RU2713104C1

RU2713104C1 - Method of determining point of passage and depth of communication and device for its implementation

Info

Publication number: RU2713104C1
Application number: RU2019110979A
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Сергеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «ТЕХНОАС-СК»
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-02-03

Abstract

FIELD: electronic equipment.

SUBSTANCE: group of inventions relates to determining the point of passage and depth of communication. Method comprises: a method for determining point of passage and depth of communication comprises steps of exciting electromagnetic radiation in communication, installation of at least two electromagnetic field sensor units above the intended communication point of passage, one of which is made in the form of at least two antennas, and the second in form of at least one antenna, measuring orientation of the electromagnetic induction vector and the electromagnetic field strength level, rotation of at least two sensor units around vertical axis and determination of maximum level of electromagnetic field intensity and direction of communication, movement of at least two electromagnetic field sensor units over communication in the zone of its intended passage to a new measurement point, measuring maximum level of electromagnetic field intensity and orientation of electromagnetic induction vector in new measurement point, repetition of steps of movement of at least two electromagnetic field sensor units over communication in the zone of its intended passage and measurement of maximum level of electromagnetic field intensity and orientation of electromagnetic induction vector at least three times, determination of distance to communication and depth of its occurrence by value of electromagnetic field intensity level and direction of electromagnetic induction vector.

EFFECT: high accuracy and reliability of determining the point of passage and depth of communication, reduced computational power, reduced size.

15 cl, 11 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Группа изобретений относится к способу и устройству определения места прохождения и глубины залегания коммуникаций: силовых и связных кабелей, трубопроводов, например, нефтепроводов, теплотрасс и др.The group of inventions relates to a method and device for determining the location and depth of communications: power and communication cables, pipelines, for example, oil pipelines, heating mains, etc.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известен способ определения места прохождения подземных коммуникаций, заключающийся в генерировании переменного испытательного сигнала, подачи его в искомую коммуникацию, измерение напряженности магнитного поля, излучаемого искомой коммуникацией за счет протекающего по ней генерируемого испытательного сигнала, с помощью одноэлементного линейного датчика магнитного поля в электрический сигнал. При этом датчик с помощью оператора перемещается поперек трассы и вначале угол наклона преобразователя равен нулю. По индикатору измерительного устройства определяют максимальное значение сигнала. Фиксируют место максимального значения, которое соответствует месту прохождения коммуникации. Затем датчик поворачивают под углом 45° к поверхности земли. С помощью оператора выполняют сканирование в направлении поперек трассы и фиксируют место нахождения первого минимума сигнала от места прохождения трассы. Измеряют расстояние от определенного места максимума сигнала до определенного места минимума сигнала, которое и будет соответствовать глубине залегания коммуникации (Шалыт Г.М. Определение места повреждения в электрических сетях. М. - 1982).There is a method of determining the location of underground communications, which consists in generating an alternating test signal, feeding it into the desired communication, measuring the magnetic field emitted by the desired communication due to the generated test signal flowing through it, using a single-element linear magnetic field sensor into an electrical signal. In this case, the sensor with the help of the operator moves across the track and at first the angle of the transducer is zero. The indicator of the measuring device determines the maximum value of the signal. Fix the place of maximum value, which corresponds to the place of passage of communication. Then the sensor is rotated at an angle of 45 ° to the surface of the earth. Using the operator, a scan is performed in the direction across the path and the location of the first minimum of the signal from the path passage is fixed. Measure the distance from a certain place of the maximum signal to a certain place of the minimum signal, which will correspond to the depth of the communication (Shalyt G.M. Determining the location of damage in electrical networks. M. - 1982).

Данный метод достаточно прост, но имеет ряд ограничений: невозможно использовать данный метод при определении места прохождения коммуникации под препятствием (стена, конструкция, стройматериалы, кусты, деревья и др.), также невозможность его применения, в случае, если на поверхности на расстоянии, равном глубине залегания коммуникации находятся строительные или иные конструкции. Кроме этого данный метод не применим при искажении магнитного поля за счет проходящих рядом других коммуникаций. Метод имеет большую погрешность определения глубины залегания коммуникации.This method is quite simple, but has a number of limitations: it is impossible to use this method when determining the location of communication under an obstacle (wall, structure, building materials, bushes, trees, etc.), and also the impossibility of its application, if the surface is at a distance, equal to the depth of the communication are building or other structures. In addition, this method is not applicable if the magnetic field is distorted due to other communications passing by. The method has a large error in determining the depth of communication.

Известен способ определения места прохождения подземных коммуникаций, заключающийся в генерировании переменного испытательного сигнала, подачи его в искомую коммуникацию, измерение напряженности магнитного поля, излучаемого искомой коммуникацией за счет протекающего по ней генерируемого испытательного сигнала, с помощью двух датчиков магнитного поля в электрический сигнал, разнесенных по высоте на заданное расстояние. При этом датчики с помощью оператора перемещаются поперек трассы. По индикатору измерительного устройства определяют максимальное значение сигнала. Фиксируют место максимального значения, которое соответствует месту прохождения коммуникации. Глубину залегания коммуникации определяют расчетным путем, по значениям, полученным с каждого из двух преобразователей и величине расстояния между ними. (Грохман Ж., Джеймс С., Новлес Д. От А до Я локации и поиска повреждений подземных кабелей и труб, М. - 1999 ст. 167).There is a method of determining the location of underground utilities, which consists in generating an alternating test signal, supplying it to the desired communication, measuring the magnetic field emitted by the desired communication due to the generated test signal flowing through it, using two magnetic field sensors in an electrical signal spaced height at a given distance. In this case, the sensors with the help of the operator move across the track. The indicator of the measuring device determines the maximum value of the signal. Fix the place of maximum value, which corresponds to the place of passage of communication. The depth of communication is determined by calculation, according to the values obtained from each of the two transducers and the distance between them. (Grokhman J., James S., Novles D. From A to Z locations and search for damage to underground cables and pipes, M. - 1999, article 167).

Недостатком данного метода является необходимость фиксировать прибор в строго заданном направлении относительно линии прохождения коммуникации, измерение глубины только при нахождении прибора строго над коммуникацией, которая определяется данным способом с большой погрешностью, и соответственно ориентированного.The disadvantage of this method is the need to fix the device in a strictly specified direction relative to the line of communication, the depth measurement only when the device is located strictly above the communication, which is determined by this method with a large error, and accordingly oriented.

Известен способ определения места прохождения подземных коммуникаций, выбранный в качестве прототипа (US 7332901 В2, опубл. 19.02.2008), заключающийся в генерировании переменного испытательного сигнала, подачи его в искомую коммуникацию, измерение напряженности магнитного поля, излучаемого искомой коммуникацией за счет протекающего по ней генерируемого испытательного сигнала, с помощью датчиков электромагнитного поля в электрический сигнал, разнесенных в пространстве на заданное расстояние. При этом датчики с помощью оператора перемещаются поперек трассы. По индикатору измерительного устройства определяют направление на коммуникацию. Фиксируют место максимального значения, которое соответствует месту прохождения коммуникации. Устройство содержит по крайней мере, два антенных блока, каждый из которых состоит по меньшей мере из трех взаимно ортогональных катушек; множество опор, каждая опора соединена с одним из антенных узлов; корпуса соединенного с поворотным устройством; средство обработки, по меньшей мере, частично установленного в корпусе для приема сигналов от катушек, вызванных электромагнитным излучением от заглубленного объекта, определения местоположения заглубленного объекта и предоставления указания местоположения.There is a method of determining the location of underground utilities, selected as a prototype (US 7332901 B2, published 19.02.2008), which consists in generating an alternating test signal, supplying it to the desired communication, measuring the magnetic field emitted by the desired communication due to flowing through it generated test signal, using electromagnetic field sensors into an electric signal, spaced in space at a given distance. In this case, the sensors with the help of the operator move across the track. The indicator of the measuring device determines the direction of communication. Fix the place of maximum value, which corresponds to the place of passage of communication. The device contains at least two antenna units, each of which consists of at least three mutually orthogonal coils; many supports, each support is connected to one of the antenna nodes; housing connected to a rotary device; processing means at least partially installed in the housing for receiving signals from coils caused by electromagnetic radiation from a buried object, determining the location of the buried object and providing an indication of location.

Данный способ и устройство достаточно громоздки, требуют большой вычислительной мощности, не рассчитывают глубину на расстоянии от коммуникации, что снижает достоверность и точность определения коммуникаций, находящихся под препятствием, например, под строительными конструкциями.This method and device are rather bulky, require large computing power, do not calculate the depth at a distance from communication, which reduces the reliability and accuracy of determining communications that are under an obstacle, for example, under building structures.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей заявленной группы изобретений является разработка способа и устройства определения места прохождения и глубины залегания коммуникаций.The task of the claimed group of inventions is to develop a method and device for determining the location and depth of communications.

Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение точности и достоверности определения места прохождения и глубины залегания коммуникаций, уменьшение вычислительных мощностей, сокращение габаритов.The technical result of the claimed group of inventions is to increase the accuracy and reliability of determining the location and depth of communications, reducing computing power, reducing size.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ определения места прохождения и глубины залегания коммуникации включает следующие этапы:The specified technical result is achieved due to the fact that the method of determining the location and depth of communication includes the following steps:

а) возбуждение электромагнитного излучения в коммуникации;a) the excitation of electromagnetic radiation in communication;

б) установка над предполагаемым местом прохождения коммуникации, по меньшей мере, двух блоков датчиков электромагнитного поля, один из которых выполнен в виде, по меньшей мере, двух антенн, а второй в виде, по меньшей мере, одной антенны;b) installation of at least two blocks of electromagnetic field sensors above the intended communication location, one of which is made in the form of at least two antennas, and the second in the form of at least one antenna;

в) измерение ориентации вектора электромагнитной индукции и уровня напряженности электромагнитного поля;c) measuring the orientation of the vector of electromagnetic induction and the level of electromagnetic field strength;

г) вращение, по меньшей мере, двух блоков датчиков вокруг вертикальной оси и определение максимального уровня напряженности электромагнитного поля и направления на коммуникацию;d) rotation of at least two sensor blocks around a vertical axis and determining the maximum level of electromagnetic field strength and direction of communication;

д) перемещение, по меньшей мере, двух блоков датчиков электромагнитного поля над коммуникацией в зоне ее предполагаемого прохождения в новую точку измерения;e) the movement of at least two blocks of electromagnetic field sensors above the communication in the zone of its intended passage to a new measurement point;

е) измерение максимального уровня напряженности электромагнитного поля и ориентации вектора электромагнитной индукции в новой точке измерения;f) measuring the maximum level of electromagnetic field strength and the orientation of the vector of electromagnetic induction at a new measurement point;

ж) повторение этапов перемещения, по меньшей мере, двух блоков датчиков электромагнитного поля над коммуникацией в зоне ее предполагаемого прохождения и измерения максимального уровня напряженности электромагнитного поля и ориентации вектора электромагнитной индукции не менее трех раз;g) repeating the steps of moving at least two blocks of electromagnetic field sensors over the communication in the zone of its intended passage and measuring the maximum level of electromagnetic field strength and orientation of the electromagnetic induction vector at least three times;

з) определение расстояния до коммуникации и глубины ее залегания по величине уровня напряженности электромагнитного поля и направлению вектора электромагнитной индукции.h) determination of the distance to communication and its depth by the magnitude of the level of electromagnetic field strength and the direction of the vector of electromagnetic induction.

Ось антенны второго блока датчиков перпендикулярна линии, соединяющей первый и второй блоки датчиков, и находится в плоскости, проходящей через обе оси антенн первого блока датчиков, выполненного в виде, по меньшей мере, двух антенн, и которая проходит через ось прибора.The axis of the antenna of the second sensor block is perpendicular to the line connecting the first and second sensor blocks, and is located in the plane passing through both axes of the antennas of the first sensor block, made in the form of at least two antennas, and which passes through the axis of the device.

Над предполагаемым местом прохождения коммуникации устанавливают три блока датчиков, при этом третий блок датчиков, выполнен в виде как минимум одиночной антенны, находящейся на фиксированном расстоянии от первого и второго блоков датчиков, на линии, соединяющей первый и второй блоки датчиков.Three sensor blocks are installed above the proposed communication location, the third sensor block being made in the form of at least a single antenna located at a fixed distance from the first and second sensor blocks, on a line connecting the first and second sensor blocks.

Устройство для определения места прохождения и глубины залегания коммуникации содержит, по меньшей мере, два блока датчиков электромагнитного поля, один из которых выполнен в виде, по меньшей мере, двух антенн, а второй, по меньшей мере, в виде одной антенны, причем антенны блоков датчиков электромагнитного поля соединены с блоками предусилителей, которые соединены с аналого-цифровыми преобразователями, соединенными с микропроцессором, с которым в свою очередь соединены блок памяти и индикатор.A device for determining the location and depth of communication contains at least two blocks of electromagnetic field sensors, one of which is made in the form of at least two antennas, and the second, at least one antenna, moreover, the antenna blocks electromagnetic field sensors are connected to preamplifier units, which are connected to analog-to-digital converters connected to a microprocessor, to which, in turn, a memory unit and an indicator are connected.

Устройство содержит два блока датчиков электромагнитного поля, каждый из которых выполнен в виде двух антенн, при этом плоскость, проходящая через обе оси антенн первого блока датчиков перпендикулярна плоскости, проходящей через обе оси антенн второго блока датчиков.The device contains two blocks of electromagnetic field sensors, each of which is made in the form of two antennas, while the plane passing through both axes of the antennas of the first sensor block is perpendicular to the plane passing through both axes of the antennas of the second sensor block.

Устройство содержит два блока датчиков электромагнитного поля, при этом первый блок датчиков содержит три взаимно ортогональные антенны, а второй две взаимно ортогональные антенны, и плоскость, проходящая через обе оси антенн второго блока датчиков параллельна оси, или находится под углом к оси, соединяющей центры блоков датчиков.The device contains two blocks of sensors of the electromagnetic field, while the first block of sensors contains three mutually orthogonal antennas, and the second two mutually orthogonal antennas, and the plane passing through both axes of the antennas of the second sensor block is parallel to the axis, or is at an angle to the axis connecting the centers of the blocks sensors.

Устройство содержит три блока датчиков, при этом первый блок датчиков электромагнитного поля содержит две антенны, и плоскость, проходящая через обе оси антенн первого блока датчиков ортогональна оси прибора, а второй и третий блок датчиков содержат по одной антенне, расположенных на разных фиксированных расстояниях от первого блока, и ось антенны второго блока датчиков проходит через ось прибора, а ось антенны третьего блока датчиков ортогональна оси прибора.The device contains three sensor blocks, while the first electromagnetic field sensor block contains two antennas, and the plane passing through both antenna axes of the first sensor block is orthogonal to the axis of the device, and the second and third sensor blocks contain one antenna located at different fixed distances from the first block, and the antenna axis of the second sensor block passes through the axis of the device, and the antenna axis of the third sensor block is orthogonal to the axis of the device.

Устройство содержит три блока датчиков, при этом первый и третий блоки датчиков электромагнитного поля содержат две антенны, а второй блок датчиков содержит одну антенну, расположенную на фиксированном расстоянии от первого блока, и ось которой проходит вдоль оси прибора, при этом плоскость, проходящая через обе оси антенн первого блока датчиков ортогональна плоскости, проходящей через обе оси антенн третьего блока датчиков и параллельна оси прибора.The device contains three sensor blocks, while the first and third blocks of electromagnetic field sensors contain two antennas, and the second sensor block contains one antenna located at a fixed distance from the first block, and the axis of which passes along the axis of the device, while the plane passing through both the axis of the antennas of the first sensor block is orthogonal to the plane passing through both axes of the antennas of the third sensor block and parallel to the axis of the device.

Устройство содержит три блока датчиков, при этом первый блок датчиков электромагнитного поля содержит три антенны, а второй и третий блок датчиков содержат по одной антенне, расположенных на разных фиксированных расстояниях от первого блока, и ось антенны второго блока датчиков проходит через ось прибора, а ось антенны третьего блока датчиков ортогональна оси прибора.The device contains three sensor blocks, the first block of electromagnetic field sensors contains three antennas, and the second and third sensor blocks contain one antenna located at different fixed distances from the first block, and the antenna axis of the second sensor block passes through the axis of the device, and the axis the antenna of the third sensor unit is orthogonal to the axis of the device.

Устройство содержит три блока датчиков, при этом первый блок датчиков электромагнитного поля содержит три антенны, второй блок датчиков содержит одинарную антенну, ось которой проходит вдоль оси прибора, а третий блок датчиков содержит две антенны, а плоскость, проходящая через обе оси антенн третьего блока датчиков, ортогональна оси прибора.The device contains three sensor blocks, the first block of electromagnetic field sensors contains three antennas, the second sensor block contains a single antenna, the axis of which passes along the axis of the device, and the third sensor block contains two antennas, and the plane passing through both axes of the antennas of the third sensor block orthogonal to the axis of the device.

Устройство содержит три блока датчиков электромагнитного поля, каждый из которых выполнен в виде двух антенн, при этом плоскость, проходящая через обе оси антенн одного из блоков датчиков перпендикулярна плоскостям, проходящим через обе оси антенн двух оставшихся блоков датчиков.The device contains three blocks of sensors of the electromagnetic field, each of which is made in the form of two antennas, while the plane passing through both axes of the antennas of one of the sensor blocks is perpendicular to the planes passing through both axes of the antennas of the two remaining sensor blocks.

Устройство содержит три блока датчиков электромагнитного поля, при этом первый блок датчиков содержит три взаимно ортогональные антенны, а второй и третий по две взаимно ортогональные антенны.The device contains three blocks of sensors of the electromagnetic field, while the first block of sensors contains three mutually orthogonal antennas, and the second and third two mutually orthogonal antennas.

Устройство содержит четыре блока датчиков электромагнитного поля, каждый из которых выполнен в виде двух антенн.The device contains four blocks of electromagnetic field sensors, each of which is made in the form of two antennas.

