RU2370783C2 - Electrometric device for contact-free measurement of current and depth of underground trunk pipeline bedding - Google Patents

Electrometric device for contact-free measurement of current and depth of underground trunk pipeline bedding Download PDF

Info

Publication number
RU2370783C2
RU2370783C2 RU2007117088/28A RU2007117088A RU2370783C2 RU 2370783 C2 RU2370783 C2 RU 2370783C2 RU 2007117088/28 A RU2007117088/28 A RU 2007117088/28A RU 2007117088 A RU2007117088 A RU 2007117088A RU 2370783 C2 RU2370783 C2 RU 2370783C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
analog
quartz
frequency
multiplier
generator
Prior art date
Application number
RU2007117088/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007117088A (en
Inventor
Юрий Кириллович Федосенко (RU)
Юрий Кириллович Федосенко
Original Assignee
ЗАО НИИИН МНПО "Спектр"
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 ЗАО НИИИН МНПО "Спектр" filed Critical ЗАО НИИИН МНПО "Спектр"
Priority to RU2007117088/28A priority Critical patent/RU2370783C2/en
Publication of RU2007117088A publication Critical patent/RU2007117088A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370783C2 publication Critical patent/RU2370783C2/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device comprises unit of harmonic generator and measuring unit. Generator unit comprises the first and second quartz master generators with close frequencies, the first analog multiplier, parallel resonant circuit tuned for frequency equal to difference of frequencies in the first and second quartz generators, power amplifier. Metering unit comprises two measuring converters of magnetic field intensity into electric signal, which are installed along vertical line to pipe axis one under another, amplifier, analog-digital converter, two digital indicators, the third quartz master generator, frequency of which is equal to frequency of the second quartz generator, the second analog multiplier, quartz filter, analog commutator, microprocessor program-controlling controller.
EFFECT: improved noise immunity and accuracy of measurements.
1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля (НК) и технической диагностики подземных нефтегазовых трубопроводов.The present invention relates to the field of non-destructive testing (NDT) and technical diagnostics of underground oil and gas pipelines.

Известно устройство для бесконтактного обнаружения утечек тока на участке подземного трубопровода, содержащее источник тока, подключенный между трубопроводом и землей, четыре измерительных датчика, укрепляемых на специальных штативах со стойками, четыре датчика ориентации, измерительные усилители, переключатели, вычитающий блок, индикаторы измерительный и ориентации [1]. Известно также устройство для бесконтактного измерения токов в подземных магистральных трубопроводах, содержащее три однокомпонентных датчика магнитного поля, усилитель, три амплитудных детектора, источник постоянного напряжения, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, переключатель на два направления и три положения, а также индикатор [2].A device for non-contact detection of current leaks in a section of an underground pipeline, comprising a current source connected between the pipeline and the ground, four measuring sensors mounted on special tripods with racks, four orientation sensors, measuring amplifiers, switches, a subtracting unit, measuring and orientation indicators [ one]. Also known is a device for non-contact measurement of currents in underground pipelines, containing three one-component magnetic field sensors, an amplifier, three amplitude detectors, a constant voltage source, an analog-to-digital converter, a digital-to-analog converter, a two-way and three-position switch, and an indicator [2 ].

Общим недостатком этих устройств является их низкая надежность из-за громозкости конструкции и усложненной технологии настройки.A common disadvantage of these devices is their low reliability due to the bulkiness of the design and complicated tuning technology.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является бесконтактный искатель повреждения изоляции коммуникации, содержащий блоки индикации тока, глубины залегания объекта, первый и второй преобразователи напряженности магнитного поля в электрический сигнал, размещенные над трассой коммуникации на вертикальной прямой к трассе, так что первый преобразователь размещен под вторым; блоки деления, вычитания, умножения, при этом выход первого преобразователя соединен с первым входом блока вычитания и блока умножения, выход которого соединен с блоком индикации тока, а второй вход - с входом блока индикации глубины залегания объекта и выходом блока деления, первый вход которого соединен с выходом блока вычитания, а второй вход с вторым входом блока вычитания и выходом второго преобразователя.Closest to the proposed invention is a non-contact seeker for damage to the insulation of communication, containing blocks for indicating current, depth of the object, the first and second transducers of the magnetic field into an electrical signal placed above the communication path on a vertical line to the path, so that the first converter is placed under the second; blocks of division, subtraction, multiplication, while the output of the first converter is connected to the first input of the subtraction unit and the multiplication block, the output of which is connected to the current display unit, and the second input is to the input of the unit for indicating the depth of the object and the output of the division unit, the first input of which is connected with the output of the subtraction block, and the second input with the second input of the subtraction block and the output of the second converter.

