RU2244869C1 - Device for detecting location of pipeline break - Google Patents
Device for detecting location of pipeline break Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244869C1 RU2244869C1 RU2003119543/06A RU2003119543A RU2244869C1 RU 2244869 C1 RU2244869 C1 RU 2244869C1 RU 2003119543/06 A RU2003119543/06 A RU 2003119543/06A RU 2003119543 A RU2003119543 A RU 2003119543A RU 2244869 C1 RU2244869 C1 RU 2244869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- receiver
- input
- pipeline
- frequency amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для наблюдения за целостностью трубопроводов.The proposed device relates to pipeline transport and can be used to monitor the integrity of the pipelines.
Известны устройства для обнаружения места нарушения герметичности трубопроводов (авт. свид. СССР №№380909, 411268, 642575, 934269, 1216550, 1283566, 1610347, 1657988, 1672105, 1679232, 1705709, 1733837, 1777014, 1778597, 1812386; патент РФ №2196271; патенты США №№4289019, 4570477; патент Франции №2498325; патенты Японии №№59-38537, 60-245900, 63-22531; Трубопроводный транспорт нефти и газа. -М., 1988, Яковлев Е.И. и др. Трубопроводный транспорт жидкости и газа. -М., 1993 и другие).Known devices for detecting places of leakage of pipelines (ed. Certificate of the USSR No. 380809, 411268, 642575, 934269, 1216550, 1283566, 1610347, 1657988, 1672105, 1679232, 1705709, 1733837, 1777014, 1778597, 1812386; RF patent No. 2196271; ; US patents No. 429019, 4570477; French patent No. 2498325; Japanese patents No. 59-38537, 60-245900, 63-22531; Pipeline transport of oil and gas. -M., 1988, Yakovlev E.I. et al. Pipeline transport of liquid and gas. -M., 1993 and others).
Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство, реализующее “Способ обнаружения места разрыва трубопровода” (патент РФ №2196271, F 17 D 5/06, 2001), которое и выбрано в качестве прототипа.Of the known devices, the closest to the proposed one is a device that implements the “Method for detecting the place of rupture of the pipeline” (RF patent No. 2196271, F 17 D 5/06, 2001), which is selected as a prototype.
Указанное устройство обеспечивает повышение точности определения места разрыва трубопровода. Это достигается тем, что приемник 5.1 с приемной антенной 6.1 перемещается вдоль трубопровода 2 и им обнаруживаются электромагнитные волны, прошедшие через разрыв в трубопроводе. При этом приемная антенна 6.1 поворачивается до тех пор, пока направление нулевого приема не совпадет с направлением на место разрыва трубопровода и по минимуму диаграммы направленности определяется место разрыва трубопровода. Однако указанное устройство не позволяет обнаружить слабые полезные сигналы на фоне помех и мешающих маскирующих сигналов, приходящих с других направлений.The specified device provides improved accuracy in determining the place of rupture of the pipeline. This is achieved by the fact that the receiver 5.1 with the receiving antenna 6.1 moves along the pipeline 2 and it detects electromagnetic waves that have passed through a gap in the pipeline. In this case, the receiving antenna 6.1 is rotated until the direction of zero reception coincides with the direction to the place of rupture of the pipeline and the place of rupture of the pipeline is determined by the minimum radiation pattern. However, this device does not allow to detect weak useful signals against the background of interference and interfering masking signals coming from other directions.
Это объясняется тем, что пеленгация и селекция полезных сигналов осуществляется по минимуму амплитуды принимаемого сигнала.This is due to the fact that direction finding and selection of useful signals is carried out at a minimum of the amplitude of the received signal.
Технической задачей изобретения является повышение достоверности обнаружения слабых полезных сигналов на фоне помех и мешающих маскирующих сигналов, приходящих с других направлений.An object of the invention is to increase the reliability of detection of weak useful signals against noise and interfering masking signals coming from other directions.