Устройство содержит четыре блока датчиков электромагнитного поля, первый блок из которых содержит две антенны, второй и четвертый блоки датчиков содержат по одной антенне, расположенных на разных фиксированных расстояниях от первого блока, и оси которых параллельны оси прибора, а третий блок датчиков содержит две антенны, и плоскость, проходящая через обе оси антенн третьего блока датчиков, перпендикулярна оси прибора.The device contains four blocks of sensors of the electromagnetic field, the first block of which contains two antennas, the second and fourth blocks of sensors contain one antenna located at different fixed distances from the first block, and whose axes are parallel to the axis of the device, and the third block of sensors contains two antennas, and the plane passing through both axes of the antennas of the third sensor block is perpendicular to the axis of the device.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:The invention will be more clear from the description, which is not restrictive and given with reference to the accompanying drawings, which depict:

Фиг. 1 - Расположение элементов устройства относительно коммуникации;FIG. 1 - The location of the elements of the device relative to communication;

Фиг. 2 - Блок датчиков электромагнитного поля, содержащий две антенны;FIG. 2 - Block of sensors of the electromagnetic field containing two antennas;

Фиг. 3 - Определение суммарного вектора электромагнитной индукции от двух датчиков;FIG. 3 - Determination of the total vector of electromagnetic induction from two sensors;

Фиг. 4 - Положение плоскости блока датчиков;FIG. 4 - The position of the plane of the sensor block;

Фиг. 5 - Система датчиков электромагнитного поля, состоящая из двух блоков датчиков электромагнитного поля;FIG. 5 - The system of sensors of the electromagnetic field, consisting of two blocks of sensors of the electromagnetic field;

Фиг. 6 - Система датчиков электромагнитного поля, состоящая из двух блоков датчиков электромагнитного поля;FIG. 6 - The system of sensors of the electromagnetic field, consisting of two blocks of sensors of the electromagnetic field;

Фиг. 7 - Система датчиков электромагнитного поля, состоящая из трех блоков датчиков электромагнитного поля;FIG. 7 - The system of sensors of the electromagnetic field, consisting of three blocks of sensors of the electromagnetic field;

Фиг. 8 - Система датчиков электромагнитного поля, состоящая из трех блоков датчиков электромагнитного поля;FIG. 8 - The system of sensors of the electromagnetic field, consisting of three blocks of sensors of the electromagnetic field;

Фиг. 9 - Система датчиков электромагнитного поля, состоящая из четырех блоков датчиков электромагнитного поля;FIG. 9 - The system of sensors of the electromagnetic field, consisting of four blocks of sensors of the electromagnetic field;

Фиг. 10 - Определение вектора электромагнитной индукции в системе из двух блоков датчиков;FIG. 10 - Determination of the electromagnetic induction vector in a system of two sensor blocks;

Фиг. 11 - Блок-схема устройства.FIG. 11 is a block diagram of a device.

На фигурах цифрами обозначены следующие элементы:In the figures, the numbers indicate the following elements:

1 - коммуникация;1 - communication;

2 - генератор электрического тока;2 - electric current generator;

3 - устройство поиска коммуникаций;3 - communication search device;

4 - первый блок датчиков электромагнитного поля;4 - the first block of electromagnetic field sensors;

5 - второй блок датчиков электромагнитного поля;5 - the second block of sensors of the electromagnetic field;

6 - третий блок датчиков электромагнитного поля;6 - the third block of electromagnetic field sensors;

7 - четвертый блок датчиков электромагнитного поля;7 - the fourth block of electromagnetic field sensors;

8 - антенна;8 - antenna;

9 - блок предусилителей;9 - block preamplifiers;

10 - АЦП;10 - ADC;

11 - микропроцессор;11 - microprocessor;

12 - блок памяти;12 - memory block;

13 - индикатор;13 - indicator;

14 - блок управления;14 - control unit;

А1, А2, A3, А4 - плоскости блоков датчиков;A1, A2, A3, A4 - the plane of the sensor blocks;

B₁, В₂, - вектор электромагнитной индукции, измеряемый антенной;B ₁ , B ₂ , is the electromagnetic induction vector measured by the antenna;

B_c - суммарный вектор электромагнитной индукции, измеряемый блоками антенн;B _c - the total vector of electromagnetic induction, measured by blocks of antennas;

а1, а2, а3 - фиксированное расстояние между блоками датчиков;A1, A2, A3 - a fixed distance between the sensor blocks;

h - глубина залегания коммуникации;h is the depth of communication;

- расстояние до коммуникации;

- distance to communication;

α - угол прохождения коммуникации.α is the angle of passage of communication.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Устройство для определения места прохождения и глубины залегания коммуникации содержит, по меньшей мере, два блока датчиков электромагнитного поля, один из которых выполнен в виде, по меньшей мере, двух антенн, а второй, по меньшей мере, в виде одной антенны. При этом антенны блоков датчиков электромагнитного поля соединены с блоками предусилителей, которые соединены с АЦП, соединенным с микропроцессором, с которым в свою очередь соединены блок памяти, индикатор и блок управления.A device for determining the location and depth of communication contains at least two blocks of electromagnetic field sensors, one of which is made in the form of at least two antennas, and the second, at least one antenna. In this case, the antennas of the blocks of sensors of the electromagnetic field are connected to the blocks of the preamplifiers, which are connected to the ADC connected to the microprocessor, to which, in turn, the memory block, indicator and control unit are connected.

Ось одинарной антенны второго блока датчиков может быть перпендикулярна линии, соединяющей первый и второй блоки датчиков, и находится в плоскости, проходящей через обе оси антенн первого блока датчиков, выполненного в виде, по меньшей мере, двух антенн, и которая проходит через ось прибора. Каждая антенна соединена с блоком обработки сигнала, на котором производится обработка измеренных на антеннах сигналов.The axis of the single antenna of the second sensor block can be perpendicular to the line connecting the first and second sensor blocks, and is in the plane passing through both axes of the antennas of the first sensor block, made in the form of at least two antennas, and which passes through the axis of the device. Each antenna is connected to a signal processing unit, on which the signals measured at the antennas are processed.

В первом блоке датчиков, выполненном в виде, по меньшей мере, двух антенн (фиг. 2) электромагнитного поля, антенны (8) могут быть выполнены взаимно перпендикулярными. Размещение антенн в блоке датчиков ортогонально друг другу позволяет упростить расчеты и определение направления и амплитуды суммарного вектора. Направление и величина суммарного вектора электромагнитной индукции получается путем векторного сложения измеренных величин электромагнитной индукции на каждой из антенн.In the first block of sensors, made in the form of at least two antennas (Fig. 2) of the electromagnetic field, the antennas (8) can be mutually perpendicular. The placement of the antennas in the sensor unit orthogonal to each other allows you to simplify the calculations and determine the direction and amplitude of the total vector. The direction and magnitude of the total vector of electromagnetic induction is obtained by vector addition of the measured values of electromagnetic induction on each of the antennas.

Суммарный вектор (B_c) электромагнитной индукции лежит в плоскости (А1), образованной осями двух антенн (Фиг. 3), называемой в дальнейшем плоскостью блока датчиков. Каждая антенна измеряет величину вектора электромагнитной индукции, который направлен вдоль оси антенны B₁ и B₂. Так как антенны взаимно ортогональны, то и вектора ортогональны. Два вектора задают плоскость. В этой плоскости лежит и суммарный вектор. В зависимости от пространственной ориентации антенн можно получить дополнительные данные о направлении и величине вектора магнитной индукции.The total vector (B _c ) of electromagnetic induction lies in the plane (A1), formed by the axes of two antennas (Fig. 3), hereinafter referred to as the plane of the sensor unit. Each antenna measures the magnitude of the electromagnetic induction vector, which is directed along the axis of the antenna B ₁ and B ₂ . Since the antennas are mutually orthogonal, the vectors are also orthogonal. Two vectors define a plane. The total vector also lies in this plane. Depending on the spatial orientation of the antennas, additional data on the direction and magnitude of the magnetic induction vector can be obtained.

Плоскость блока датчиков может проходить через ось прибора (Фиг 4a), может быть перпендикулярна ей (фиг. 4б), или находиться под углом к оси прибора.The plane of the sensor unit can pass through the axis of the device (Fig. 4a), can be perpendicular to it (Fig. 4b), or at an angle to the axis of the device.

Устройство может содержать два блока датчиков (4, 5) электромагнитного поля (фиг. 5), каждый из которых выполнен в виде двух антенн, при этом плоскость (А1), проходящая через обе оси антенн первого блока датчиков (4) может быть перпендикулярна или параллельна плоскости (А2), проходящей через обе оси антенн второго блока датчиков (5) и плоскость первого блока датчиков проходит через ось прибора.The device may contain two blocks of sensors (4, 5) of the electromagnetic field (Fig. 5), each of which is made in the form of two antennas, while the plane (A1) passing through both axes of the antennas of the first sensor block (4) can be perpendicular or parallel to the plane (A2) passing through both axes of the antennas of the second sensor block (5) and the plane of the first sensor block passes through the axis of the device.

