концам трубопровода переменное электрическое напряжение с частотой, соответствующей длинам волн, находящихся в пределах диаметра трубопровода, а источник возникающего излучения связывают с местонахождением разрыва трубопровода, отличающийся тем, что осуществляют облет трубопровода вертолетом, на противоположных концах лопастей несущего винта которого размещают две приемные антенны, а принятые электромагнитные волны, генерируемые разрывом трубопровода, перемножают между собой, выделяют гармоническое напряжение на частоте вращения несущего винта, сравнивают его с опорным напряжением и точно измеряют азимут источника излучения электромагнитных волн, одновременно осуществляют автокорреляционную обработку электромагнитных волн, принятых одной антенной, и однозначно измеряют азимут источника электромагнитных волн, уменьшая индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/λкр с помощью дифференциально-фазового пеленгатора, по результатам измерения интервалов времени, связанных с функцией модуляции частоты принятых электромагнитных волн при вращении приемной антенны, расположенной на конце лопасти несущего винта, определяют дальность до источника излучения электромагнитных волн, по результатам измерения азимута и дальности определяют местонахождение разрыва трубопровода, где R - радиус окружности, на которой расположены приемные антенны, λкр - критическая длина волны излучения.A method for detecting a place of a pipeline rupture, which consists in generating electromagnetic waves directly by the pipeline rupture, for which an alternating voltage is applied to the ends of the pipeline with a frequency corresponding to wavelengths within the diameter of the pipeline, and the source of the resulting radiation is associated with the location of the pipeline rupture, characterized in that they fly around the pipeline by helicopter, at the opposite ends of the rotor blades of which are placed two receiving antennas, and the received electromagnetic waves generated by the rupture of the pipeline are multiplied among themselves, emit a harmonic voltage at the rotational speed of the rotor, compare it with the reference voltage and accurately measure the azimuth of the electromagnetic radiation source, simultaneously carry out autocorrelation processing of electromagnetic waves received by one antenna, and unambiguously measure the azimuth of a source of electromagnetic waves, reducing the phase modulation index without reducing the R / λ ratio cr via differential direction-finder, by measuring the time intervals associated with the frequency modulation function of the received electromagnetic waves during the rotation of the receiving antenna located at the end of the rotor blade, determine the distance to the electromagnetic wave radiation source, determine the location of the pipeline rupture by the azimuth and range measurements, where R is the radius of the circle on which the receiving antennas are located, λ kr is the critical radiation wavelength.
RU2002125767/06A 2002-09-24 2002-09-24 Method of detection of break in pipe line RU2230978C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002125767/06A RU2230978C1 (en) 2002-09-24 2002-09-24 Method of detection of break in pipe line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002125767/06A RU2230978C1 (en) 2002-09-24 2002-09-24 Method of detection of break in pipe line

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2230978C1 true RU2230978C1 (en) 2004-06-20

Family

ID=32846151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002125767/06A RU2230978C1 (en) 2002-09-24 2002-09-24 Method of detection of break in pipe line

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2230978C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113154263A (en) * 2021-03-30 2021-07-23 西南石油大学 Rapid magnetic detection device and method for pipeline defects

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113154263A (en) * 2021-03-30 2021-07-23 西南石油大学 Rapid magnetic detection device and method for pipeline defects
CN113154263B (en) * 2021-03-30 2021-12-21 西南石油大学 Rapid magnetic detection device and method for pipeline defects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1226057A (en) Imaging doppler interferometer
US20060023571A1 (en) Distance measurement method and device
AU7580687A (en) High resolution imaging doppler interferometer
US7852091B2 (en) Microwave determination of location and speed of an object inside a pipe
RU2416105C1 (en) Method of determining motion parametres of aerial objects in surveillance radar by using coherent properties of reflected signals
CN103412137B (en) With speed-measuring method and device in twiddle factor
RU2230978C1 (en) Method of detection of break in pipe line
WO1994017373A1 (en) Procedure for determining material flow rate
RU2276304C1 (en) Pipeline break detection system
Crombie Resonant backscatter from the sea and its application to physical oceanography
RU2190152C1 (en) Method for detecting leakage zone in main pipelines
RU2449311C1 (en) Method for remote measurement of wind speed and direction
JP2006330009A (en) Radar system
JP3875719B2 (en) Radar equipment
RU2504740C1 (en) Method of measurement of fluid level in container
RU2741331C2 (en) Method for determining the position of a surveillance radar station with a passive direction finder
RU2402787C1 (en) Method of finding vessels in distress
RU2152595C1 (en) Contact-free pulse-phase method of measurement of level of separation of heterogeneous liquids and of relative change of level with increased accuracy
RU2308735C1 (en) Method for determining position of radio radiation sources in short-distance zone
RU2207588C2 (en) Helicopter-borne radar
RU2413250C1 (en) Environmental monitoring method
RU2551260C1 (en) Non-contact radio-wave measurement method of liquid level in reservoir
RU2603971C1 (en) Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor
RU2411476C1 (en) Method of determining liquid or gas leakage point in underground pipeline and device for realising said method
RU2231037C1 (en) Method of location of leakage of liquid or gas in pipe line laid in ground

Legal Events

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

Effective date: 20040925