Поставленная задача решается тем, что устройство для обнаружения места разрыва трубопровода, содержащее передатчик с передающей антенной, первую приемную антенну с кардиоидной диаграммой направленности и первый приемник, при этом передатчик размещен в начале трубопровода у насосной станции, передающая антенна размещена внутри трубопровода, снабжено блоком управления диаграммой направленности, второй приемной антенной с круговой диаграммой направленности, вторым приемником, блоком сравнения, пороговым блоком, генератором пилообразного напряжения, гетеродином, коммутатором и осциллографическим индикатором, причем каждый приемник состоит из последовательно включенных усилителя высокой частоты, смесителя, второй вход которого соединен с соответствующим выходом гетеродина, усилителя промежуточной частоты и амплитудного детектора, вход усилителя высокой частоты первого приемника через блок управления диаграммой направленности соединен с выходом первой приемной антенны, вход усилителя высокой частоты второго приемника соединен с выходом второй приемной антенны, к выходу первого приемника последовательно подключены блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго приемника, пороговый блок и генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом гетеродина, выходы порогового блока, первого и второго приемников через коммутатор подключены к вертикально отклоняющим пластинам осциллографического индикатора, горизонтально отклоняющие пластины которого соединены с выходом генератора пилообразного напряжения.The problem is solved in that a device for detecting a break in a pipeline containing a transmitter with a transmitting antenna, a first receiving antenna with a cardioid radiation pattern and a first receiver, while the transmitter is located at the beginning of the pipeline at the pump station, the transmitting antenna is located inside the pipeline, equipped with a control unit radiation pattern, a second receiving antenna with a circular radiation pattern, a second receiver, a comparison unit, a threshold block, a sawtooth generator voltage, a local oscillator, a switch, and an oscillographic indicator, each receiver consisting of a series-connected high-frequency amplifier, a mixer, the second input of which is connected to the corresponding output of the local oscillator, an intermediate frequency amplifier, and an amplitude detector, and the input of the high-frequency amplifier of the first receiver through the radiation pattern control unit connected to the output of the first receiving antenna, the input of the high frequency amplifier of the second receiver is connected to the output of the second receiving antenna, to the output of the first receiver, a comparison unit is connected in series, the second input of which is connected to the output of the second receiver, a threshold unit and a sawtooth generator, the output of which is connected to the local oscillator input, the outputs of the threshold unit, of the first and second receivers are connected through a switch to vertically deflecting plates of the oscilloscope indicator, whose horizontally deflecting plates are connected to the output of a sawtooth voltage generator.
Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1. Антенна, состоящая из рамки и вибратора и формирующая диаграмму направленности в виде кардиоиды, изображена на фиг.2. Пеленгационная характеристика первого приемника при пеленгации по минимуму показана на фиг.3. Диаграммы направленности первый и второй приемных антенн показаны на фиг.4.The structural diagram of the proposed device is presented in figure 1. The antenna, consisting of a frame and a vibrator and forming a radiation pattern in the form of a cardioid, is shown in figure 2. Direction finding characteristic of the first receiver with direction finding to a minimum is shown in figure 3. The radiation patterns of the first and second receiving antennas are shown in FIG.