При использовании двух блоков датчиков электромагнитного поля, первый блок (4) датчиков может содержать три взаимоортогональные антенны, а ось одинарной антенны второго блока (5) датчиков, находящегося на фиксированном расстоянии от первого блока датчиков, ортогональна линии соединяющей первый и второй блоки датчиков.When using two blocks of electromagnetic field sensors, the first sensor block (4) can contain three mutually orthogonal antennas, and the axis of a single antenna of the second sensor block (5) located at a fixed distance from the first sensor block is orthogonal to the line connecting the first and second sensor blocks.

При использовании двух блоков датчиков электромагнитного поля, один блок датчиков (4) может содержать три взаимно ортогональные антенны, а второй (5) - две взаимно ортогональные антенны (Фиг. 6), при этом плоскость (А2), проходящая через обе оси антенн второго блока (5) датчиков может быть параллельна оси (фиг. 6а) или находиться под углом к оси (фиг. 6б), соединяющей центры блоков датчиков.When using two blocks of sensors of the electromagnetic field, one block of sensors (4) may contain three mutually orthogonal antennas, and the second (5) two mutually orthogonal antennas (Fig. 6), while the plane (A2) passing through both axes of the antennas of the second block (5) of sensors can be parallel to the axis (Fig. 6A) or be at an angle to the axis (Fig. 6b) connecting the centers of the blocks of sensors.

При использовании двух блоков (4, 5) датчиков электромагнитного поля, блоки датчиков (4, 5) электромагнитного поля расположены на фиксированном расстоянии (а1) по вертикали друг от друга (фиг. 1).When using two blocks (4, 5) of electromagnetic field sensors, the sensor blocks (4, 5) of the electromagnetic field are located at a fixed distance (a1) vertically from each other (Fig. 1).

Устройство может содержать три блока датчиков (4, 5, 6) электромагнитного поля (фиг. 7). При использовании трех блоков датчиков электромагнитного поля, первый блок датчиков электромагнитного поля может содержать две антенны, и плоскость, проходящая через обе оси антенн первого блока датчиков ортогональна оси прибора, а второй и третий блоки датчиков могут содержать по одной антенне (фиг. 7а), расположенных на разных фиксированных расстояниях от первого блока, и ось антенны второго блока датчиков может проходить через ось прибора, а ось антенны третьего блока датчиков может быть ортогональна оси прибора.The device may contain three blocks of sensors (4, 5, 6) of the electromagnetic field (Fig. 7). When using three blocks of sensors of the electromagnetic field, the first block of sensors of the electromagnetic field can contain two antennas, and the plane passing through both axes of the antennas of the first block of sensors is orthogonal to the axis of the device, and the second and third blocks of sensors can contain one antenna (Fig. 7a), located at different fixed distances from the first block, and the antenna axis of the second sensor block can pass through the axis of the device, and the antenna axis of the third sensor block can be orthogonal to the axis of the device.

При использовании трех блоков датчиков электромагнитного поля, первый и третий блоки датчиков электромагнитного поля могут содержать по две антенны, а второй блок датчиков может содержать одну антенну (фиг. 7б), расположенную на фиксированном расстоянии от первого блока, и ось которой может проходить вдоль оси прибора, при этом плоскость, проходящая через обе оси антенн первого блока датчиков может быть ортогональна плоскости, проходящей через обе оси антенн третьего блока датчиков и параллельна оси прибора.When using three blocks of sensors of the electromagnetic field, the first and third blocks of sensors of the electromagnetic field can contain two antennas, and the second block of sensors can contain one antenna (Fig. 7b) located at a fixed distance from the first block, and the axis of which can pass along the axis the device, while the plane passing through both axes of the antennas of the first sensor block can be orthogonal to the plane passing through both axes of the antennas of the third sensor block and parallel to the axis of the device.

При использовании трех блоков (4, 5, 6) датчиков электромагнитного поля, каждый из блоков может быть выполнен в виде, двух антенн (фиг. 7в), при этом плоскость (А2), - одного из блоков (5) датчиков может быть перпендикулярна плоскостям (А1, A3), двух оставшихся блоков датчиков (4, 6) и перпендикулярна или параллельна оси прибора.When using three blocks (4, 5, 6) of electromagnetic field sensors, each of the blocks can be made in the form of two antennas (Fig. 7c), while the plane (A2) of one of the sensor blocks (5) can be perpendicular planes (A1, A3), the two remaining sensor blocks (4, 6) and is perpendicular or parallel to the axis of the device.

При выполнении устройства с тремя блоками датчиков (4, 5, 6), первый блок датчиков (4) может содержать три взаимноперпендикулярные антенны, а второй (5) и третий (6) блоки по одной антенне (фиг. 8а), при этом ось одиночной антенны третьего блока датчиков (6), находящегося на фиксированном расстоянии от первого блока датчиков, перпендикулярна линии, соединяющей первый и третий блоки датчиков, при этом второй блок датчиков (5) расположен на линии, соединяющей первый и второй блоки датчиков, может иметь одиночную антенну, ось которой параллельна линии, соединяющей первый и второй блоки датчиков.When executing a device with three sensor blocks (4, 5, 6), the first sensor block (4) may contain three mutually perpendicular antennas, and the second (5) and third (6) blocks along one antenna (Fig. 8a), while the axis a single antenna of the third sensor block (6) located at a fixed distance from the first sensor block, perpendicular to the line connecting the first and third sensor blocks, while the second sensor block (5) is located on the line connecting the first and second sensor blocks, can have a single an antenna whose axis is parallel to the line, with uniting the first and second blocks of sensors.

При выполнении устройства с тремя блоками датчиков (4, 5, 6), первый блок датчиков (4) может содержать три взаимноперпендикулярные антенны, второй (5) блок одну антенну, а третий (6) - две антенны (фиг. 8б), плоскость третьего (6) блока датчиков ортогональна оси, соединяющую первый и третий блоки датчиков, при этом второй блок датчиков (5) расположен на линии, соединяющей первый и второй блоки датчиков, может иметь одиночную антенну, ось которой параллельна линии, соединяющей первый и второй блоки датчиков.When executing a device with three sensor blocks (4, 5, 6), the first sensor block (4) may contain three mutually perpendicular antennas, the second (5) block one antenna, and the third (6) two antennas (Fig. 8b), plane the third (6) sensor block orthogonal to the axis connecting the first and third sensor blocks, while the second sensor block (5) is located on the line connecting the first and second sensor blocks, may have a single antenna whose axis is parallel to the line connecting the first and second blocks sensors.

При использовании трех блоков датчиков электромагнитного поля (4, 5, 6), первый блок датчиков (4) может содержать три взаимно ортогональные антенны, а второй и третий по две взаимно ортогональные антенны (фиг. 8в, г), при этом плоскость A3, проходящая через обе оси антенн третьего блока датчиков может быть перпендикулярна (фиг. 8в) или параллельна (фиг. 8г) плоскости, проходящей через обе оси антенн второго блока датчиков. Плоскость второго блока датчиков проходит через ось, соединяющую первый и второй блоки датчиков.When using three blocks of sensors of the electromagnetic field (4, 5, 6), the first block of sensors (4) can contain three mutually orthogonal antennas, and the second and third two mutually orthogonal antennas (Fig. 8c, d), while the plane A3, passing through both axes of the antennas of the third sensor block can be perpendicular (Fig. 8c) or parallel (Fig. 8g) to a plane passing through both axes of the antennas of the second sensor block. The plane of the second sensor block passes through an axis connecting the first and second sensor blocks.

При использовании трех блоков (4, 5, 6) датчиков электромагнитного поля, блоки датчиков (4, 5, 6) электромагнитного поля расположены на фиксированном расстоянии (а1, а2) по вертикали друг от друга (фиг. 1).When using three blocks (4, 5, 6) of electromagnetic field sensors, the sensor blocks (4, 5, 6) of the electromagnetic field are located at a fixed distance (a1, a2) vertically from each other (Fig. 1).

Устройство может содержать четыре блока датчиков. При использовании четырех блоков датчиков электромагнитного поля, каждый из них может быть выполнен в виде, двух антенн, при этом плоскость, проходящая через обе оси антенн одного из блоков датчиков, перпендикулярна плоскостям, проходящим через обе оси антенн трех оставшихся блоков датчиков.The device may contain four sensor blocks. When using four blocks of sensors of the electromagnetic field, each of them can be made in the form of two antennas, while the plane passing through both axes of the antennas of one of the sensor blocks is perpendicular to the planes passing through both axes of the antennas of the three remaining sensor blocks.

При использовании четырех блоков датчиков электромагнитного поля, каждый из них может быть выполнен в виде, двух антенн (фиг. 9б), при этом плоскости (А2, А4), проходящие через обе оси антенн двух из блоков датчиков (5, 7), могут быть параллельны между собой и перпендикулярны плоскостям (А1, A3), проходящим через обе оси антенн двух других оставшихся блоков (4, 6) датчиков.When using four blocks of sensors of the electromagnetic field, each of them can be made in the form of two antennas (Fig. 9b), while the planes (A2, A4) passing through both axes of the antennas of two of the sensor blocks (5, 7) can be parallel to each other and perpendicular to the planes (A1, A3) passing through both axes of the antennas of the other two remaining blocks (4, 6) of the sensors.