Недостатками этого устройства являются низкая помехозащищенность и не высокая точность измерения из-за отсутствия частотной фильтрации очень сильных электрических помех радиопередающих станций, высоковольтных линий передач электрической энергии, подземных кабельных коммуникаций. Использование аналоговых блоков математической обработки измеряемых сигналов приводит к низкой точности их измерения параметров.The disadvantages of this device are low noise immunity and low measurement accuracy due to the lack of frequency filtering of very strong electrical interference from radio transmitting stations, high-voltage transmission lines of electrical energy, underground cable communications. The use of analog blocks of mathematical processing of the measured signals leads to low accuracy of their measurement parameters.

Целью данного предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности прибора и точности измерения параметров трубопровода.The aim of the present invention is to increase the noise immunity of the device and the accuracy of measuring the parameters of the pipeline.

Эта цель достигается за счет того, что электрометрический прибор для бесконтактного измерения тока и глубины залегания подземного магистрального трубопровода, содержащий блок генератора гармонических колебаний, расположенные по вертикали к оси трубы один под другим два измерительных преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, два цифровых индикатора, набор блоков деления, вычитания, умножения, отличается тем, что он дополнительно снабжен тремя кварцевыми задающими генераторами, двумя аналоговыми перемножителями, параллельным резонансным контуром, усилителем мощности, кварцевым фильтром, аналоговым коммутатором, микропроцессорным программно-управляющим контроллером, при этом в блоке генератора выходы двух задающих кварцевых генераторов подключаются ко входам первого аналогового перемножителя, выход которого через параллельный резонансный контур и усилитель мощности подается на трубопровод, а выходы двух измерительных преобразователей подключаются ко входам аналогового коммутатора, выход которого подсоединяется к первому входу второго аналогового перемножителя, ко второму входу которого подключается выход третьего задающего кварцевого генератора, причем выход перемножителя соединяется с последовательно включенными кварцевым фильтром, усилителем, аналого-цифровым преобразователем; при этом микропроцессорный контроллер через адресную шину и шину данных связан с коммутатором, усилителем, аналого-цифровым преобразователем и двумя цифровыми индикаторами, а функции блоков деления, вычитания, умножения микропроцессорный контроллер выполняет программно.This goal is achieved due to the fact that the electrometric device for non-contact measurement of current and the depth of the underground main pipeline, containing a block of harmonic oscillation generator located vertically to the pipe axis one below the other two measuring transducers of the magnetic field into an electric signal, amplifier, analog a digital converter, two digital indicators, a set of blocks of division, subtraction, multiplication, differs in that it is additionally equipped with three quartz sets generators, two analog multipliers, a parallel resonant circuit, a power amplifier, a quartz filter, an analog switch, a microprocessor programmable controller, while in the generator block the outputs of two master crystal oscillators are connected to the inputs of the first analog multiplier, the output of which is through a parallel resonant circuit and a power amplifier is supplied to the pipeline, and the outputs of two measuring transducers are connected to the inputs of the analog switch d which is connected to the first input of the second analog multiplier, to the second input of which is connected the output of the third master quartz oscillator, the output of the multiplier is connected to the series-connected crystal filter, an amplifier, an analog-digital converter; at the same time, the microprocessor controller is connected to the switch, amplifier, analog-to-digital converter and two digital indicators through the address bus and data bus, and the microprocessor controller performs the functions of the division, subtraction, and multiplication blocks programmatically.