Устройство содержит насосную станцию 1, трубопровод 2, передающую антенну 3 и передатчик 4, последовательно включенные первую приемную антенну 6.1, блок 7 управления диаграммой направленности, приемник 5.1, блок 12 сравнения, второй вход которого соединен с выходом приемника 5.2, пороговый блок 13, генератор 14 пилообразного напряжения и гетеродин 15. Выходы порогового блока 13, первого 5.1 и второго 5.2 приемников через коммутатор 16 подключены к вертикальноотклоняющим пластинам осциллографического индикатора 17, горизонтальноотклоняющие пластины которого соединены с выходом генератора 14 пилообразного напряжения. Каждый приемник состоит из последовательно включенных усилителя 8.1 (8.2) высокой частоты, смесителя 9.1 (9.2), второй вход которого соединен с первым (вторым) выходом гетеродина 15, усилителя 10.1 (10.2) промежуточной частоты и амплитудного детектора 11.1 (11.2).The device comprises a pumping station 1, a pipeline 2, a transmitting antenna 3 and a transmitter 4, a first receiving antenna 6.1, a directional beam control unit 7, a receiver 5.1, a comparison unit 12, the second input of which is connected to the output of the receiver 5.2, a threshold unit 13, a generator 14 sawtooth voltage and local oscillator 15. The outputs of the threshold block 13, the first 5.1 and second 5.2 receivers through the switch 16 are connected to the vertically-deflecting plates of the oscilloscope indicator 17, the horizontally-deflecting plates of the cat cerned connected to the output of the generator 14, a sawtooth voltage. Each receiver consists of a series-connected high-frequency amplifier 8.1 (8.2), a mixer 9.1 (9.2), the second input of which is connected to the first (second) output of the local oscillator 15, an intermediate-frequency amplifier 10.1 (10.2), and an amplitude detector 11.1 (11.2).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Передающая антенна 3 передатчика 4 размещается в трубопроводе 2, в частности в начале трубопровода 2 и насосной станции 1. При включении передатчика 4 в трубопроводе 2 возбуждаются электромагнитные волны (радиоволны). Причем длина волны радиоволн λ выбирается меньше критической для данного диаметра D трубопровода. Для выбора длины волны электромагнитных волн при заданном диаметре D трубопровода используется следующее соотношение:The transmitting antenna 3 of the transmitter 4 is located in the pipe 2, in particular at the beginning of the pipe 2 and the pump station 1. When the transmitter 4 is turned on, the electromagnetic waves (radio waves) are excited in the pipe 2. Moreover, the wavelength of radio waves λ is chosen less than critical for a given diameter D of the pipeline. To select the wavelength of electromagnetic waves for a given diameter D of the pipeline, the following relation is used:
λкр=1,25 D,λ cr = 1.25 D,
при котором происходит переход от экспоненциального затухания излучения в трубопроводе к свободному распространению основной волны в волновом канале трубопровода.in which there is a transition from exponential decay of radiation in the pipeline to the free propagation of the main wave in the wave channel of the pipeline.
Если трубопровод заполнен средой с относительной диэлектрической проницаемостью ε, то соответствующая λкр частота излучения fкр определяется из выражения:If the pipeline is filled with a medium with a relative dielectric constant ε, then the radiation frequency f cr corresponding to λ cr is determined from the expression:
где С - скорость света в вакууме.where C is the speed of light in vacuum.
Трубопровод в этом случае для радиоволн служит волноводом. Радиоволны распространяются по трубопроводу 2 и в случае разрыва проникают в атмосферу или грунт, окружающие трубопровод.In this case, the pipeline serves as a waveguide for radio waves. Radio waves propagate through pipeline 2 and, in the event of a break, penetrate into the atmosphere or soil surrounding the pipeline.
Приемная аппаратура перемещается вдоль трубопровода 2. При этом для перемещения могут быть использованы оператор, автомобиль или любое другое транспортное средство.The receiving equipment moves along the pipeline 2. In this case, an operator, a car or any other vehicle can be used to move.
