RU2411476C1 - Method of determining liquid or gas leakage point in underground pipeline and device for realising said method - Google Patents
Method of determining liquid or gas leakage point in underground pipeline and device for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2411476C1 RU2411476C1 RU2009131087/28A RU2009131087A RU2411476C1 RU 2411476 C1 RU2411476 C1 RU 2411476C1 RU 2009131087/28 A RU2009131087/28 A RU 2009131087/28A RU 2009131087 A RU2009131087 A RU 2009131087A RU 2411476 C1 RU2411476 C1 RU 2411476C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- pipeline
- narrow
- band filter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые способ и устройство относятся к контрольно-измерительной технике, предназначенной для контроля герметичности газонефтесодержащего оборудования, и более конкретно к технике дистанционного определения места утечки жидкости или газа из магистрального трубопровода, находящегося в траншее под грунтом.The proposed method and device relate to a control and measuring technique designed to control the tightness of gas-oil-containing equipment, and more particularly to a technique for remote determination of the leakage of liquid or gas from a main pipeline located in a trench under the ground.
Известны способы и устройства определения места утечки жидкости или газа из трубопроводов (авт. свид. СССР №№934.269, 1.216.551, 1.283.566, 1.610.347, 1.657.988, 1.672.105, 1.679.232, 1.705.709, 1.733.837, 1.777.014, 1.778.597, 1.812.386; патенты РФ №№2.135.887, 2.138.037, 2.231.037; патенты США №№4.289.019, 4.570.477, 5.038.614; патент Великобритании №1.349.129; патент Франции №2.498.325; патенты Японии №№59-38.537, 60-24.900, 63-22.531; Трубопроводный транспорт жидкости и газа. М., 1993 и другие).Known methods and devices for determining the location of a leak of liquid or gas from pipelines (ed. Certificate of the USSR No. 934.269, 1.216.551, 1.283.566, 1.610.347, 1.657.988, 1.672.105, 1.679.232, 1.705.709, 1.733.837, 1.777.014, 1.778.597, 1.812.386; RF patents Nos. 2.135.887, 2.138.037, 2.231.037; US patents Nos. 4.289.019, 4.570.477, 5.038.614; UK patent No. 1.349.129; French patent No. 2,498.325; Japanese patents No. 59-38.537, 60-24.900, 63-22.531; Pipeline transport of liquid and gas. M., 1993 and others).
Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ определения места утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте, и устройство для его реализации» (патент РФ №2.231.037, G01M 3/22, 2002), которые и выбраны в качестве прототипов.Of the known methods and devices closest to the proposed are the "Method of determining the place of leakage of liquid or gas from the pipeline located in the ground, and a device for its implementation" (RF patent No. 2.231.037, G01M 3/22, 2002), which are selected as prototypes.
Известные технические решения обеспечивают дистанционное определение места утечки жидкости или газа из заглубленного магистрального трубопровода. При этом производят обзор трассы трубопровода радиолокатором для определения места его залегания. Одновременно сканируют трубопровод съюстированными тепловизионным и телевизионным датчиками и осуществляют совместную цифровую обработку сигналов датчиков.Known technical solutions provide remote location of a leak of liquid or gas from a buried trunk pipeline. At the same time, a pipeline route is surveyed by radar to determine where it lies. At the same time, the pipeline is scanned with aligned thermal imaging and television sensors and digital signal processing of the sensors is carried out jointly.
Недостатком известных технических решений является низкая точность определения трассы залегания магистрального трубопровода. Это объясняется тем, что не определяются азимут α, угол места β и дальность D до трассы залегания магистрального трубопровода.A disadvantage of the known technical solutions is the low accuracy of determining the path of the main pipeline. This is because the azimuth α, elevation angle β, and distance D to the path of the main pipeline are not determined.
Технической задачей изобретения является повышение точности определения трассы залегания магистрального трубопровода путем измерения азимута, угла места и дальности до трассы залегания магистрального трубопровода.An object of the invention is to increase the accuracy of determining the path of the main pipeline by measuring the azimuth, elevation and distance to the path of the main pipeline.
Поставленная задача решается тем, что способ определения места утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте, заключающийся, в соответствии с ближайшим аналогом, в обзоре трубопровода трассоискателем путем облета на маловысотном летательном аппарате, одновременном сканировании трубопровода съюстированными тепловизионным и телевизионным датчиками и совместной цифровой фильтрации сигналов радиолокаторов, тепловизионного и телевизионного датчиков, при этом в качестве трассоискателя используют четыре радиолокатора разных длин волн, приемопередающие антенны четырех радиолокаторов размещают на концах лопастей несущего винта вертолета, принятые ими сигналы обрабатывают по алгоритму синтезирования апертуры, а о месте утечки жидкости или газа из трубопровода судят по локальному понижению температуры, зарегистрированному тепловизионным датчиком, и информации, полученной радиолокаторами и телевизионным датчиком, о глубине залегания трубопровода судят по цвету его изображения на экране индикатора, отличается от ближайшего аналога тем, что используют один измерительный и четыре пеленгационных канала, расположенных в азимутальной и угломестной плоскостях, по два на каждую плоскость, в каждом канале преобразуют отраженные от трубопровода сигналы по частоте с использованием синтезатора частот первого гетеродина, выделяют напряжения первой промежуточной частоты, повторно преобразуют по частоте напряжение первой промежуточной частоты измерительного канала с использованием частоты второго гетеродина, выделяют напряжение второй промежуточной частоты, перемножают его с напряжениями первой промежуточной частоты пеленгационных каналов, выделяют из полученных напряжений гармонические колебания на частоте второго гетеродина с сохранением фазовых соотношений, в каждой плоскости перемножают гармонические колебания двух пеленгационных каналов между собой, выделяют гармонические колебания на частоте вращения несущего винта вертолета, сравнивают их с опорным напряжением и точно, но неоднозначно измеряют азимут и угол места трассы залегания магистрального трубопровода, одновременно осуществляют автокорреляционную обработку гармонических колебаний, выделенных в другом пеленгационном канале каждой плоскости, и грубо, но однозначно измеряют азимут и угол места трассы залегания магистрального трубопровода, уменьшая индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/λ, где R - радиус окружности, на которой расположены приемопередающие антенны, λ - длина волны, зондирующий сигнал первого передатчика перемножают с отраженным сигналом, принятым антенной измерительного канала и пропущенным через блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотные напряжения, формируя тем самым корреляционную функцию R(τ), где τ - текущая временная задержка, изменением задержки поддерживают корреляционную функцию на максимальном уровне, фиксируют временную задержку τз между зондирующим и отраженным сигналами и по ее значению определяют дальность до трассы залегания магистрального трубопровода, приемную антенну измерительного канала размещают над втулкой несущего винта вертолета.The problem is solved in that the method of determining the place of leakage of liquid or gas from a pipeline located in the ground, consisting, in accordance with the closest analogue, in the survey of the pipeline by a locator by flying around a low-altitude aircraft, while scanning the pipeline using aligned thermal imaging and television sensors and joint digital filtering the signals of radars, thermal imaging and television sensors, while four radars are used as a locator of different wavelengths, the transceiver antennas of the four radars are placed at the ends of the rotor blades of the helicopter, the signals received by them are processed according to the aperture synthesis algorithm, and the place of leakage of liquid or gas from the pipeline is judged by the local temperature decrease recorded by the thermal imaging sensor and the information received by radars and by a television sensor, the depth of the pipeline is judged by the color of its image on the indicator screen, differs from the closest analogue in that I use one measuring and four direction finding channels located in the azimuthal and elevation planes, two on each plane, in