При использовании в устройстве четырех блоков датчиков электромагнитного поля, первый (4) и третий блоки датчиков могут содержать две антенны, второй (5) и четвертый (6) блоки датчиков по одной антенне (фиг. 9а), которые расположены на разных фиксированных расстояниях от первого блока (4), и оси которых проходят через ось прибора, а плоскости первого и третьего датчиков взаимноортоганальны.When using four electromagnetic field sensor blocks in the device, the first (4) and third sensor blocks can contain two antennas, the second (5) and fourth (6) sensor blocks along one antenna (Fig. 9a), which are located at different fixed distances from the first block (4), and whose axes pass through the axis of the device, and the planes of the first and third sensors are mutually orthogonal.

При использовании в устройстве четырех блоков датчиков электромагнитного поля, первый блок может содержать две антенны, второй и третий четвертый блоки датчиков могут содержать по одной антенне, расположенных на разных фиксированных расстояниях от первого блока, и оси которых могут быть параллельны оси прибора, а третий блок датчиков может содержать две антенны, и плоскость, проходящая через обе оси антенн третьего блока датчиков может быть перпендикулярна оси прибора.When using four electromagnetic field sensor blocks in the device, the first block can contain two antennas, the second and third fourth sensor blocks can contain one antenna located at different fixed distances from the first block, and whose axes can be parallel to the axis of the device, and the third block sensors may contain two antennas, and the plane passing through both axes of the antennas of the third sensor block may be perpendicular to the axis of the device.

При использовании в устройстве четырех блоков датчиков электромагнитного поля, первый блок (4) может содержать две антенны, второй (5) и третий (6) блоки датчиков по одной антенне, расположенных на разных фиксированных расстояниях от первого блока (4), и оси которых взаимно перпендикулярны и перпендикулярны оси прибора, а четвертый блок (7) датчиков может содержать одну антенну, ось которой параллельна оси прибора.When using four electromagnetic field sensor blocks in the device, the first block (4) may contain two antennas, the second (5) and third (6) sensor blocks along one antenna located at different fixed distances from the first block (4), and whose axes mutually perpendicular and perpendicular to the axis of the device, and the fourth block (7) of sensors can contain one antenna whose axis is parallel to the axis of the device.

При использовании четырех блоков (4, 5, 6, 7) датчиков электромагнитного поля, блоки датчиков (4, 5, 6, 7) электромагнитного поля расположены на фиксированном расстоянии (а1, а2, а3) по вертикали друг от друга (фиг. 1).When using four blocks (4, 5, 6, 7) of electromagnetic field sensors, the blocks of sensors (4, 5, 6, 7) of the electromagnetic field are located at a fixed distance (a1, a2, a3) vertically from each other (Fig. 1 )

Антенны каждого блока датчиков могут иметь прямоугольную форму или форму окружности, при этом оси антенн могут быть расположены взаимно ортогонально и выполнены в виде катушек индуктивности. Одиночные антенны могут быть выполнены на ферритовом сердечнике в виде катушек индуктивности.The antennas of each sensor block can have a rectangular or circular shape, while the axis of the antennas can be mutually orthogonal and made in the form of inductors. Single antennas can be made on a ferrite core in the form of inductors.

В устройстве каждая антенна в блоке датчиков (4-7) соединена с предусилителем (9), которые, в свою очередь, соединены с АЦП (10), которые соединены с микропроцессором (11), к которому подключен блок памяти (12), блок индикации (13) и блок управления (14) (фиг 11).In the device, each antenna in the sensor unit (4-7) is connected to a preamplifier (9), which, in turn, are connected to the ADC (10), which are connected to the microprocessor (11), to which the memory unit (12) is connected, the unit indication (13) and control unit (14) (Fig 11).

За счет использования, по меньшей мере, двух блоков датчиков, первый из которых содержит, по меньшей мере, две антенны, а второй - по меньшей мере, одну антенну, в отличие от прототипа, в котором в блоках датчиков содержится по три антенны, а также за счет определения амплитуды и направления вектора электромагнитной индукции одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях обеспечивается повышение точности и достоверности определения места прохождения и глубины залегания коммуникаций, за счет снижения габаритов и веса антенн обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик прибора, уменьшение вычислительных мощностей, позволяет на 50% удешевить стоимость антенного блока и входных каскадов электроники.Through the use of at least two sensor blocks, the first of which contains at least two antennas, and the second at least one antenna, in contrast to the prototype, in which the sensor blocks contain three antennas, and Also, by determining the amplitude and direction of the electromagnetic induction vector simultaneously in horizontal and vertical planes, it is possible to increase the accuracy and reliability of determining the location and depth of communications, by reducing the size and weight of the antennas Chiva improved operational characteristics of the device, a reduction of computing power, allows a 50% to reduce the cost of the antenna unit and the input electronics cascades.

Способ определения места прохождения и глубины залегания коммуникаций с использованием заявленного устройства осуществляют следующим образом.The method of determining the location and depth of communications using the claimed device is as follows.

Сначала осуществляют возбуждение электромагнитного излучения в коммуникации (1) при помощи генератора (2) электрического тока (фиг. 1), который подключают при помощи первого провода к одному концу коммуникации, а второй провод генератора (2) электрического тока заземляют, при этом второй конец коммуникации также заземляют. С помощью генератора (2) электрического тока создают переменный ток в коммуникации (1), который, в свою очередь, создает изменяющееся электромагнитное поле над коммуникацией (1).First, electromagnetic radiation is excited in the communication (1) using an electric current generator (2) (Fig. 1), which is connected with the first wire to one end of the communication, and the second wire of the electric current generator (2) is earthed, while the second end communications also ground. Using an electric current generator (2), an alternating current is generated in the communication (1), which, in turn, creates a changing electromagnetic field over the communication (1).

Данный ток также может быть наведен проходящим в коммуникации током от сторонних источников, например, током в электрическом кабеле от сети.This current can also be induced by the current passing through the communication from third-party sources, for example, by the current in the electric cable from the network.

Затем осуществляют установку рядом с предполагаемым местом прохождения коммуникации устройства (3), содержащего, по меньшей мере, два блока датчиков. (Фиг 1).Then carry out the installation next to the intended location of the communication device (3) containing at least two sensor blocks. (Fig 1).

После чего осуществляют измерение ориентации вектора (В_с) электромагнитной индукции, создаваемого коммуникацией, и уровня напряженности (амплитуды) электромагнитного поля в каждом блоке датчиков при помощи заявленного устройства, расположенного над предполагаемым местом прохождения коммуникации (1). Измерение ориентации вектора электромагнитной индукции и уровня напряженности электромагнитного поля осуществляют за счет того, что сигнал электромагнитного поля от коммуникации принимается, по меньшей мере, двумя антеннами первого блока (4) датчиков и, по меньшей мере, одной антенной второго блока (5) датчиков, отнесенной на фиксированное расстояние (Фиг. 1). С антенн каждого блока датчиков сигнал поступает на блок предусилителей (9), где усиливается, и поступает на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП (10) и оцифровывается в нем, с которого цифровой сигнал поступает в микропроцессор (11). В микропроцессоре (11) рассчитывается амплитуда сигнала, направление вектора электромагнитной индукции. Результаты расчетов выводятся на индикатор (13) и заносятся в блок памяти (12).After that, the orientation of the vector (V _c ) of the electromagnetic induction created by the communication and the level of tension (amplitude) of the electromagnetic field in each sensor block are measured using the claimed device located above the proposed location for the passage of communication (1). The measurement of the orientation of the electromagnetic induction vector and the level of the electromagnetic field is carried out due to the fact that the electromagnetic field signal from the communication is received by at least two antennas of the first sensor unit (4) and at least one antenna of the second sensor unit (5), referred to a fixed distance (Fig. 1). From the antennas of each sensor block, the signal enters the preamplifier block (9), where it is amplified, and fed to the input of the analog-to-digital converter of the ADC (10) and digitized in it, from which the digital signal enters the microprocessor (11). In the microprocessor (11), the signal amplitude, the direction of the electromagnetic induction vector are calculated. The calculation results are displayed on the indicator (13) and entered into the memory unit (12).

Использование двух блоков датчиков, первый из которых содержит, по меньшей мере, две антенны, а второй - по меньшей мере, одну антенну, в отличие от прототипа, в котором в блоках датчиков содержится по три антенны, позволяет на 50% удешевить стоимость антенного блока и входных каскадов электроники, улучшить эксплуатационные характеристики прибора за счет снижения веса антенн, при этом решить задачи поиска прохождения коммуникации и определения глубины ее залегания.The use of two sensor blocks, the first of which contains at least two antennas, and the second at least one antenna, unlike the prototype, in which the sensor blocks contain three antennas, it makes it possible to reduce the cost of the antenna block by 50% and input stages of electronics, to improve the operational characteristics of the device by reducing the weight of the antennas, while solving the problem of finding the passage of communication and determining the depth of its occurrence.

Далее с помощью оператора, например, вращением прибора вокруг своей оси, определяют максимальный уровень сигнала и направление на трассу.Next, using the operator, for example, by rotating the device around its axis, determine the maximum signal level and direction to the track.