Гетеродин 15 под действием генератора 14 пилообразного напряжения вырабатывает гетеродинный сигнал с линейно изменяющейся частотой. На выходах приемников 5.1 и 5.2 последовательно во времени выделяются входные сигналы из соответствующего частотного диапазона. С выходов амплитудных детекторов 11.1 и 11.2 эти сигналы подаются через коммутатор 16 на вертикально отклоняющие пластины осциллографического индикатора 17, на горизонтально отклоняющие пластины которого подается напряжение развертки с выхода генератора 14 пилообразного напряжения. В результате на экране осциллографического индикатора 17 формируется картина спектральной плотности в соответствующем частотном диапазоне. За счет того, что на вторые входы смесителей 9.1 и 9.2 подается один и тот же линейно-частотно-модулированный сигнал с выходов гетеродина 15, на выходах приемников 5.1 и 5.2 в любой момент времени наблюдается один и тот же входной сигнал. Амплитуда сигнала на выходе приемника 5.2 не зависит от направления прихода входного сигнала из-за кругового вида диаграммы направленности антенны 6.2 (фиг.4). Антенна 6.1 имеет кардиоидную диаграмму направленности, вращение которой осуществляется блоком управления 7. Огибающие спектров входных сигналов с выходов амплитудных детекторов 11.1 и 11.2 поступают на входы блока 12 сравнения и коммутатора 16. Коммутатор 16 служит для подключения к вертикально отклоняющим пластинам осциллографического индикатора 17, одного из сигналов: с выходов порогового блока 13, первого 5.1 и второго 5.2 приемников. Для осуществления селекции сигналов по направлению прихода при помощи блока 7 управления кардиоидную диаграммы направленности антенну 6.1 вращают до совмещения нулевого провала с направлением прихода сигналов (фиг.4). Амплитуда сигналов с этого направления на выходе приемника 5.1 близка к нулю, поэтому на выходе блока 12 сравнения в этот момент напряжение будет максимальным.The local oscillator 15 under the action of a sawtooth voltage generator 14 generates a local oscillator signal with a ramp frequency. At the outputs of the receivers 5.1 and 5.2, the input signals from the corresponding frequency range are sequentially allocated in time. From the outputs of the amplitude detectors 11.1 and 11.2, these signals are fed through a switch 16 to the vertically deflecting plates of the oscilloscope indicator 17, to the horizontally deflecting plates of which a sweep voltage is supplied from the output of the sawtooth voltage generator 14. As a result, a spectral density pattern in the corresponding frequency range is formed on the screen of the oscilloscope indicator 17. Due to the fact that the same linearly-frequency-modulated signal from the outputs of the local oscillator 15 is supplied to the second inputs of the mixers 9.1 and 9.2, the same input signal is observed at the outputs of the receivers 5.1 and 5.2 at any time. The amplitude of the signal at the output of the receiver 5.2 does not depend on the direction of arrival of the input signal due to the circular appearance of the radiation pattern of the antenna 6.2 (figure 4). The antenna 6.1 has a cardioid radiation pattern, the rotation of which is carried out by the control unit 7. The envelopes of the spectra of the input signals from the outputs of the amplitude detectors 11.1 and 11.2 are fed to the inputs of the comparison unit 12 and switch 16. The switch 16 is used to connect one of the oscilloscope indicator 17 to the vertically deflecting plates signals: from the outputs of the threshold block 13, the first 5.1 and second 5.2 receivers. To implement the selection of signals in the direction of arrival using the control unit 7, the cardioid radiation pattern antenna 6.1 is rotated to combine the zero dip with the direction of arrival of the signals (figure 4). The amplitude of the signals from this direction at the output of the receiver 5.1 is close to zero, therefore, the voltage at the output of the comparison unit 12 will be maximum.
Если на выходы блока 12 сравнения поступают напряжения, амплитуды которых приблизительно равны, то на выходе блока 12 сравнения напряжение отсутствует. На выходе блока 12 сравнения образуется максимальное напряжение только в случае, когда на два его входа поступают напряжения, амплитуды которых значительно различаются.If the outputs of the comparison unit 12 receive voltages whose amplitudes are approximately equal, then there is no voltage at the output of the comparison unit 12. At the output of the comparison unit 12, the maximum voltage is formed only in the case when voltages are received at its two inputs, the amplitudes of which vary significantly.
Максимальное напряжение с выхода блока 12 сравнения превышает пороговое напряжение Vпор в пороговом блоке 13. Величину порога Vпор выставляют так, чтобы пороговый блок 13 срабатывал только от сигналов, приходящих с нулевого направления.The maximum voltage from the output of the comparison unit 12 exceeds the threshold voltage Vpoor in the threshold unit 13. The threshold value Vpoor is set so that the threshold unit 13 operates only from signals coming from the zero direction.