Структурная схема прибора представлена на фиг.1The block diagram of the device shown in figure 1

Прибор состоит из блока генератора (фиг.1а), содержащего кварцевые задающие генератора 1 и 2, аналоговый перемножитель 3, частотный фильтр в виде параллельного резонансного контура 4, усилитель мощности 5. Генератор подключается потенциальной клеммой к выводимому на поверхность и связанному с металлом трубопровода металлическому вводу, а заземляющей клеммой с окружающим трубопровод грунтом («землей»).The device consists of a generator block (Fig. 1a), containing quartz oscillator oscillators 1 and 2, an analog multiplier 3, a frequency filter in the form of a parallel resonant circuit 4, and a power amplifier 5. The generator is connected by a potential terminal to a metal terminal connected to the surface and connected to the pipeline metal input, and grounding terminal with the soil surrounding the pipeline ("ground").

Измерительный блок прибора (фиг.1б) состоит из двух преобразователей 7 и 8 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, аналогового коммутатора 9, второго аналогового перемножителя 10, третьего кварцевого задающего генератора 11, кварцевого фильтра 12, усилителя 13, аналого-цифрового преобразователя 14, двух цифровых индикаторов 15 и 16 и микропроцессорного программно-управляющего контроллера 17. Прибор работает следующим образом. Частотная селекция организовывается специальным образом. Частоты f1 и f2 двух первых кварцевых задающих генераторов 1 и 2 выбирают достаточно близкими, с учетом того, чтобы их разность Δf=f1-f2 была равна примерно 1 кГц (например, 973,5 Гц). При более высоких частотах возрастает погрешность измерения из-за более сильного влияния электропроводимости грунта. Более низкую разностную частоту Δf получить весьма трудно, так как промышленные кварцы не выпускаются с более близкими частотами.The measuring unit of the device (figb) consists of two converters 7 and 8 of the magnetic field to an electric signal, an analog switch 9, a second analog multiplier 10, a third crystal oscillator 11, a crystal filter 12, an amplifier 13, an analog-to-digital converter 14, two digital indicators 15 and 16 and a microprocessor program-controlling controller 17. The device operates as follows. Frequency selection is organized in a special way. The frequencies f 1 and f 2 of the first two quartz master oscillators 1 and 2 are chosen close enough, taking into account that their difference Δf = f 1 -f 2 is equal to about 1 kHz (for example, 973.5 Hz). At higher frequencies, the measurement error increases due to the stronger effect of soil conductivity. It is very difficult to obtain a lower difference frequency Δf, since industrial quartz is not produced with closer frequencies.

После перемножения двух напряжений задающих генераторов 1 и 2 на выходе перемножителя 3 получается сигнал, в спектре которого будут сигналы с частотами, равными сумме и разности перемножаемых частот.After multiplying the two voltages of the master oscillators 1 and 2 at the output of the multiplier 3, a signal is obtained in the spectrum of which there will be signals with frequencies equal to the sum and difference of the multiplied frequencies.

Настроив параллельный резонансный контур 4 на частоту Δf=f1-f2, получают низкочастотный сигнал, который через усилитель мощности 5 подается на контролируемый трубопровод. Возбужденный в трубопроводе ток создает в окружающей среде переменное электромагнитное поле, напряженность которого преобразуется на выходе преобразователей 7 и 8 в два электрических сигнала U1 и U2, регистрируемых измерительным блоком прибора. При этом низкочастотные сигналы U1 и U2 через коммутатор 9 подаются на аналоговый перемножитель 10, где с помощью третьего кварцевого задающего генератора 11 с частотой f2 снова преобразуются в сигналы с частотами, равными сумме и разности перемножаемых частот (f2 и Δf). Выходной сигнал после перемножителя 10 будет содержать частоты Δf2=f2+f1-f2 и Δf3=f2-f1+f2=2f2-f1. С помощью кварцевого фильтра 12, настроенного на частоту f1, выделяются очень узкополосные сигналы с суммарной частотой перемножаемых сигналов. Такой способ узкополосной измерительной схемы обусловлен тем, что кварцевые резонаторы с частотой меньше 32 кГц промышленностью не выпускаются. А наиболее эффективным методом подавления электрических помех является резкое снижение полосы пропускания измерительной схемы. Информативные сигналы с выхода перемножителя 10 через кварцевый фильтр 12, усилитель 13 (с регулируемым коэффициентом усиления) и аналого-цифровой преобразователь 14 в цифровом коде поступают через шину данных на микропроцессорный контроллер.By tuning the parallel resonant circuit 4 to a frequency Δf = f 1 -f 2 , a low-frequency signal is obtained, which is fed through a power amplifier 5 to a controlled pipeline. The current excited in the pipeline creates an alternating electromagnetic field in the environment, the intensity of which is converted at the output of the converters 7 and 8 into two electrical signals U 1 and U 2 recorded by the measuring unit of the device. In this case, the low-frequency signals U 1 and U 2 through the switch 9 are fed to the analog multiplier 10, where, using the third quartz master oscillator 11 with a frequency f 2, they are again converted into signals with frequencies equal to the sum and difference of the multiplied frequencies (f 2 and Δf). The output signal after the multiplier 10 will contain the frequencies Δf 2 = f 2 + f 1 -f 2 and Δf 3 = f 2 -f 1 + f 2 = 2f 2 -f 1 . Using a quartz filter 12 tuned to a frequency f 1 , very narrow-band signals with the total frequency of the multiplied signals are extracted. This method of a narrow-band measuring circuit is due to the fact that quartz resonators with a frequency of less than 32 kHz are not produced by industry. And the most effective method of suppressing electrical noise is a sharp decrease in the bandwidth of the measuring circuit. Informative signals from the output of the multiplier 10 through a quartz filter 12, an amplifier 13 (with an adjustable gain) and an analog-to-digital converter 14 in a digital code are transmitted via a data bus to a microprocessor controller.