each channel, the frequency signals reflected from the pipeline are converted using the frequency synthesizer of the first local oscillator, the voltages of the first intermediate frequency are extracted, the voltage of the first the intermediate frequency of the measuring channel using the frequency of the second local oscillator, isolate the voltage of the second intermediate frequency, multiply it with the voltage of the first intermediate frequency of direction finding channels, harmonic oscillations at the frequency of the second local oscillator are extracted from the received voltages while maintaining phase relationships, the harmonic oscillations of two direction finding channels are multiplied in each plane, harmonic oscillations are distinguished at the rotor rotor speed of the helicopter, they are compared with the reference voltage and accurately , but ambiguously measure the azimuth and elevation of the route of the main pipeline, at the same time carry out autocorrelation processing harmonic oscillations allocated in another direction-finding channel of each plane and roughly but unequivocally measure the azimuth and elevation angle of the trunk pipeline, decreasing the phase modulation index without decreasing the R / λ ratio, where R is the radius of the circle on which the transceiver antennas are located, λ is the wavelength, the probe signal of the first transmitter is multiplied with the reflected signal received by the antenna of the measuring channel and passed through the adjustable delay unit, low-frequency thus forming the correlation function R (τ), where τ is the current time delay, the correlation function is maintained at the maximum level by changing the delay, the time delay τ s between the probing and reflected signals is fixed, and the distance to the path of the main pipeline is determined by its value, the receiving antenna of the measuring channel is placed above the rotor hub of the helicopter.
Поставленная задача решается тем, что устройство определения места утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, четыре тракта, каждый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу синхронизатора передатчика, антенного переключателя, второй вход которого соединен с выходом переключателя сектора обзора, а вход-выход связан с приемопередающей антенной, приемника, второй вход которого соединен с выходом генератора строб-импульса, и блока обработки, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, а выход подключен к четырехцветному индикатору, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора, а также блок приема, соответствующие входы которого соединены с выходами антенных переключателей, тепловизионный и телевизионный датчики, вторые входы которых соединены с выходом синхронизатора, а выходы подключены к блоку приема, приемопередающие антенны размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено двигателем, опорным генератором, коррелятором, измерительным каналом, четырьмя пеленгаторными каналами и блоком регистрации и анализа, причем измерительный канал состоит из последовательно включенных приемной антенны, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом синтезатора частот первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилителя второй промежуточной частоты, каждый пеленгаторный канал состоит из последовательно подключенных к выходу антенного переключателя смесителя, второй вход которого соединен с выходом синтезатора частот первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты измерительного канала, и узкополосного фильтра, к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены первая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, к выходу четвертого узкополосного фильтра последовательно подключены шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра, шестой узкополосный фильтр и третий фазометр, к выходу пятого узкополосного фильтра последовательно подключены вторая линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом пятого узкополосного фильтра, и четвертый фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к первому, второму, третьему и четвертому входам блока регистрации и анализа соответственно, пятый вход которого соединен с выходом блока приема, коррелятор выполнен в виде последовательно подключенных к выходу приемной антенны блока регулируемой задержки, седьмого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого передатчика, фильтра нижних частот и экстремального регулятора, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, второй выход которого через указатель дальности подключен к шестому входу блока регистрации и анализа, приемная антенна размещена над втулкой винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором.The problem is solved in that a device for determining the place of leakage of liquid or gas from a pipeline located in the ground, containing, in accordance with the closest analogue, four paths, each of which consists of a transmitter, an antenna switch connected in series to the synchronizer output, the second input of which is connected with the output of the field of view switch, and the input-output connected to the transceiver antenna, the receiver, the second input of which is connected to the output of the strobe pulse generator, and the processing unit, the second in One of which is connected to the output of the synchronizer, and the output is connected to a four-color indicator, the control input of which is connected to the output of the synchronizer, as well as a receiving unit, the corresponding inputs of which are connected to the outputs of the antenna switches, thermal and television sensors, the second inputs of which are connected to the output of the synchronizer, and the outputs are connected to the receiving unit, the transceiver antennas are located at the ends of the rotor blades of the helicopter, differs from the closest analogue in that it is equipped with an engine, supports a generator, a correlator, a measuring channel, four direction finding channels and a recording and analysis unit, the measuring channel consisting of a series-connected receiving antenna, a first mixer, the second input of which is connected to the output of the frequency synthesizer of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency, the second mixer, and the second the input of which is connected to the output of the second local oscillator, and the amplifier of the second intermediate frequency, each direction-finding channel consists of series-connected to the output mixer antenna switch, the second input of which is connected to the output of the frequency synthesizer of the first local oscillator, the amplifier of the first intermediate frequency, multiplier, the second input of which is connected to the output of the amplifier of the second intermediate frequency of the measuring channel, and the narrow-band filter, the fifth multiplier is connected in series to the output of the first narrow-band filter, the second the input of which is connected to the output of the second narrow-band filter, the third narrow-band filter and the first phase meter, to the output of the second narrow-band fil The first delay line is connected in series, the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the second narrow-band filter, and the second phase meter, the sixth multiplier is connected in series to the output of the fourth narrow-band filter, the second input of which is connected to the output of the fifth narrow-band filter, the sixth narrow-band filter, and the third a phase meter, a second delay line, a second phase detector, the second input of which is connected to the output of the fifth, is sequentially connected to the output of the fifth narrow-band filter bandpass filter, and the fourth phase meter, the second inputs of the phase meters are connected to the output of the reference generator, and the outputs are connected to the first, second, third and fourth inputs of the recording and analysis unit, respectively, the fifth input of which is connected to the output of the receiving unit, the correlator is made in the form of series-connected to the output of the receiving antenna of the adjustable delay unit, the seventh multiplier, the second input of which is connected to the output of the first transmitter, low-pass filter and extreme controller, the output of which is one with the second input of the adjustable delay unit, a second output of which is connected via a pointer range to the sixth entry registration unit and analyzes the receiving antenna positioned above the helicopter rotor hub, the engine is kinematically connected to a helicopter rotor and the reference generator.
Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Взаимное расположение трубопровода, приемопередающих антенн 4.1-4.4 и приемной антенны 13 показано на фиг.2. Характеристики проникновения радиоволн различных длин изображены на фиг.3.The structural diagram of a device that implements the proposed method is presented in figure 1. The relative position of the pipeline, transceiver antennas 4.1-4.4 and receiving
Устройство содержит четыре тракта, четыре пеленгационных канала (по два на каждую плоскость), один измерительный канал, синхронизатор 1, коррелятор 50, блок 55 регистрации и анализа.The device contains four paths, four direction finding channels (two on each plane), one measuring channel, a synchronizer 1, a correlator 50, a recording and analysis unit 55.
Каждый тракт содержит последовательно подключенные к выходу синхронизатора 1 передатчик 2.1 (2.2, 2.3, 2.4), антенный переключатель 3.1 (3.2, 3.3, 3.4), второй вход которого соединен с выходом переключателя 7 сектора обзора, а вход-выход связан с приемопередающей антенной 4.1 (4.2, 4.3, 4.4), приемник 5.1 (5.2, 5.3, 5.4), второй вход которого соединен с выходом генератора 8 строб-импульса и блок 6.1 (6.2, 6.3, 6.4) обработки, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, а выход подключен к соответствующему входу четырехцветного индикатора 9, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора 1. Выходы антенного переключателя 3.1 (3.2, 3.3, 3.4), тепловизионного датчика 10 и телевизионного датчика 11 подключены к соответствующим входам блока 12 приема, выход которого соединен с пятым входом блока 56 регистрации и анализа. Управляющие входы тепловизионного датчика 10, телевизионного датчика 11 и блока 12 приема соединены с выходом синхронизатора 1.Each path contains a transmitter 2.1 (2.2, 2.3, 2.4), an antenna switch 3.1 (3.2, 3.3, 3.4) connected in series to the output of the synchronizer 1, the second input of which is connected to the output of the field of view switch 7, and the input-output is connected to the transceiver antenna 4.1 (4.2, 4.3, 4.4), the receiver 5.1 (5.2, 5.3, 5.4), the second input of which is connected to the output of the strobe-pulse generator 8 and the processing unit 6.1 (6.2, 6.3, 6.4), the second input of which is connected to the output of the synchronizer 1, and the output is connected to the corresponding input of the four-color indicator 9, the control input of which connected to the output of the synchronizer 1. The outputs of the antenna switch 3.1 (3.2, 3.3, 3.4), the thermal imaging sensor 10 and the television sensor 11 are connected to the corresponding inputs of the receiving unit 12, the output of which is connected to the fifth input of the recording and analysis unit 56. The control inputs of the thermal imaging sensor 10, the television sensor 11 and the receiving unit 12 are connected to the output of the synchronizer 1.
Измерительный канал содержит последовательно включенные приемную антенну 13, первый смеситель 17, второй вход которого соединен с выходом синтезатора 16 частот первого гетеродина, усилитель 18 первой промежуточной частоты, второй смеситель 20, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 19, и усилитель 21 второй промежуточной частоты.The measuring channel contains a
Каждый пеленгационный канал содержит последовательно подключенные к выходу антенного переключателя 3.1 (3.2, 3.3, 3.4) смеситель 22 (23, 24, 25), второй вход которого соединен с выходом синтезатора 16 частот первого гетеродина, усилитель 26 (27, 28, 29) первой промежуточной частоты, перемножитель 30 (31, 32, 33) и узкополосный фильтр 34 (35, 36, 37). К выходу первого 34 (четвертого 36) узкополосного фильтра последовательно подключены пятый 38 (шестой 40) перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго 35 (пятого 37) узкополосного фильтра, третий 42 (шестой 44) узкополосный фильтр и первый 46 (третий 48) фазометр. К выходу второго 35 (пятого 37) узкополосного фильтра последовательно подключены первая 39 (вторая 41) линия задержки, первый 43 (второй 45) фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго 35 (пятого 37) узкополосного фильтра, и второй (четвертый) фазометр 47 (49). Вторые входы фазометров 46, 47, 48 и 49 соединены с выходом опорного генератора 15, а выходы подключены к соответствующим входам блока 56 регистрации и анализа.Each direction finding channel contains a mixer 22 (23, 24, 25) connected in series to the output of the antenna switch 3.1 (3.2, 3.3, 3.4), the second input of which is connected to the output of the frequency synthesizer 16 of the first local oscillator, and the amplifier 26 (27, 28, 29) of the first intermediate frequency, multiplier 30 (31, 32, 33) and narrow-band filter 34 (35, 36, 37). The fifth 38 (sixth 40) multiplier is connected in series to the output of the first 34 (fourth 36) narrow-band filter, the second input of which is connected to the output of the second 35 (fifth 37) narrow-band filter, the third 42 (sixth 44) narrow-band filter and the first 46 (third 48) phase meter. The output of the second 35 (fifth 37) narrow-band filter is connected in series to the first 39 (second 41) delay line, the first 43 (second 45) phase detector, the second input of which is connected to the output of the second 35 (fifth 37) narrow-band filter, and the second (fourth) phasometer 47 (49). The second inputs of the phase meters 46, 47, 48 and 49 are connected to the output of the reference generator 15, and the outputs are connected to the corresponding inputs of the block 56 registration and analysis.
Коррелятор 50 выполнен в виде последовательно подключенных к выходу приемной антенны 13 блока 51 регулируемой задержки, седьмого перемножителя 52, второй вход которого соединен с выходом первого передатчика 2,1, фильтра 53 нижних частот и экстремального регулятора 54, выход которого соединен с вторым входом блока 51 регулируемой задержки, второй выход которого через указатель 55 дальности подключен к шестому входу блока 56 регистрации и анализа.The correlator 50 is made in the form of series-connected to the output of the
Приемопередающие антенны 4.1, 4.2, 4.3 и 4.4 размещены на концах лопастей несущего винта вертолета. Приемная антенна 13 размещена над втулкой винта вертолета. Двигатель 14 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором 15.Transceiver antennas 4.1, 4.2, 4.3 and 4.4 are located at the ends of the rotor blades of the helicopter. The
Предлагаемый способ определения места утечки жидкости или газа из магистрального напорного трубопровода осуществляется следующим образом.The proposed method for determining the place of leakage of liquid or gas from the main pressure pipe is as follows.
На маловысотном летательном аппарате, например вертолете, размещаются четыре радиолокатора, четыре пеленгатора, измерительный канал, тепловизионное и телевизионное устройства и блок цифровой фильтрации сигналов тепловизионного, телевизионного и радиолокационных устройств.On a low-altitude aircraft, such as a helicopter, four radars, four direction finders, a measuring channel, a thermal imaging and television devices, and a digital filtering block for signals from a thermal, television, and radar device are located.