Затем с помощью оператора осуществляют перемещение блока датчиков электромагнитного поля над коммуникацией, перпендикулярно оси предполагаемой трассы прохождения коммуникации в новую точку измерения и осуществляют измерение ориентации вектора электромагнитной индукции и максимального уровня напряженности электромагнитного поля в новой точке измерения, как описано выше. При этом повторение этапов перемещения блока датчиков электромагнитного поля над коммуникацией перпендикулярно оси предполагаемой трассы прохождения и измерения ориентации вектора электромагнитной индукции и уровня напряженности электромагнитного поля необходимое количество раз (не менее трех раз) до тех пор, пока заявленное устройство не окажется над местом прохождения коммуникации, где точность определения места прохождения и глубины залегания выше. При невозможности нахождения блока датчиков над местом прохождения коммуникации, измерения проводят в точке, наиболее приближенной к месту прохождения коммуникации.Then, with the help of the operator, the electromagnetic field sensor block is moved over the communication, perpendicular to the axis of the proposed communication path to the new measurement point, and the orientation of the electromagnetic induction vector and the maximum level of the electromagnetic field are measured at the new measurement point, as described above. In this case, the repetition of the steps of moving the block of electromagnetic field sensors over the communication perpendicular to the axis of the proposed path and measuring the orientation of the electromagnetic induction vector and the level of the electromagnetic field is necessary number of times (at least three times) until the claimed device is above the place of passage of communication, where the accuracy of determining the location and depth is higher. If it is impossible to find the sensor block above the communication passage, the measurements are carried out at the point closest to the communication passage.

При использовании в устройстве (3) первого блока (4) датчиков электромагнитного поля, содержащего две антенны и второго (5) и третьего (6) блоков датчиков, каждый из которых содержит по одной антенне, расположенных на разных фиксированных расстояниях от первого блока (4), и оси которых взаимно перпендикулярны и ось второго датчика проходит через ось прибора (Фиг. 7а), способ определения места прохождения коммуникации осуществляется аналогично, как описано выше.When using in the device (3) the first block (4) of electromagnetic field sensors containing two antennas and the second (5) and third (6) sensor blocks, each of which contains one antenna located at different fixed distances from the first block (4 ), and the axes of which are mutually perpendicular and the axis of the second sensor passes through the axis of the device (Fig. 7a), the method of determining the location of communication passes in the same way as described above.

При использовании в устройстве (3) четырех блоков датчиков электромагнитного поля, каждый из которых содержит две антенны, при этом плоскости первого (4) и третьего (6) блоков датчиков ортогональны оси прибора, а плоскости второго (5) и четвертого (7) параллельны (Фиг. 9б), способ определения места прохождения коммуникации осуществляется аналогично, как описано выше. Искажение электромагнитного поля, вызванное несферичностью, определяется с помощью четвертого блока (7) датчиков. Это позволяет еще более точно определить место положения коммуникации и внести поправки при расчете глубины залегания.When using in the device (3) four blocks of electromagnetic field sensors, each of which contains two antennas, the planes of the first (4) and third (6) sensor blocks are orthogonal to the axis of the device, and the planes of the second (5) and fourth (7) are parallel (Fig. 9b), the method for determining the location of communication is carried out similarly, as described above. The distortion of the electromagnetic field caused by the non-sphericity is determined using the fourth block (7) of sensors. This allows you to more accurately determine the location of the communication position and make corrections when calculating the depth.

При использовании в устройстве (3) первого блока (4) датчиков электромагнитного поля, содержащего три антенны, второго (5) и третьего (6) блоков датчиков, каждый из которых содержит по одной антенне, расположенных на разных фиксированных расстояниях от первого блока (4), ось одной из которых перпендикулярна оси прибора, а ось второй параллельна оси прибора (Фиг. 8а), способ определения места прохождения коммуникации осуществляется аналогично, как описано выше. Искажение электромагнитного поля, вызванное несферичностью, определяется с помощью третьего блока (6) датчиков. Это позволяет более точно определить место положения коммуникации и внести поправки при расчете глубины залегания. При этом уменьшаются габариты прибора.When using in the device (3) the first block (4) of electromagnetic field sensors containing three antennas, the second (5) and third (6) sensor blocks, each of which contains one antenna located at different fixed distances from the first block (4 ), the axis of one of which is perpendicular to the axis of the device, and the axis of the second is parallel to the axis of the device (Fig. 8a), the method for determining the location of communication is carried out similarly as described above. The distortion of the electromagnetic field caused by non-sphericity is determined using the third block (6) of sensors. This allows you to more accurately determine the location of the communication position and make corrections when calculating the depth. At the same time, the dimensions of the device are reduced.

При использовании в устройстве двух блоков (4, 5) датчиков электромагнитного поля, расположенных на фиксированном расстоянии по вертикали друг от друга, каждый из которых содержит по две антенны (Фиг. 5), способ определения места прохождения коммуникации осуществляется аналогично, как описано выше. Устройство перемещается поперек предполагаемой трассы прохождения трубопровода и одновременно измерения осуществляются двумя блоками по две антенны в каждом. Оси антенн в каждом блоке проходят через центр антенн и пересекаются в одной точке. Плоскости, образованные осями антенн первого и второго блоков взаимно перпендикулярны. В случае, когда плоскость первого блока параллельна поверхности грунта, плоскость второго блока перпендикулярна плоскости поверхности грунта (Фиг. 5).When the device uses two blocks (4, 5) of electromagnetic field sensors located at a fixed vertical distance from each other, each of which contains two antennas (Fig. 5), the method of determining the location of the communication is carried out similarly as described above. The device moves across the proposed route of the pipeline and at the same time the measurements are carried out in two blocks of two antennas in each. The axis of the antennas in each block pass through the center of the antennas and intersect at one point. The planes formed by the axes of the antennas of the first and second blocks are mutually perpendicular. In the case where the plane of the first block is parallel to the soil surface, the plane of the second block is perpendicular to the plane of the soil surface (Fig. 5).

В отличие от прототипа, в блоках датчиков которого содержится по три антенны, заявленное устройство с двумя блоками датчиков, содержащих по две антенны, позволяет дополнительно на треть удешевить стоимость антенного блока и входных каскадов электроники, улучшить эксплуатационные характеристики прибора за счет снижения веса антенн, при этом решить задачи поиска коммуникации и определения глубины ее залегания.Unlike the prototype, in the sensor blocks of which there are three antennas, the claimed device with two sensor blocks containing two antennas makes it possible to further reduce the cost of the antenna unit and the input stages of the electronics by a third, to improve the operational characteristics of the device by reducing the weight of the antennas, this solve the problem of finding communication and determining the depth of its occurrence.

Размещение антенн в блоке датчиков ортогонально друг другу позволяет упростить расчеты и определение направления и амплитуды суммарного вектора. Направление и величина суммарного вектора электромагнитной индукции получается путем векторного сложения измеренных величин электромагнитной индукции на каждой из антенн.The placement of the antennas in the sensor unit orthogonal to each other allows you to simplify the calculations and determine the direction and amplitude of the total vector. The direction and magnitude of the total vector of electromagnetic induction is obtained by vector addition of the measured values of electromagnetic induction on each of the antennas.

Суммарный вектор электромагнитной индукции лежит в плоскости, образованной осями двух антенн (Фиг. 3), называемой в дальнейшем плоскостью блока датчиков. Каждая антенна измеряет величину вектора электромагнитной индукции, который направлен вдоль оси антенны. Так как антенны взаимно ортогональны, то и вектора ортогональны. Два вектора задают плоскость. В этой плоскости лежит и суммарный вектор (Вс). В зависимости от пространственной ориентации антенн можно получить дополнительные данные о направлении и величине вектора магнитной индукции.The total vector of electromagnetic induction lies in the plane formed by the axes of the two antennas (Fig. 3), hereinafter referred to as the plane of the sensor unit. Each antenna measures the magnitude of the electromagnetic induction vector, which is directed along the axis of the antenna. Since the antennas are mutually orthogonal, the vectors are also orthogonal. Two vectors define a plane. In this plane lies the total vector (Vs). Depending on the spatial orientation of the antennas, additional data on the direction and magnitude of the magnetic induction vector can be obtained.

Измеренные данные о направлении вектора магнитной индукции на первом (4) блоке (фиг. 10), при ориентации прибора по максимуму сигнала, позволяют определить направление на коммуникацию, угол прохождения коммуникации (α) и зону наиболее точных измерений, а на втором (5) и первом блоках - глубину залегания. Измеренные амплитуды и углы наклонов векторов позволяют определить глубину залегания (h) и расстояние до коммуникации

.The measured data on the direction of the magnetic induction vector on the first (4) block (Fig. 10), when the device is oriented to the maximum signal, allows you to determine the direction of communication, the angle of communication (α) and the zone of the most accurate measurements, and on the second (5) and the first blocks - the depth. The measured amplitudes and angles of inclination of the vectors allow us to determine the depth (h) and the distance to the communication

.

Выполняются измерения величины напряженности электромагнитного поля на каждом из блоков датчиков.Measurements are made of the magnitude of the electromagnetic field at each of the sensor units.