Измеряемые параметры трубопровода рассчитываются по формулам:The measured parameters of the pipeline are calculated by the formulas:

глубина залеганияoccurrence depth

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

ток, протекающей по трубопроводу:current flowing through the pipeline:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где K0 - коэффициент пересчета напряженности магнитного поля в амплитуду сигнала;where K 0 - conversion factor of the magnetic field into the amplitude of the signal;

l - расстояние между преобразователями 1 и 2.l is the distance between the transducers 1 and 2.

Измерение проводятся при расположении прибора над центром трубопровода.Measurements are taken when the device is located above the center of the pipeline.

Значение h и I представляются в цифровом виде на индикаторах 15, 16.The values of h and I are presented in digital form on indicators 15, 16.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство №1821758, G01R 31/02. Опубликовано 15.06.93 г. Бюл. №22.1. Copyright certificate No. 1821758, G01R 31/02. Published 06/15/93, bull. Number 22.

2. Авторское свидетельство №1746320, G01R 19/00. Опубликовано 07.07.92 г. Бюл. №25.2. Copyright certificate No. 1746320, G01R 19/00. Published July 7, 1992 Bul. Number 25.

Claims (1)

Прибор для бесконтактного измерения тока и глубины залегания подземного магистрального трубопровода, содержащий блок генератора гармонических колебаний и измерительный блок, включающий расположенные по вертикали к оси трубы один под другим два измерительных преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, два цифровых индикатора, отличающийся тем, что блок генератора гармонических колебаний содержит первый и второй кварцевый задающий генераторы, первый аналоговый перемножитель, параллельный резонансный контур, усилитель мощности, измерительный блок дополнительно содержит третий кварцевый задающий генератор, второй аналоговый перемножитель, кварцевый фильтр, аналоговый коммутатор, микропроцессорный программно-управляющий контроллер, при этом в блоке генератора выходы первого и второго задающих кварцевых генераторов, имеющих близкие частоты, подключены ко входам первого аналогового перемножителя, выход которого через параллельный резонансный контур, настроенный на частоту, равную разности частот первого и второго кварцевых генераторов, и усилитель мощности, соединен с трубопроводом, выходы двух измерительных преобразователей подключены ко входам аналогового коммутатора, выход которого подсоединен к первому входу второго аналогового перемножителя, ко второму входу которого подключен выход третьего задающего кварцевого генератора, частота которого равна частоте второго кварцевого генератора, причем выход перемножителя соединен с последовательно включенными кварцевым фильтром, настроенным на частоту первого кварцевого генератора, усилителем, аналого-цифровым преобразователем, при этом микропроцессорный контроллер через адресную шину и шину данных связан с коммутатором, усилителем, аналого-цифровым преобразователем и двумя цифровыми индикаторами. A device for non-contact measurement of the current and the depth of the underground main pipeline, comprising a harmonic oscillation generator unit and a measuring unit, including two measuring transducers of magnetic field strength vertically to the pipe axis, into an electrical signal, an amplifier, an analog-to-digital converter, two digital indicator, characterized in that the block of the harmonic oscillation generator contains the first and second quartz master oscillators, the first analog a multiplier, a parallel resonant circuit, a power amplifier, the measuring unit further comprises a third quartz master oscillator, a second analog multiplier, a quartz filter, an analog switch, a microprocessor program-control controller, while in the generator block the outputs of the first and second master quartz oscillators having similar frequencies are connected to the inputs of the first analog multiplier, the output of which is through a parallel resonant circuit tuned to a frequency equal to the difference h the frequency of the first and second crystal oscillators, and a power amplifier connected to the pipeline, the outputs of two measuring transducers are connected to the inputs of the analog switch, the output of which is connected to the first input of the second analog multiplier, the second input of which is connected to the output of the third master crystal, the frequency of which is equal to the frequency a second crystal oscillator, the output of the multiplier being connected to a series-connected crystal filter tuned to the frequency of the first crystal generator, an amplifier, an analog-digital converter, the microprocessor controller through the address bus and data bus is connected to a switch, an amplifier, an analog-digital converter and the two digital displays.
RU2007117088/28A 2007-05-07 2007-05-07 Electrometric device for contact-free measurement of current and depth of underground trunk pipeline bedding RU2370783C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007117088/28A RU2370783C2 (en) 2007-05-07 2007-05-07 Electrometric device for contact-free measurement of current and depth of underground trunk pipeline bedding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007117088/28A RU2370783C2 (en) 2007-05-07 2007-05-07 Electrometric device for contact-free measurement of current and depth of underground trunk pipeline bedding