При облете магистрального трубопровода, находящегося в грунте, на маловысотном летательном аппарате производятся:When flying over the main pipeline, located in the ground, on a low-altitude aircraft produced:
- обзор трубопровода четырьмя радиолокаторами с λ1=5 м, λ2=1 м, λ3=0,6 м и λ4=0,003 м, для определения места залегания трубопровода (трассы трубопровода);- overview of the pipeline with four radars with λ 1 = 5 m, λ 2 = 1 m, λ 3 = 0.6 m and λ 4 = 0.003 m, to determine the location of the pipeline (pipeline route);
- пеленгация отраженных от трубопровода сигналов и измерение дальности до трубопровода для более точного определения места залегания трубопровода (трассы трубопровода);- direction finding of signals reflected from the pipeline and measuring the distance to the pipeline to more accurately determine the location of the pipeline (pipeline route);
- синхронизированное по времени наблюдение пространства над трассой трубопровода съюстированными тепловизионным и телевизионным устройствами;- time-synchronized observation of the space above the pipeline route with aligned thermal imaging and television devices;
- совместная цифровая фильтрация сигналов радиолокационного, тепловизионного и телевизионного устройств, которая позволяет определить профиль залегания трубопровода и выделить тепловые пятна на грунте по трассе трубопровода в месте утечки из него.- joint digital filtering of signals from radar, thermal imaging and television devices, which allows you to determine the profile of the pipeline and highlight heat spots on the ground along the pipeline in the place of leakage from it.
Основой предлагаемого способа является принцип совместной логической обработки сигналов, съюстированных и синхронно работающих информационных тепловизионного, телевизионного и радиолокационного каналов.The basis of the proposed method is the principle of joint logical processing of signals, aligned and synchronously operating information thermal, television and radar channels.
Радиолокационный канал обеспечивает точное определение места залегания трубопровода (трассы трубопровода).The radar channel provides an accurate determination of the location of the pipeline (pipeline route).
Вырабатываемые в синхронизаторе 1 импульсы запускают четыре передатчика 2.1-2.4 и управляют работой четырех блоков 6.1-6.4 обработки сигналов. Импульсы синхронизатора 1 также управляют работой генератора 8 строб-импульсов, цветного индикатора 9, тепловизионного 10 и телевизионного 11 датчиков и блока 12 приема. Длительность и положение во времени строб-импульса определяют положение и протяженность наблюдаемого элемента земной поверхности по дальности. Этот импульс и подается на блоки обработки.The pulses generated in synchronizer 1 trigger four transmitters 2.1-2.4 and control the operation of four signal processing units 6.1-6.4. The pulses of the synchronizer 1 also control the operation of the generator 8 strobe pulses, color indicator 9, thermal imaging 10 and television 11 sensors and the receiving unit 12. The duration and position in time of the strobe pulse determine the position and extent of the observed element of the earth's surface in range. This pulse is fed to the processing units.
Каждый передатчик работает на своей длине волны, которая определяет глубину проникновения электромагнитного излучения под подстилающую поверхность земли (табл.).Each transmitter operates at its own wavelength, which determines the depth of penetration of electromagnetic radiation under the underlying surface of the earth (table).
Зондирующие импульсы с передатчиков 2.1-2.4 через антенные переключатели 3.1-3.4 поступают на свои антенны 4.1-4.4, каждая из которых расположена на конце лопасти несущего винта вертолета (фиг.2).The probe pulses from the transmitters 2.1-2.4 through the antenna switches 3.1-3.4 arrive at their antennas 4.1-4.4, each of which is located at the end of the rotor blade of the helicopter (figure 2).
Каждая антенна, расположенная на конце вращающейся лопасти, подключается к своему передатчику и приемнику только в момент прохождения определенного заранее установленного сектора обзора. Это осуществляется с помощью переключателя 7 сектора обзора, который представляет собой электрический контакт, выполненный в виде четырех щеток, расположенных под соответствующими лопастями, перемещающихся в процессе вращения по неподвижному токопроводящему сегменту, который, в свою очередь, может устанавливаться в фиксированном положении вокруг оси винта. Каждые передатчик и приемник подключаются к антенне только в период прохождения соответствующей щетки по сегменту. Положение сегмента определяет положение сектора обзора в пространстве. При этом обеспечивается так, что в работе одновременно участвуют или приемопередающие антенны 4.1 и 4.2, или приемопередающие антенны 4.3 и 4.4.Each antenna, located at the end of the rotating blade, is connected to its transmitter and receiver only at the moment of passing a certain predetermined field of view. This is done using the switch 7 of the field of view, which is an electrical contact made in the form of four brushes located under the corresponding blades, moving during rotation along a stationary conductive segment, which, in turn, can be installed in a fixed position around the axis of the screw. Each transmitter and receiver are connected to the antenna only during the passage of the corresponding brush in the segment. The position of the segment determines the position of the viewing sector in space. It is ensured in such a way that either transceiver antennas 4.1 and 4.2 or transceiver antennas 4.3 and 4.4 are simultaneously involved in the operation.
С антенн 4.1-4.4 сигналы излучаются в направлении подстилающей поверхности.From antennas 4.1-4.4, signals are emitted in the direction of the underlying surface.
