Устройство для определения трассы и глубины залегания силовых электрических кабелей и подземных металлических коммуникаций

 

Использование: в геофизике для определения трассы и глубины залегания силовых электрических кабелей и подземных металлических коммуникаций. Сущность изобретения: устройство содержит приемную антенну, входной усилитель напряжения, блок фильтров и индикаторы. Приемная антенна подключена к входному усилителю напряжения с полосой пропускания 40 - 200 Гц и затуханием на частоте 300 Гц не менее 30 дБ. Блок фильтров в зависимости от исследуемого типа коммуникаций имеет полосу пропускания 49 51 Гц с затуханием на частоте 100 Гц не менее 35 дБ или полосу пропускания 98 102 Гц с затуханием на частоте 50 Гц не менее 35 дБ подсоединен к входному усилителю и преобразователю, к которому подключен акустический и/или стрелочный индикаторы, при этом последние соединены с входным усилителем напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерениям и может найти применение для определения трассы электрических кабелей, находящихся в нормальном эксплуатационном режиме, трубопроводов, имеющих катодную защиту от коррозии, и других коммуникаций в условиях густонаселенного пункта, а именно для нахождения конкретной трассы, глубины ее залегания в случаях, когда велико взаимное влияние коммуникаций, расположенных в непосредственной близости.

Известен бесконтактный искатель повреждения изоляции коммуникации [1] позволяющий осуществлять поиск трассы и глубины залегания коммуникации, состоящий из первого и второго преобразователей напряженности магнитного поля в электрический сигнал, блок вычитания, блок индикации глубины залегания объекта, блок индикации тока.

Искатель конструктивно сложен и неудобен в эксплуатации, низки его функциональные возможности.

Известно устройство для определения местоположения подземных металлических коммуникаций [2] принятое за прототип. Оно содержит передающий блок, содержащий задающий генератор, усилители мощности и напряжения, фазорасщепитель, приемный блок, содержащий антенну, регулятор чувствительности, блок усиления и фильтрации, усилители полезного сигнала и напряжения, индикаторный блок, пассивные фильтры верхних и нижних частот.

Недостатки прототипа: ограниченные функциональные возможности, а именно необходимость использования вспомогательного генератора возбуждения, создающего вокруг исследуемого объекта электромагнитное поле, невозможность определения типа конкретной подземной коммуникации.

Задача изобретения создание устройства с широкими функциональными возможностями, позволяющего осуществить поиск трассы кабеля, находящегося в нормальном эксплуатационном режиме, расположенного в непосредственной близости от трубопроводов с катодной защитой, распознать при этом тип подземной коммуникации, определить глубину ее залегания.

Для этого в устройстве для определения трассы и глубины залегания подземных металлических коммуникаций, содержащем приемную антенну, усилитель напряжения, фильтры, индикаторы, согласно изобретению приемная антенна подключена к входному усилителю напряжения, выход которого через первый переключатель связан с входами первого и второго полосовых фильтров, соединенных параллельно. Выходы фильтров через второй переключатель подключены к преобразователю, к которому последовательно присоединен акустический индикатор. Выход входного усилителя напряжения через первый выключатель подключен к акустическому индикатору. Стрелочный индикатор через третий переключатель соединен с выходом входного усилителя напряжения или через второй переключатель с выходом первого или второго полосовых фильтров.

В устройство входят приборы, выполненные по известным схемам. Однако именно предложенным комплексом приборов, их взаимосвязью решается поставленная задача. Исходя из вышеизложенного, можно заключить, что решение вопроса определения трассы электрических кабелей, находящихся под нагрузкой, трубопроводов, имеющих катодную защиту, расположенных в непосредственной близости друг от друга, выявления типа коммуникации, глубины ее залегания соответствует изобретательскому уровню.

На чертеже изображена структурная схема устройства для определения трассы и глубины залегания подземных металлических коммуникаций.