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007117088A RU2007117088A (en) 2008-11-20
RU2370783C2 true RU2370783C2 (en) 2009-10-20

Family

ID=40240830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007117088/28A RU2370783C2 (en) 2007-05-07 2007-05-07 Electrometric device for contact-free measurement of current and depth of underground trunk pipeline bedding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2370783C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007117088A (en) 2008-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101303082B1 (en) Apparatus for detecting partial discharge of portable
US7782063B2 (en) Partial discharge charge quantity measuring method and device
CN202256654U (en) Verification device of global information system (GIS) partial discharge ultrahigh frequency online monitoring device
CN103487728B (en) Measure narrow-band electromagnetic wave signal coupling process and the detection system of GIS partial discharge
CN106443353A (en) Traveling wave based GIL discharge fault locating method and device
CN105334483B (en) Superfrequency partial discharge transducer sensitivity verifying attachment built in a kind of combined electrical apparatus
NO342173B1 (en) Method for measuring an impedance of an electric cable, a coupler arrangement and uses thereof
CN111624437A (en) Integrated comprehensive underground cable maintenance detection method, detection system and detection instrument
CN103091717A (en) Electromagnetic prospecting method capable of achieving self-synchronizing frequency conversion of receiving and sending
CN105785135A (en) Frequency conversion ground impedometer
CN104407389B (en) Method for removing electromagnetic coupling in phase position induced polarization exploration
CN115421004A (en) Handheld portable partial discharge inspection positioning device and partial discharge inspection method
RU2685578C1 (en) Method for remote monitoring and diagnostics of condition of structures and engineering structures and device for its implementation
CN109001828B (en) Underground target body identification method and device and storage medium
JP3294806B2 (en) Partial discharge detector for gas insulated electrical equipment
RU2370783C2 (en) Electrometric device for contact-free measurement of current and depth of underground trunk pipeline bedding
KR100632078B1 (en) Noise discriminating device and method for detect the partial discharge in underground power cable
CN108344927B (en) Power cable partial discharge monitoring device and method
RU2224260C1 (en) Automated system controlling and metering electric energy ( variants )
CN103913685A (en) Cable partial discharge detection system based on frequency conversion resonance voltage resistance
KR20100115052A (en) Electromagnetic exploration method of induction field using object detecting of underground
RU2649092C1 (en) Device for evaluating the effectiveness of electromagnetic emissions shielding
Lundgaard et al. Ultrasonic detection of particle movement and partial discharges in gas insulated apparatus
JP2006046938A (en) Feeble earth-current detection method and its system
CN110907343A (en) Method for detecting corrosion rate of grounding grid

Legal Events

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

Effective date: 20110508