Отраженные от трубопровода сигналы принимаются антеннами 13, 4.1, 4.2, 4.3 и 4.4:The signals reflected from the pipeline are received by
U1(t)=υ1*Cos[(ω1±Δω)t+φ1],U 1 (t) = υ 1 * Cos [(ω 1 ± Δω) t + φ 1 ],
U2(t)=υ2*Cos[(ω1±Δω)t+2π*R/λ1*Cos(Ω-α)],U 2 (t) = υ 2 * Cos [(ω 1 ± Δω) t + 2π * R / λ 1 * Cos (Ω-α)],
U3(t)=υ3*Cos[(ω2±Δω)t-2π*R/λ2*Cos(Ω-α)],U 3 (t) = υ 3 * Cos [(ω 2 ± Δω) t-2π * R / λ 2 * Cos (Ω-α)],
U4(t)=υ4*Cos[(ω3±Δω)t+2π*R/λ3*Cos(Ω-β)],U 4 (t) = υ 4 * Cos [(ω 3 ± Δω) t + 2π * R / λ 3 * Cos (Ω-β)],
U5(t)=υ5*Cos[(ω4±Δω)t-2π*R/λ4*Cos(Ω-β)], 0≤t≤TC,U 5 (t) = υ 5 * Cos [(ω 4 ± Δω) t-2π * R / λ 4 * Cos (Ω-β)], 0≤t≤T C ,
где υ1ч÷υ5, ω1÷ω4, φ1, TC - амплитуды, несущие частоты, начальная фаза и длительность сигналов;where υ 1 h ÷ υ 5 , ω 1 ÷ ω 4 , φ 1 , T C are the amplitudes, carrier frequencies, the initial phase and the duration of the signals;
±Δω - нестабильность несущих частот сигналов, обусловленная различными дестабилизирующими факторами;± Δω is the instability of the carrier frequencies of the signals due to various destabilizing factors;
R - радиус окружности, на которой размещены приемопередающие антенны 4.1-4.4;R is the radius of the circle on which the transceiver antennas are located 4.1-4.4;
λ1, λ2, λ3, λ4 - длина волн;λ 1 , λ 2 , λ 3 , λ 4 - wavelength;
Ω=2π*R - скорость вращения приемопередающих антенн 4.1-4.4 вокруг приемной антенны 13 (скорость вращения винта вертолета);Ω = 2π * R is the rotation speed of the transceiver antennas 4.1-4.4 around the receiving antenna 13 (rotational speed of the helicopter rotor);
α, β - азимут и угол места трассы трубопровода,α, β - azimuth and elevation of the pipeline route,
и поступают непосредственно и через антенные переключатели 3.1-3.4 на первые входы смесителей 17, 22, 23, 24 и 25, приемников 5.1-5.4, а затем блоков 6.1-6.4 обработки, в которых осуществляется обработка принятых сигналов по алгоритму синтезирования апертуры. В этих же блоках учитывается эффект изменения дальности от антенны до трубопровода, вызванный перемещением антенн по окружности в процессе синтезирования. В блоках 6.1-6.4 обрабатываются сигналы, принятые только с определенного участка дальности, положение и протяженность которого определяется стробирующим импульсом, подаваемым с генератора 7. С блоков 6.1-6.4 обработки сигналы поступают на индикатор 9 с цветным изображением, причем сигналы с каждого блока обработки соответствуют изображению в определенном цвете.and they come directly and through antenna switches 3.1-3.4 to the first inputs of mixers 17, 22, 23, 24 and 25, receivers 5.1-5.4, and then processing units 6.1-6.4, in which the received signals are processed using the aperture synthesis algorithm. In the same blocks, the effect of changing the distance from the antenna to the pipeline, caused by the movement of the antennas around the circumference during the synthesis process, is taken into account. In blocks 6.1-6.4, signals are processed that are received only from a certain distance section, the position and extent of which is determined by the gating pulse supplied from the generator 7. From processing blocks 6.1-6.4, the signals are sent to indicator 9 with a color image, and the signals from each processing block correspond to image in a specific color.
На вторые входы смесителей 17, 22, 23, 24 и 25 подаются напряжения синтезатора 16 частот первого гетеродинаThe second inputs of the mixers 17, 22, 23, 24 and 25 are supplied with the voltage of the synthesizer 16 frequencies of the first local oscillator
UГi(t)=υгi*Cos(ωгit+φгi), 0≤t≤TГi,U Гi (t) = υ Гi * Cos (ω Гi t + φ Гi ), 0≤t≤T Гi ,
где i=1, 2, 3, 4.where i = 1, 2, 3, 4.
На выходе смесителей 17, 22-25 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 18, 26-29 выделяются напряжения первой промежуточной частоты:At the output of the mixers 17, 22-25, voltage of combination frequencies are formed. Amplifiers 18, 26-29 are allocated the voltage of the first intermediate frequency:
UПР1(t)=υпр1*Cos[(ωпр1±Δω)t+φпр1],U PR1 (t) = υ CR1 * Cos [(ω CR1 ± Δω) t + φ CR1 ],
UПР2(t)=υпр1*Cos[(ωпр1±Δω)t+2π*R/λ*Cos(Ω-α)],U PR2 (t) = υ pr1 * Cos [(ω pr1 ± Δω) t + 2π * R / λ * Cos (Ω-α)],
UПР3(t)=υпр2*Cos[(ωпр1±Δω)t+2π*R/λ*Cos(Ω-α)],U PR3 (t) = υ pr2 * Cos [(ω pr1 ± Δω) t + 2π * R / λ * Cos (Ω-α)],
UПР4(t)=υпр3*Cos[(ωпр1±Δω)t+2π*R/λ*Cos(Ω-β)],U PR4 (t) = υ pr3 * Cos [(ω pr1 ± Δω) t + 2π * R / λ * Cos (Ω-β)],
UПР5(t)=υпр4*Cos[(ωпр1±Δω)t+2π*R/λ*Cos(Ω-β)], 0≤t≤TC,U PR5 (t) = υ CR4 * Cos [(ω CR1 ± Δω) t + 2π * R / λ * Cos (Ω-β)], 0≤t≤T C ,
где υпр1=1/2υ1*υг1;where υ pr1 = 1 / 2υ 1 * υ g1 ;
υпр2=1/2υ2*υг1;υ pr2 = 1 / 2υ 2 * υ g1 ;
υпр3=1/2υ3*υг2; PR3 υ = 1 / 2υ 3 * υ r2;
υпр4=1/2υ4*υг3;υ pr4 = 1 / 2υ 4 * υ g3 ;
υпр5=1/2υ5*υг4;υ pr5 = 1 / 2υ 5 * υ g4 ;
ωпр1=ω1-ωг1=ω2-ωг2=ω3-ωг3=ω4-ωг4 - промежуточная (разностная) частота; pr1 ω = ω 1 -ω d1 = ω z2 -ω 2 = ω 3 = ω -ω z3 z4 -ω 4 - intermediate (difference) frequency;
φпр1=φ1-φг1.φ pr1 = φ 1 -φ g1 .
Знаки «+» и «-» перед величинами 2π*R/λ*Cos(Ω-α) и 2π*R/λ*Cos(Ω-β) соответствуют диаметрально противоположным расположениям приемопередающих антенн 4.1 и 4.2, 4.3 и 4.4 на концах лопастей несущего винта вертолета относительно приемной антенны 13, размещенной над втулкой винта вертолета.The signs “+” and “-” in front of the values 2π * R / λ * Cos (Ω-α) and 2π * R / λ * Cos (Ω-β) correspond to diametrically opposite locations of the transceiver antennas 4.1 and 4.2, 4.3 and 4.4 at the ends the rotor blades of the helicopter relative to the receiving
Напряжение UПР1(t) с выхода усилителя 18 первой промежуточной частоты поступает на первый вход смесителя 20, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 19 со стабильной частотой ωг5 The voltage U PR1 (t) from the output of the amplifier 18 of the first intermediate frequency is supplied to the first input of the mixer 20, the second input of which is supplied with the voltage of the second local oscillator 19 with a stable frequency ω g5
UГ5(t)=υг5*Cos(ωг5+φг5).U Г5 (t) = υ г5 * Cos (ω г5 + φ г5 ).