где Е₍₄₎ и Е₍₅₎ величина напряженности электромагнитного поля измеренная на первом и втором блоке датчиков соответственно;where E ₍₄₎ and E _{(5) the} magnitude of the electromagnetic field strength measured on the first and second block of sensors, respectively;

h5=h+а1, а1 - заданное фиксированное расстояние между датчиками.h5 = h + a1, a1 is a given fixed distance between the sensors.

Условную глубину определяют из решения системы уравненийThe conditional depth is determined from the solution of the system of equations

при фиксированном значении

и определенном угле наклона вектора электромагнитной индукции (α).at a fixed value

and a certain angle of inclination of the electromagnetic induction vector (α).

Для случая

решение может быть выполнено аналитически по формулеFor case

the decision can be performed analytically by the formula

где Е_(4)n и Е_(5)n проекции векторов в плоскости, перпендикулярной коммуникации (Фиг. 10).where E _{(4) n} and E _{(5) n are} projections of vectors in a plane perpendicular to communication (Fig. 10).

Предварительно проводят калибровку прибора на стендовом оборудовании и вносят тестовые значения зависимости условной глубины от угла α, под которым коммуникация находится по отношению к одному из блоков и оси приемника.Calibration of the device on bench equipment is preliminarily carried out and test values of the dependence of the conditional depth on the angle α are entered, at which the communication is in relation to one of the blocks and the axis of the receiver.

Наивысшая точность достигается при пространственном расположении прибора таким образом, что плоскость (А1) перпендикулярна оси коммуникации. Ориентация прибора осуществляется на основе индикации направления вектора Е₍₅₎ в плоскости (А2), либо по максимуму уровня сигнала при повороте устройства вокруг своей оси.The highest accuracy is achieved with the spatial arrangement of the device so that the plane (A1) is perpendicular to the axis of communication. The orientation of the device is carried out on the basis of an indication of the direction of the vector E ₍₅₎ in the plane (A2), or according to the maximum signal level when the device rotates around its axis.

На основе расчетных данных и данных по предварительной калибровке рассчитывают величину глубину залегания и расстояние до коммуникации, в случае, когда устройство находится не над коммуникацией.Based on the calculated data and preliminary calibration data, the value of the depth and distance to the communication are calculated in the case when the device is not above the communication.

Таким образом устройство позволяет определить: место прохождения коммуникации; глубину ее залегания, как находясь над трассой, так и на некотором расстоянии от нее; угол, под которым ось коммуникации находится по отношению к прибору.Thus, the device allows you to determine: the place of passage of communication; the depth of its occurrence, both being above the track and at a certain distance from it; angle at which the communication axis is in relation to the device.

При использовании в устройстве трех блоков датчиков электромагнитного поля (Фиг. 7), расположенных на фиксированном расстоянии по вертикали друг от друга, способ определения места прохождения коммуникации осуществляется аналогично, как описано выше. Устройство перемещается поперек предполагаемой трассы прохождения трубопровода и одновременно измерения осуществляются тремя блоками по две антенны в каждом.When using the device three blocks of electromagnetic field sensors (Fig. 7) located at a fixed vertical distance from each other, the method of determining the location of the communication is carried out similarly as described above. The device moves across the proposed route of the pipeline and at the same time the measurements are carried out in three blocks of two antennas in each.

где Е₍₄₎, Е₍₅₎ и Е₍₆₎ величина напряженности электромагнитного поля измеренная на первом, втором и третьем блоке датчиков соответственно;where E ₍₄₎ , E ₍₅₎ and E _{(6) the} magnitude of the electromagnetic field strength measured on the first, second and third block of sensors, respectively;

h5=h+а1, h6=h+a1+a2, a1, a2 - заданное фиксированное расстояние между датчиками.h5 = h + a1, h6 = h + a1 + a2, a1, a2 - a given fixed distance between the sensors.

При фиксированном значении

и определенном угле наклона вектора электромагнитной индукции.At a fixed value

and a certain angle of inclination of the electromagnetic induction vector.

Для случая

решение может быть выполнено аналитически. Например, для блоков 4 и 6 выражение имеет видFor case

a decision can be made analytically. For example, for

blocks

4 and 6, the expression has the form

где Е_(4)n и Е_(6)n проекции векторов в плоскости, перпендикулярной коммуникации.where E _{(4) n} and E _{(6) n are} projections of vectors in a plane perpendicular to communication.

Расстояние до коммуникации определяется по измеренному углу наклона и расчетной величине глубины залегания.The distance to the communication is determined by the measured angle of inclination and the calculated value of the depth.

Размещение плоскости двух блоков параллельно поверхности грунта позволяет провести измерение глубины залегания коммуникации при произвольной ориентации прибора. Размещение плоскости двух блоков перпендикулярно поверхности грунта позволяет провести измерение места прохождения коммуникации с более высокой точностью.Placing the plane of two blocks parallel to the soil surface allows measuring the depth of communication with an arbitrary orientation of the device. Placing the plane of two blocks perpendicular to the surface of the soil allows you to measure the location of the passage of communication with higher accuracy.

Применение дополнительного третьего блока датчиков позволяет идентифицировать отклонение формы магнитного поля от сферической, и выявить наличие помех. Кроме этого, измерить отклонения от сферичности поля и ввести в расчеты поправки на несферичность. На основе предварительно выявленных зависимостей места положения прибора от измеренных поправок на несферичность, внести поправки в расчеты места положения и глубины залегания коммуникаций.The use of an additional third block of sensors allows you to identify the deviation of the shape of the magnetic field from the spherical, and to identify the presence of interference. In addition, measure deviations from the sphericity of the field and introduce corrections for non-sphericity into the calculations. Based on previously identified dependencies of the device position on the measured corrections for non-sphericity, make corrections in the calculations of the position and depth of communications.

При использовании в устройстве четырех блоков датчиков электромагнитного поля (Фиг. 9б), расположенных на фиксированном расстоянии по вертикали друг от друга, способ определения места прохождения коммуникации осуществляется аналогично, как описано выше. Устройство перемещается поперек предполагаемой трассы прохождения трубопровода и одновременно измерения осуществляются четырьмя блоками по две антенны в каждом.When the device uses four blocks of electromagnetic field sensors (Fig. 9b) located at a fixed vertical distance from each other, the method of determining the location of the communication is carried out similarly as described above. The device moves across the proposed route of the pipeline and at the same time the measurements are carried out by four blocks of two antennas in each.

где Е₍₄₎, Е₍₅₎, Е₍₆₎ и Е₍₇₎ величина напряженности электромагнитного поля измеренная на первом, втором, третьем и четвертом блоке датчиков соответственно;where E ₍₄₎ , E ₍₅₎ , E ₍₆₎ and E _{(7) the} magnitude of the electromagnetic field strength measured on the first, second, third and fourth block of sensors, respectively;

h5=h+а1, h6=h+a1+a2, h7=h+a1+a2+а3, a1, a2, а3 - заданные фиксированные расстояния между датчиками.h5 = h + a1, h6 = h + a1 + a2, h7 = h + a1 + a2 + a3, a1, a2, a3 are given fixed distances between the sensors.

При фиксированном значении

and a certain angle of inclination of the electromagnetic induction vector.

Для случая

решение может быть выполнено аналитически для любой пары блоков. Например, для блоков 4 и 6 выражение имеет видFor case

the solution can be performed analytically for any pair of blocks. For example, for

blocks

4 and 6, the expression has the form

Размещение плоскости двух блоков параллельно поверхности грунта позволяет провести измерение глубины залегания коммуникации при произвольной ориентации прибора и позволяет провести измерение места прохождения коммуникации с более высокой точностью (Фиг. 9б). Размещение плоскости трех блоков параллельно поверхности позволяет более точно определить глубину залегания в сложных условиях.Placing the plane of two blocks parallel to the surface of the soil allows us to measure the depth of communication with an arbitrary orientation of the device and allows you to measure the location of the passage of communication with higher accuracy (Fig. 9b). Placing the plane of three blocks parallel to the surface allows you to more accurately determine the depth in difficult conditions.

Применение дополнительно третьего и четвертого блоков датчиков позволяет идентифицировать отклонение формы магнитного поля от сферической, и выявить наличие помех с большей точностью, чем для трех блоков. Кроме этого, измерить отклонения от сферичности поля и ввести в расчеты поправки на несферичность. На основе предварительно выявленных зависимостей места положения прибора от измеренных поправок на несферичность, внести поправки в расчеты места положения и глубины залегания коммуникаций.The use of an additional third and fourth sensor block allows you to identify the deviation of the shape of the magnetic field from a spherical one, and to detect the presence of interference with greater accuracy than for three blocks. In addition, measure deviations from the sphericity of the field and introduce corrections for non-sphericity into the calculations. Based on previously identified dependencies of the device position on the measured corrections for non-sphericity, make corrections in the calculations of the position and depth of communications.

При использовании в устройстве двух блоков (4, 5) датчиков электромагнитного поля, один из которых содержит три антенны (Фиг. 6), а второй - две, способ определения места прохождения коммуникации осуществляется аналогично, как описано выше. Устройство перемещается поперек предполагаемой трассы прохождения трубопровода и одновременно измерения осуществляются двумя блоками.When two blocks (4, 5) of electromagnetic field sensors are used in the device, one of which contains three antennas (Fig. 6), and the second two, the method of determining the location of the communication is carried out similarly as described above. The device moves across the proposed route of the pipeline and at the same time the measurements are carried out by two blocks.