Устройство содержит магнитную приемную антенну 1, представляющую собой катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником. Антенна 1 подключена к входному усилителю 2 напряжения, который обеспечивает усиление сигнала в полосе 40-200 Гц и имеет затухание на частоте 300 Гц не менее 30 дБ, что необходимо для защиты устройства от помех, создаваемых электротранспортом трамваем, троллейбусом. Выход входного усилителя 2 соединен через первый переключатель 3 с входами первого и второго полосовых фильтров 4 и 5, каждый из которых состоит из двух звеньев. Каждое звено фильтра 4 или 5 состоит из усилителя, собранного по каскадной схеме, в цепи обратной связи которого включен двойной Т-образный мост. Фильтры 4, 5 это полосовые фильтры с полосой пропускания 6 Гц, неравномерностью 2 дБ и затуханием 50 Гц по отношению к 100 Гц и 100 Гц по отношению к 50 Гц не менее 35 дБ. С фильтров 4, 5 сигнал поступает на преобразователь 6 через второй переключатель 7. Преобразователь 6 преобразует частоты 50 и 100 Гц в спектр частот, хорошо воспринимаемых ухом. Преобразование сигнала (50 или 100 Гц) преобразователем 6 заключается в искажении его формы при помощи диода (синусоида превращается в последовательность импульсов). Преобразованный сигнал усиливается усилителем и подается на головные телефоны. Усилитель и головные телефоны входят в состав акустического индикатора 8. В режиме "широкая полоса" сигнал с усилителя 2 через переключатель 3 поступает на акустический индикатор 8. Стрелочный индикатор 9 через третий переключатель 10 соединяется с выходом входного усилителя 2 или через второй переключатель 7 с выходом фильтров 4 или 5. Индикатор 9 на выходе входного усилителя 2 контролирует уровень сигнала, принимаемого антенной 1, который должен находиться в пределах линейного участка усилителя 2, а на выходе фильтров 4 или 5 уровень сигнала рабочей частоты 50 или 100 Гц.

Устройство работает следующим образом.

Определение трассы металлических подземных коммуникаций (электрических кабелей, газопроводов, теплотрасс, телефонных кабелей) основано на определении экстремальной величины вектора магнитного поля, возникающего при протекании переменного тока по коммуникациям. При этом не имеет принципиального значения, рабочий ли это ток или ток, наведенный от блуждающих в земле токов.

Для грубой оценки трассы работают при горизонтальном положении антенны 1, при этом антенна должна быть параллельна поверхности земли и перпендикулярна трассе коммуникации. Только после "вхождения в трассу" точное местоположение трассы определяется при вертикальном расположении антенны 1. Центр трассы при этом соответствует минимальному уровню принимаемого сигнала. Если неизвестно о наличии коммуникаций на исследуемом участке, поиск необходимо начать, переключив первый переключатель 3 на диапазон 40-200 Гц. Сигнал при этом с входного усилителя 2 через переключатель 3 поступает на акустический индикатор 8.

При обнаружении прохождения коммуникации уточняют ее тип, переключив первый переключатель 3 на диапазон 50 и 100 Гц. При преобладании в два и более раза сигнала частотой 50 Гц коммуникация электрический кабель под нагрузкой, а при преобладании сигнала частотой 100 Гц коммуникация трубопровод под катодной защитой от коррозии.

При попадании антенны 1 в переменное магнитное поле, создаваемое током частотой 50 (электрический кабель под нагрузкой) или 100 Гц (трубопровод с катодной защитой от коррозии), в ней возникает ЭДС, которая усиливается входным усилителем 2. С выхода усилителя 2 в зависимости от режима работы сигнал подается на фильтр 4 или 5. Сигнал рабочей частоты (50 или 100 Гц) пропускается фильтром 4 или 5 с полосой пропускания 6 Гц, а мешающей частоты ослабляется не менее чем на 35 дБ. Сигнал рабочей частоты преобразуется преобразователем 6 в воспринимаемый на слух спектр звуковых сигналов и поступает на акустический индикатор 8. Стрелочный индикатор 9 контролирует уровень сигнала на выходе входного усилителя 2 и на выходе фильтра 4 или 5. Контроль уровня на выходе входного усилителя 2 необходим, чтобы уровень сигнала на перегружал усилитель 2. Контроль на выходе фильтра 4 или 5 позволяет оператору дублировать акустический индикатор 8 и необходим при определении глубины залегания коммуникации.

Для определения глубины залегания коммуникации находят ось прохождения коммуникации вышеизложенным образом и, поставив антенну 1 по отношению к земле под углом 45^о, отходят от оси прохождения коммуникации перпендикулярно к нему до тех пор, пока сигнал будет минимальным. Расстояние от местоположения на поверхности земли оси коммуникации до места минимального сигнала равно глубине залегания коммуникации.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАССЫ И ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ И ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОММУНИКАЦИЙ, содержащее приемную антенну, входной усилитель напряжения, блок фильтров, индикаторы, отличающееся тем, что приемная антенна подключена к входному усилителю напряжения, имеющему полосу пропускания 40 200 Гц с затуханием на частоте 300 Гц не менее 35 дб и связанному с блоком фильтров, имеющим в зависимости от исследуемого типа коммуникации полосу пропускания 49 51 Гц с затуханием на частоте 100 Гц не менее 30 дб или полосу пропускания 98 102 Гц с затуханием на частоте 50 Гц не менее 35 дб, соединенным с преобразователем, к которому присоединены акустический и/или стрелочный индикаторы, при этом последние соединены с входным усилителем напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1