На выходе смесителя 20 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 21 выделяется напряжение второй промежуточной частотыAt the output of the mixer 20, voltages of combination frequencies are generated. The amplifier 21 is allocated the voltage of the second intermediate frequency
UПР6(t)=υпр6*Cos[(ωпр2±Δω)t+φпр6],U PR6 (t) = υ CR6 * Cos [(ω CR2 ± Δω) t + φ CR6 ],
где υпр6=1/2υпр1*υг5;where υ pr6 = 1 / 2υ pr1 * υ g5 ;
ωпр2=ωпр1-ωг5 - вторая промежуточная частота;ω pr2 = ω pr1 -ω g5 is the second intermediate frequency;
φпр6=φпр1-φг5,φ pr6 = φ pr1 -φ g5 ,
которое поступает на вторые входы перемножителей 30-33, на первые входы которых подаются напряжения UПР2(t), UПР3(t), UПР4(t) и UПР5(t) с выходов усилителей 26-29 первой промежуточной частоты соответственно.which is supplied to the second inputs of the multipliers 30-33, the first inputs of which are supplied with voltage U PR2 (t), U PR3 (t), U PR4 (t) and U PR5 (t) from the outputs of amplifiers 26-29 of the first intermediate frequency, respectively.
На выходах перемножителей 30-33 образуются фазомодулированные (ФМ) напряжения на стабильной частоте ωг5 второго гетеродина 19:At the outputs of multipliers 30-33, phase-modulated (FM) voltages are formed at a stable frequency ω g5 of the second local oscillator 19:
U6(t)=υ6*Cos[(ωг5t+φг5+2π*R/λ*Cos(Ω-α)],U 6 (t) = υ 6 * Cos [(ω g5 t + φ g5 + 2π * R / λ * Cos (Ω-α)],
U7(t)=υ7*Cos[(ωг5t+φг5-2π*R/λ*Cos(Ω-α)],U 7 (t) = υ 7 * Cos [(ω g5 t + φ g5 -2π * R / λ * Cos (Ω-α)],
U8(t)=υ8*Cos[(ωг5t+φг5+2π*R/λ*Cos(Ω-β)],U 8 (t) = υ 8 * Cos [(ω g5 t + φ g5 + 2π * R / λ * Cos (Ω-β)],
U9(t)=υ8*Cos[(ωг5t+φг5-2π*R/λ*Cos(Ω-β)], 0≤t≤TC,U 9 (t) = υ 8 * Cos [(ω g5 t + φ g5 -2π * R / λ * Cos (Ω-β)], 0≤t≤T C ,
где υ6=1/2υпр6*υпр1;where υ 6 = 1 / 2υ pr6 * υ pr1 ;
υ7=1/2υпр6*υпр2;υ 7 = 1 / 2υ pr6 * υ pr2 ;
υ8=1/2υпр6*υпр3;υ 8 = 1 / 2υ pr6 * υ pr3 ;
υ9=1/2υпр6*υпр4;υ 9 = 1 / 2υ pr6 * υ pr4 ;
которые выделяются узкополосными фильтрами 34-37 с частотой настройки ωн=ωг5.which are allocated by narrow-band filters 34-37 with a tuning frequency of ω n = ω g5 .
Следовательно, полезная информация об азимуте α и угле места β трассы трубопровода переносится на стабильную частоту ωг5 второго гетеродина 19. Поэтому нестабильность ±Δω частот, вызванная различными дестабилизирующими факторами, не влияют на результат пеленгации, тем самым повышается точность определения местоположения трубопровода.Therefore, useful information about the azimuth α and the elevation angle β of the pipeline path is transferred to the stable frequency ω g5 of the second local oscillator 19. Therefore, the frequency instability ± Δω caused by various destabilizing factors does not affect the direction finding result, thereby increasing the accuracy of determining the location of the pipeline.
Причем величина Δφм=2π*R/λ, входящая в состав указанных колебаний и называемая индексом фазовой модуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы отраженных сигналов, принимаемых вращающимися приемопередающими антеннами 4.1 и 4.2, 4.3 и 4.4 относительно фазы сигнала, принимаемого неподвижной антенной 13.Moreover, the value Δφ m = 2π * R / λ, which is part of these oscillations and is called the phase modulation index, characterizes the maximum value of the phase deviation of the reflected signals received by the rotating transceiver antennas 4.1 and 4.2, 4.3 and 4.4 relative to the phase of the signal received by the
Пеленгаторное устройство тем чувствительнее к изменению углов α и β, чем больше относительный размер измерительной базы R/λ. Однако с ростом R/λ уменьшаются значения угловых координат α и β, при которых разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета углов α и β.The direction-finding device is the more sensitive to changes in the angles α and β, the larger the relative size of the measuring base R / λ. However, with increasing R / λ, the values of the angular coordinates α and β decrease at which the phase difference exceeds 2π, i.e. there is an ambiguity in the reading of the angles α and β.
Следовательно, при R/λ>1/2 наступает неоднозначность отсчета углов α и β. Устранение указанной неоднозначности путем уменьшения соотношения R/λ 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/λ часто не удается из-за конструктивных соображений.Therefore, for R / λ> 1/2, the ambiguity of the reference angles α and β occurs. The elimination of this ambiguity by reducing the R / λ ratio usually does not justify itself, since the main advantage of a 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 due to design considerations.
На выходе перемножителей 38 и 40 образуются гармонические напряжения:At the output of the multipliers 38 and 40, harmonic voltages are formed:
U10(t)=υ10*Cos(Ω-α),U 10 (t) = υ 10 * Cos (Ω-α),
U11(t)=υ11*Cos(Ω-β), 0≤t≤TC,U 11 (t) = υ 11 * Cos (Ω-β), 0≤t≤T C ,
где υ10=1/2υ6*υ7;where υ 10 = 1 / 2υ 6 * υ 7 ;
υ11=1/2υ8*υ9,υ 11 = 1 / 2υ 8 * υ 9 ,
с индексом фазовой модуляцииwith phase modulation index
Δφм1=2π*R1/λ, R1=2R,Δφ m1 = 2π * R 1 / λ, R 1 = 2R,
которые выделяются узкополосными фильтрами 42, 44 и поступают на первые входы фазометров 46 и 48, на вторые входы которых подается напряжение опорного генератора 15which are allocated by narrow-band filters 42, 44 and are supplied to the first inputs of the phase meters 46 and 48, the second inputs of which are supplied with the voltage of the reference oscillator 15
UO(t)=υo*CosΩt.U O (t) = υ o * CosΩt.
Фазометры 46 и 48 обеспечивают точное, но неоднозначное измерение угловых координат α и β.Phasometers 46 and 48 provide an accurate but ambiguous measurement of the angular coordinates α and β.
Для устранения возникшей при этом неоднозначности отсчета углов α и β необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения R/λ. Это достигается использованием автокорреляторов, состоящих из линии задержки 39 (41) и фазового детектора 43 (45), что эквивалентно уменьшению индекса фазовой модуляции до величиныTo eliminate the ambiguity in reading the angles α and β, it is necessary to reduce the phase modulation index without decreasing the R / λ ratio. This is achieved by using autocorrelators consisting of a delay line 39 (41) and a phase detector 43 (45), which is equivalent to reducing the phase modulation index to
Δφm2=2π*d1/λ, где d1<R.Δφ m2 = 2π * d 1 / λ, where d 1 <R.