Оси антенн в каждом блоке проходят через центр антенн и пересекаются в одной точке. Плоскость второго блока, в зависимости от поставленной задачи либо параллельна поверхности грунта, либо перпендикулярна плоскости поверхности грунта (Фиг. 6а, 6б).The axis of the antennas in each block pass through the center of the antennas and intersect at one point. The plane of the second block, depending on the task, is either parallel to the soil surface or perpendicular to the plane of the soil surface (Fig. 6a, 6b).

Измеренные данные о направлении вектора магнитной индукции на первом блоке (4) позволяют определить направление и угол на коммуникацию и зону наиболее точных измерений, а на втором блоке (5) - угол прохождения коммуникации (α), при вертикальном расположении, и направление, при горизонтальном. Кроме этого, измеренные амплитуды и углы наклонов векторов позволяют определить глубину залегания и расстояние до коммуникации.The measured data on the direction of the magnetic induction vector on the first block (4) allows you to determine the direction and angle to the communication and the zone of the most accurate measurements, and on the second block (5) - the angle of passage of the communication (α), with a vertical arrangement, and the direction, with a horizontal . In addition, the measured amplitudes and angles of inclination of the vectors allow us to determine the depth and distance to communication.

где h5=h+а1, а1 - заданное фиксированное расстояние между датчиками.where h5 = h + a1, a1 is a given fixed distance between the sensors.

при фиксированном значении

Для случая

the decision can be performed analytically by the formula

где Е_(4)n и Е_(5)n проекции векторов в плоскости, перпендикулярной коммуникации.where E _{(4) n} and E _{(5) n are} projections of vectors in a plane perpendicular to communication.

Наивысшая точность достигается при пространственном расположении прибора таким образом, что плоскость А2 перпендикулярна оси коммуникации. Ориентация прибора осуществляется на основе индикации направления вектора Е₍₄₎.The highest accuracy is achieved with the spatial arrangement of the device so that the plane A2 is perpendicular to the axis of communication. The orientation of the device is based on the indication of the direction of the vector E ₍₄₎ .

Применение третьей антенны в первом блоке 4 позволяет более точно определить место прохождения коммуникации.The use of the third antenna in the first block 4 allows you to more accurately determine the location of the communication.

При введении в прибор дополнительно третьего блока датчиков, содержащего одиночную антенну, ось которой расположена перпендикулярно поверхности грунта, повышается точность обнаружения места прохождения коммуникации в сложных условиях помех.When an additional third block of sensors is introduced into the device, containing a single antenna, the axis of which is perpendicular to the ground surface, the accuracy of detecting the location of communication in difficult interference conditions increases.

Введение в прибор дополнительно третьего и четвертого блоков датчиков, содержащих каждый по одиночной антенне, оси которых расположены перпендикулярно поверхности грунта, позволяют еще более повысить точность обнаружения места прохождения коммуникации в сложных условиях помех.The introduction into the device of an additional third and fourth sensor blocks, each containing a single antenna, whose axes are perpendicular to the soil surface, can further improve the accuracy of detecting the passage of communication in difficult interference conditions.

Таким образом, за счет проведения расчета глубины залегания по полученным данным и расчета глубины залегания и расстояния до коммуникации, находясь на удалении от коммуникации, обеспечивается повышение точности и достоверности определения места прохождения и глубины залегания коммуникаций.Thus, by calculating the occurrence depth according to the obtained data and calculating the occurrence depth and the distance to the communication, being far from the communication, the accuracy and reliability of determining the location and depth of the communications are improved.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретные варианты его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.The invention has been disclosed above with reference to specific options for its implementation. Other specialists may be obvious to other embodiments of the invention, not changing its essence, as it is disclosed in the present description. Accordingly, the invention should be considered limited in scope only by the following claims.

Claims

1. A method for determining the location and depth of communication, comprising the following steps:

a) the excitation of electromagnetic radiation in communication;

b) installation of at least two blocks of electromagnetic field sensors above the intended communication location, one of which is made in the form of at least two antennas, and the second in the form of at least one antenna;

c) measuring the orientation of the vector of electromagnetic induction and the level of electromagnetic field strength;

d) rotation of at least two sensor blocks around a vertical axis and determining the maximum level of electromagnetic field strength and direction of communication;

e) the movement of at least two blocks of electromagnetic field sensors above the communication in the zone of its intended passage to a new measurement point;

f) measuring the maximum level of electromagnetic field strength and the orientation of the vector of electromagnetic induction at a new measurement point;

g) repeating the steps of moving at least two blocks of electromagnetic field sensors over the communication in the zone of its intended passage and measuring the maximum level of electromagnetic field strength and orientation of the electromagnetic induction vector at least three times;

h) determination of the distance to communication and its depth by the magnitude of the level of electromagnetic field strength and the direction of the vector of electromagnetic induction.

2. The method according to p. 1, characterized in that the axis of the antenna of the second sensor block is perpendicular to the line connecting the first and second sensor blocks, and is in the plane passing through both axes of the antennas of the first sensor block, made in the form of at least two antennas, and which passes through the axis of the device.

3. The method according to p. 1, characterized in that three blocks of sensors are installed above the intended location of communication, the third block of sensors made in the form of at least a single antenna located at a fixed distance from the first and second blocks of sensors on the line, connecting the first and second blocks of sensors.

4. A device for determining the location and depth of communication for implementing the method according to claim 1, containing at least two blocks of electromagnetic field sensors, one of which is made in the form of at least two antennas, and the second, at least at least in the form of a single antenna, the antennas of the blocks of sensors of the electromagnetic field are connected to preamplifier blocks, which are connected to analog-to-digital converters connected to a microprocessor, to which, in turn, a memory block and an indicator are connected.

5. The device according to p. 4, characterized in that the axis of the antenna of the second sensor block is perpendicular to the line connecting the first and second sensor blocks, and is in a plane passing through both axes of the antennas of the first sensor block, made in the form of at least two antennas, and which passes through the axis of the device.

6. The device according to p. 4, characterized in that it contains two blocks of electromagnetic field sensors, each of which is made in the form of two antennas, the plane passing through both axes of the antennas of the first sensor block is perpendicular to the plane passing through both axes of the antennas of the second block sensors.

7. The device according to p. 4, characterized in that it contains two blocks of sensors of the electromagnetic field, the first block of sensors contains three mutually orthogonal antennas, and the second - two mutually orthogonal antennas, and a plane passing through both axes of the antennas of the second sensor block, parallel to the axis or at an angle to the axis connecting the centers of the sensor blocks.

8. The device according to p. 4, characterized in that it contains three sensor blocks, the first block of electromagnetic field sensors contains two antennas, and the plane passing through both antenna axes of the first sensor block is orthogonal to the axis of the device, and the second and third sensor blocks contain one antenna located at different fixed distances from the first block, and the antenna axis of the second sensor block passes through the axis of the device, and the antenna axis of the third sensor block is orthogonal to the axis of the device.

9. The device according to p. 4, characterized in that it contains three sensor blocks, while the first and third blocks of electromagnetic field sensors contain two antennas, and the second sensor block contains one antenna located at a fixed distance from the first block, and the axis of which passes along the axis of the device, with the plane passing through both axes of the antennas of the first sensor block orthogonal to the plane passing through both axes of the antennas of the third sensor block and parallel to the axis of the device.

10. The device according to p. 4, characterized in that it contains three sensor blocks, while the first block of electromagnetic field sensors contains three antennas, and the second and third block of sensors contain one antenna located at different fixed distances from the first block, and the axis the antenna of the second sensor block passes through the axis of the device, and the antenna axis of the third sensor block is orthogonal to the axis of the device.

11. The device according to p. 4, characterized in that it contains three sensor blocks, while the first block of electromagnetic field sensors contains three antennas, the second sensor block contains a single antenna, the axis of which passes along the axis of the device, and the third sensor block contains two antennas, and the plane passing through both axes of the antennas of the third sensor block is orthogonal to the axis of the device.

12. The device according to p. 4, characterized in that it contains three blocks of electromagnetic field sensors, each of which is made in the form of two antennas, while the plane passing through both axes of the antennas of one of the sensor blocks is perpendicular to the planes passing through both axes of the antennas the two remaining sensor blocks.

13. The device according to p. 4, characterized in that it contains three blocks of sensors of the electromagnetic field, while the first block of sensors contains three mutually orthogonal antennas, and the second and third two mutually orthogonal antennas.

14. The device according to claim 4, characterized in that it contains four blocks of electromagnetic field sensors, each of which is made in the form of two antennas.

15. The device according to claim 4, characterized in that it contains four blocks of electromagnetic field sensors, the first block of which contains two antennas, the second and fourth blocks of sensors contain one antenna located at different fixed distances from the first block, and whose axes are parallel the axis of the device, and the third block of sensors contains two antennas, and the plane passing through both axes of the antennas of the third block of sensors is perpendicular to the axis of the device.