При срабатывании пороговый блок 13 формирует сигнал управления длительностью Tи, который поступает на генератор 14 пилообразного напряжения и останавливает его перестройку на время, определяемое длительностью Tи сигнала управления. Этот сигнал разрешает прохождение входного сигнала через коммутатор 16 на вертикально отклоняющие пластины осциллографического индикатора 17. На экране последнего образуется импульс (частотная метка), которая является признаком обнаружения разрыва трубопровода.When triggered, the threshold unit 13 generates a control signal of duration Ti, which is supplied to the sawtooth voltage generator 14 and stops its tuning for a time determined by the duration of Ti and the control signal. This signal allows the input signal to pass through the switch 16 to the vertically deflecting plates of the oscilloscope indicator 17. An impulse (frequency mark) is generated on the screen of the latter, which is a sign of detection of a pipeline rupture.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение достоверности обнаружения слабых полезных сигналов на фоне помех и мешающих маскирующих сигналов, приходящих с других направлений. Это достигается использованием двух приемников с антеннами, имеющими круговую и кардиоидную диаграммы направленности.Thus, the proposed device in comparison with the prototype provides an increase in the reliability of detection of weak useful signals against noise and interfering masking signals coming from other directions. This is achieved using two receivers with antennas having a circular and cardioid radiation pattern.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003119543/06A RU2244869C1 (en) | 2003-06-23 | 2003-06-23 | Device for detecting location of pipeline break |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003119543/06A RU2244869C1 (en) | 2003-06-23 | 2003-06-23 | Device for detecting location of pipeline break |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003119543A RU2003119543A (en) | 2004-12-20 |
| RU2244869C1 true RU2244869C1 (en) | 2005-01-20 |
Family
ID=34978147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003119543/06A RU2244869C1 (en) | 2003-06-23 | 2003-06-23 | Device for detecting location of pipeline break |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2244869C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100425996C (en) * | 2005-07-29 | 2008-10-15 | 陶亮 | Electrical measurement method for safety theft prevention of oil/gas pipe line |
| CN105783971A (en) * | 2016-04-29 | 2016-07-20 | 国家电网公司 | Automatic calibration assembly line for measuring instruments |
-
2003
- 2003-06-23 RU RU2003119543/06A patent/RU2244869C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100425996C (en) * | 2005-07-29 | 2008-10-15 | 陶亮 | Electrical measurement method for safety theft prevention of oil/gas pipe line |
| CN105783971A (en) * | 2016-04-29 | 2016-07-20 | 国家电网公司 | Automatic calibration assembly line for measuring instruments |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7777671B2 (en) | Radar system and method | |
| EP3077778B1 (en) | Adaptive radar system with multiple waveforms | |
| US7893862B2 (en) | Method and apparatus for using collimated and linearly polarized millimeter wave beams at Brewster's angle of incidence in ground penetrating radar to detect objects located in the ground | |
| US20090009380A1 (en) | Radar system and method | |
| US8289201B2 (en) | Method and apparatus for using non-linear ground penetrating radar to detect objects located in the ground | |
| US8275572B2 (en) | Difference frequency detection with range measurement | |
| US5323114A (en) | Method and apparatus for obtaining sectional information of the underground by measuring time differences and strength of electromagnetic signals | |
| EP2182375A1 (en) | A combined direction finder and radar system, method and computer program product | |
| Olver et al. | FMCW radar for hidden object detection | |
| RU2315332C1 (en) | Radiolocation station | |
| RU2474839C1 (en) | Method and apparatus for nonlinear radar | |
| EP1744177A1 (en) | Radar system and method for locating and identifying objects by their non-linear echo signals | |
| RU2663083C1 (en) | Method for determining relative dielectric permittivity and method of ground subject detecting | |
| RU2244869C1 (en) | Device for detecting location of pipeline break | |
| KR100661748B1 (en) | Apparatus for removing leakage signal of fmcw radar | |
| Andrieu et al. | Land mine detection with an ultra-wideband SAR system | |
| Parrini et al. | ORFEUS GPR: a very large bandwidth and high dynamic range CWSF radar | |
| RU2429408C1 (en) | Device for detection of break of pipeline | |
| JPH04130294A (en) | Underground radar tomography device | |
| KR100431777B1 (en) | Water leak detector and antenna thereof | |
| JPH0470588A (en) | Underground inspection device | |
| JPS63120271A (en) | Radar-type underground investigation apparatus | |
| WO2007007309A9 (en) | Radar system and method for locating and identifying objects by their non-linear echo signals | |
| US20230417868A1 (en) | Device for radiolocation of objects in space and a gpr system | |
| RU2020467C1 (en) | Method for detection of through defects in pipelines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050624 |