Фазометры 47 и 49 в этом случае обеспечивают грубое, но однозначное измерение углов α и β.Phasometers 47 and 49 in this case provide a rough but unambiguous measurement of the angles α and β.
Одновременно зондирующий сигнал первого передатчика 2.1 поступает на первый вход седьмого перемножителя 52, на второй вход которого подается отраженный сигнал с выхода приемной антенны 13 через блок 51 регулируемой задержки. Полученное на выходе перемножителя 52 напряжение пропускается через фильтр 53 нижних частот, на выходе которого формируется корреляционная функция R(τ). Экстремальный регулятор 54, предназначенный для поддержания максимального значения корреляционной функции R(τ) и подключенный к выходу фильтра 53 нижних частот, воздействует на блок 51 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ равной τз(τ=τз), что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(τз). Указатель 55 дальности, связанный с блоком 51 регулированной задержки, позволяет непосредственно считывать измеренное значение дальности до магистрального трубопроводаAt the same time, the probing signal of the first transmitter 2.1 is supplied to the first input of the seventh multiplier 52, the second input of which is supplied with a reflected signal from the output of the receiving
D=с*τз/2,D = s * τ s / 2,
где с - скорость распространения радиоволн.where c is the propagation velocity of radio waves.
Следовательно, задача измерения дальности D сводится к измерению временной задержки τз отраженного сигнала относительно зондирующего.Therefore, the task of measuring the range D is reduced to measuring the time delay τ s of the reflected signal relative to the probing one.
Измеренные значения α, β и D фиксируются блоком 56 регистрации и анализа.The measured values of α, β and D are recorded by the block 56 registration and analysis.
Тепловизионный канал позволяет фиксировать прямой физический признак утечки газа из заглубленного газопровода в виде локального понижения температуры (отрицательного теплового контраста на поверхности покрытия газопровода в районе течи) вследствие проявления дроссельного эффекта при истечении газа из газопровода. При этом возможные поверхностные тепловые контрасты в районе течи, по имеющимся экспериментальным и расчетным данным, составляют до 8-10°С, что существенно превышает пороговые характеристики чувствительности тепловизионных приборов (0,5-1,0°С) и соответственно может быть выявлено измерениями. Однако эффективное выделение места течи по этому прямому физическому признаку затруднено вследствие наличия естественной неоднородности температурного поля.The thermal imaging channel allows you to record a direct physical sign of gas leakage from a buried gas pipeline in the form of a local decrease in temperature (negative thermal contrast on the surface of the gas pipeline coating in the leak area) due to the throttle effect when gas flows from the gas pipeline. In this case, the possible surface thermal contrasts in the leak area, according to available experimental and calculated data, are up to 8-10 ° C, which significantly exceeds the threshold characteristics of the sensitivity of thermal imaging devices (0.5-1.0 ° C) and, accordingly, can be detected by measurements . However, the efficient allocation of a leak site by this direct physical feature is difficult due to the presence of a natural inhomogeneity of the temperature field.
В районах залегания трубопровода значения случайных температурных контрастов, вызванных рядом факторов: характер покрытия и структура почвы, время суток, года, метеоусловия - могут быть соизмеримы или даже превышать значения идентифицируемых локальных температурных контрастов в районе течи. Соответственно для повышения надежности селекции места течи предлагается использовать информацию дополнительных каналов: радиолокационного и телевизионного, позволяющих выделить косвенные признаки, сочетание которых с измерением прямого признака (отрицательного теплового контраста) существенно снижает вероятность ошибочной идентификации (ложной тревоги).In the areas where the pipeline occurs, the values of random temperature contrasts caused by a number of factors: the nature of the coating and soil structure, time of day, year, weather conditions - can be comparable or even exceed the values of the identified local temperature contrasts in the leak area. Accordingly, to increase the reliability of leak detection, it is proposed to use information from additional channels: radar and television, which allow one to identify indirect features, the combination of which with the measurement of a direct sign (negative thermal contrast) significantly reduces the likelihood of erroneous identification (false alarm).
Так, радиолокационный канал, выделяя геометрическое расположение металлического трубопровода на местности по контрастам радиолокационных сигналов на четырех частотах и определяя азимут α, угол места β и дальность D до магистрального трубопровода, формирует тем самым косвенный логический признак возможного расположения места течи, а именно только в районе расположения трубопровода.So, the radar channel, highlighting the geometric location of the metal pipeline on the ground by contrasts of the radar signals at four frequencies and determining the azimuth α, elevation angle β and the distance D to the main pipeline, thereby forms an indirect logical sign of the possible location of the leak, namely only in the area the location of the pipeline.
Телевизионный канал, выделяя поле контрастов, первопричиной которых является наличие внешнего источника подсветки (солнца), также позволяет формировать косвенные логические признаки наличия течи, т.е. внутреннего, не связанного с внешней подсветкой, источника отрицательного теплового контраста, за счет совместной оценки размеров фактуры знака контрастных образований телевизионного и тепловизионного кадров с учетом условий подсветки (освещенность, метеоусловия и др.).The television channel, highlighting the field of contrasts, the primary cause of which is the presence of an external source of illumination (the sun), also allows you to form indirect logical signs of a leak, i.e. an internal source of negative thermal contrast, not related to external illumination, due to a joint assessment of the size of the texture of the sign of the contrast formations of the television and thermal imaging frames, taking into account the lighting conditions (illumination, weather conditions, etc.).
Таким образом, совместный логический анализ (фильтрация) сигналов многоканальной системы, измеряющей прямой признак (тепловой контраст) и косвенные признаки (контрасты отраженного излучения внешних источников подсветки видимого и радиодиапазонов) позволяет существенно повысить эффективность обнаружения течи по сравнению с одноканальным способом, например тепловизионного или спектрального анализа поглощения газовых продуктов на местности.Thus, a joint logical analysis (filtering) of the signals of a multichannel system that measures the direct sign (thermal contrast) and indirect signs (contrasts of the reflected radiation from external sources of illumination of the visible and radio bands) can significantly increase the efficiency of leak detection compared to a single-channel method, for example, thermal imaging or spectral analysis of the absorption of gas products on the ground.
Использование четырех радиолокаторов с λ1=5 м, λ2=1 м, λ3=0,6 м и λ4=0,003 м в предлагаемом способе вызвано необходимостью, с одной стороны, обеспечения возможности получения доступных для измерения отраженных сигналов от трубопровода, заглубленного в траншее на 1,5-2,0 м, с другой, локализации расположения трубопровода по результатам измерений с ошибками для большей достоверности и точности выделения косвенного признака.The use of four radars with λ 1 = 5 m, λ 2 = 1 m, λ 3 = 0.6 m and λ 4 = 0.003 m in the proposed method is due to the need, on the one hand, to ensure that it is possible to obtain reflected signals from the pipeline, buried in the trench by 1.5-2.0 m, on the other hand, localization of the location of the pipeline according to the measurement results with errors for greater reliability and accuracy of the allocation of an indirect sign.
Оценка показала, что использование более коротковолнового радиоизлучения не обеспечивает локации магистрального трубопровода при требуемых заглублениях (1,5-2 м). С другой стороны, локация более длинноволновым диапазоном (десятки метров и более), обеспечивая прохождение сигнала на требуемую глубину залегания трубопровода, имеет неудовлетворительные показатели по точности пеленгации сигналов (в пределах десятков градусов).The assessment showed that the use of shorter-wavelength radio emission does not provide the location of the main pipeline with the required depths (1.5-2 m). On the other hand, a location with a longer wavelength range (tens of meters or more), ensuring the passage of the signal to the required depth of the pipeline, has unsatisfactory indicators for signal direction finding accuracy (within tens of degrees).
Также является неудовлетворительным для предлагаемого способа оперативного контроля течи посредством, например, облета вертолетом и использование известного метода локализации металлических трубопроводов по искажениям геомагнитного поля (магнитометрический метод). При допустимых из условий безопасности высоких высотах полета не менее 50-100 м, наличии значительной помеховой металлической массы в зоне измерения (корпус вертолета) выделение искажений геомагнитного поля, вызванных наличием массы трубопровода, аппаратурно затруднено. При этом точность пеленгации магнитометрическим методом не превосходит 20-30°, что существенно снижает ценность измеряемого косвенного признака.It is also unsatisfactory for the proposed method for operational control of a leak by, for example, helicopter flying and using the well-known method of localizing metal pipelines by distortions of the geomagnetic field (magnetometric method). Given the high flight altitudes acceptable from safety conditions at least 50-100 m, the presence of a significant interfering metal mass in the measurement zone (helicopter body), the allocation of geomagnetic field distortions caused by the presence of the mass of the pipeline is difficult to apparatus. Moreover, the accuracy of direction finding by the magnetometric method does not exceed 20-30 °, which significantly reduces the value of the measured indirect feature.
Радиолокационный канал с синтезированной аппаратурой и антеннами, расположенными на концах вращающихся лопастей несущего винта и работающих на разных частотах, позволяет с большей достоверностью и точностью выделять косвенный признак, необходимый для обнаружения местоположения утечки жидкости или газа из трубопровода, находящегося в грунте.A radar channel with synthesized equipment and antennas located at the ends of rotating rotor blades and operating at different frequencies allows one to more accurately and accurately identify an indirect feature necessary to detect the location of a leak of liquid or gas from a pipeline in the ground.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение точности определения трассы залегания магистрального трубопровода. Это достигается путем точного и однозначного измерения азимута, угла места и дальности до трассы залегания магистрального трубопровода. Причем точное и однозначное измерение азимута и угла места залегания магистрального трубопровода обеспечивается фазовым методом пеленгации отраженных от трубопровода сигналов. А измерение дальности до магистрального трубопровода достигается корреляционной обработкой зондирующих и отраженных сигналов.Thus, the proposed method and device in comparison with prototypes and other technical solutions of a similar purpose provide increased accuracy in determining the route of occurrence of the main pipeline. This is achieved by accurately and unambiguously measuring the azimuth, elevation angle and distance to the occurrence path of the main pipeline. Moreover, an accurate and unambiguous measurement of the azimuth and elevation angle of the main pipeline is provided by the phase method of direction finding of signals reflected from the pipeline. And the measurement of the distance to the main pipeline is achieved by correlation processing of the probing and reflected signals.
Точное и однозначное измерение угловых координат и дальности позволяет существенно повысить точность определения трассы залегания магистрального трубопровода и, следовательно, позволяет с очень высокой достоверностью и точностью выделять косвенный признак, необходимый для обнаружения местоположения утечки жидкости или газа из магистрального трубопровода, находящегося в грунте.Accurate and unambiguous measurement of angular coordinates and range can significantly increase the accuracy of determining the path of the main pipeline and, therefore, allows you to very accurately and accurately identify the indirect sign necessary to detect the location of leakage of liquid or gas from the main pipeline in the ground.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009131087/28A RU2411476C1 (en) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Method of determining liquid or gas leakage point in underground pipeline and device for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009131087/28A RU2411476C1 (en) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Method of determining liquid or gas leakage point in underground pipeline and device for realising said method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2411476C1 true RU2411476C1 (en) | 2011-02-10 |
Family
ID=46309333
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009131087/28A RU2411476C1 (en) | 2009-08-11 | 2009-08-11 | Method of determining liquid or gas leakage point in underground pipeline and device for realising said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2411476C1 (en) |
-
2009
- 2009-08-11 RU RU2009131087/28A patent/RU2411476C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5673050A (en) | Three-dimensional underground imaging radar system | |
US5010343A (en) | Method and device in the antenna and receiving system of a radio theodolite | |
US4495500A (en) | Topographic data gathering method | |
US8786485B2 (en) | Mobile coherent change detection ground penetrating radar | |
CN110988884B (en) | Medium latitude ionosphere detection method based on high-frequency ground wave radar | |
RU2419814C1 (en) | Helicopter radio electronic complex | |
RU2275649C2 (en) | Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources | |
RU2663083C1 (en) | Method for determining relative dielectric permittivity and method of ground subject detecting | |
Crombie | Resonant backscatter from the sea and its application to physical oceanography | |
RU2439519C1 (en) | Method of defining of points of fluid of gas leaks from buried pipeline and device to this effect | |
RU2231037C1 (en) | Method of location of leakage of liquid or gas in pipe line laid in ground | |
RU2411476C1 (en) | Method of determining liquid or gas leakage point in underground pipeline and device for realising said method | |
Lau et al. | Statistical characterization of the meteor trail distribution at the South Pole as seen by a VHF interferometric meteor radar | |
RU2190152C1 (en) | Method for detecting leakage zone in main pipelines | |
RU2413250C1 (en) | Environmental monitoring method | |
Bernhardt et al. | Bistatic observations of the ocean surface with HF radar, satellite and airborne receivers | |
Chen et al. | System phase calibration of VHF spaced antennas using the echoes of aircraft and incorporating the frequency domain interferometry technique | |
RU2736344C1 (en) | Multifunctional helicopter radioelectronic system | |
US20040004480A1 (en) | Precision grid survey apparatus and method for the mapping of hidden ferromagnetic structures | |
Obenberger et al. | Experimenting with frequency-and-angular sounding to characterize traveling ionospheric disturbances using the LWA-SV radio telescope and a DPS4D | |
RU2735804C1 (en) | Method of determining location and dimensions of oil slick during emergency oil leakage | |
RU2692117C1 (en) | Helicopter radio-electronic complex for monitoring agricultural lands | |
Tulokhonov et al. | Radiophysical monitoring of the Lake Baikal ice cover | |
Qu et al. | Direction finding for radio transmitters with mini interferometric network | |
RU2672092C1 (en) | Method of measuring the angular position of terrestrial fixed radio-contrast objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110812 |