Способ настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для настройки системы сбора данных многоканального дефектоскопа, например ультразвукового. Устройство содержит блок предварительного усиления выходных сигналов датчиков и блок обработки сигналов, соединенные с компьютером. В состав блока предварительного усиления входит усилитель с программируемым коэффициентом усиления, а в состав блока обработки сигналов - компаратор с программируемым порогом срабатывания. Программой последовательно подбирается коэффициент предварительного усиления выходного сигнала каждого датчика для равенства уровня выходного сигнала заданному значению. Найденные значения коэффициентов предварительного усиления запоминаются. В процессе диагностики для сигнала каждого датчика компьютером устанавливаются соответствующий коэффициент усиления и параметры обработки этого сигнала. Способ позволяет автоматизировать процесс настройки системы сбора данных и сократить время ее проведения. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение относится к устройствам контроля состояния трубопроводов, а именно к способу настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа.

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано для дефектоскопов, применяемых в трубопроводах, транспортирующих нефть и нефтепродукты.

Кроме того, изобретение может быть использовано для дефектоскопов, применяемых в трубопроводах, транспортирующих любую другую среду - жидкую или газообразную.

При эксплуатации трубопроводов во избежание аварий применяется диагностика их состояния. Для этого применяют "интеллектуальные" внутритрубные инспекционные снаряды, использующие ультразвуковую технологию, а также другие способы измерений. На сегодняшний день внутритрубная диагностика - практически единственный метод, позволяющий провести сплошное обследование трубопровода, лежащего под слоем грунта или на дне реки, не вскрывая его. Дефектоскоп помещается в диагностируемый трубопровод и передвигается потоком транспортируемой среды, осуществляя при этом диагностику трубопровода. Датчики дефектоскопа расположены по всему периметру трубопровода. Снимаемая с датчиков информация регистрируется, обрабатывается и записывается бортовым компьютером.

При подготовке к запуску дефектоскопа в трубопровод существует необходимость в настройке системы, заключающейся в последовательной калибровке выходных сигналов датчиков и параметров обработки этих сигналов. Значения параметров, устанавливаемых при настройке, зависят от диагностируемого трубопровода и транспортируемой среды.

Применяемые в настоящее время способы настройки и устройства для их осуществления занимают много времени и требуют высококвалифицированного персонала для их осуществления, что не исключает ошибок оператора в процессе проведения настройки и получения при этом некачественных данных.

Известен способ настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных ультразвукового дефектоскопа (Руководство к эксплуатации устройства Pipetronix UltraScan Version (II) фирмы Pipetronix (ФРГ)), заключающийся в последовательной калибровке уровней выходных сигналов датчиков и параметров обработки этих сигналов. Устройство для осуществления этого способа содержит осциллограф, дисплейный блок, дисплейный интерфейс, а также калибровочный лоток, наполненный водой, куда помещаются датчики.

Перед калибровкой соединяют осциллограф с дисплейным блоком. Ультразвуковой блок дефектоскопа, в который входят предварительные усилители датчиков и блок обработки сигналов, с помощью дисплейного интерфейса соединяют с дисплейным блоком. Датчики, установленные в калибровочном лотке, наполненном водой, соединяют с ультразвуковым блоком дефектоскопа.

Калибровка заключается в ручной установке заданных значений следующих параметров: - порога срабатывания для эхо-сигнала от внутренней стенки трубопровода; - порога срабатывания для эхо-сигнала от внешней стенки трубопровода; - время начала измерения; - время конца измерения; - время блокировки измерения; - коэффициент усиления для каждого датчика; - коэффициент усиления для всех датчиков.

В процессе калибровки с помощью переключателей на дисплейном блоке выбирают необходимый для просмотра на экране осциллографа сигнал конкретного датчика. Изменяя коэффициент усиления для этого датчика производят измерение амплитуды этого сигнала и устанавливают ее на заданную величину. Эту операцию по настройке амплитуды производят со всеми датчиками. В зависимости от толщины стенки трубопровода и среды, в которой будет перемещаться дефектоскоп, необходимо установить на расчетную величину параметры обработки сигналов датчиков в регистрируемые данные. Для этого с помощью переключателей на дисплейном блоке последовательно выбирают необходимые сигналы управления процессом обработки. С помощью осциллографа производят измерения параметров обработки: - порога срабатывания для эхо-сигнала от внутренней стенки трубопровода - порога срабатывания для эхо-сигнала от внешней стенки трубопровода
- время начала измерения
- время конца измерения
- время блокировки измерения
и вручную устанавливают их необходимое значение.

Расчетный коэффициент усиления для всех датчиков устанавливают вручную с помощью резистора и переключателей в блоке обработки, а также осциллографа, измеряя амплитуду сигнала одного датчика.

Описанный процесс калибровки занимает много времени и требует высококвалифицированного персонала для его осуществления, что не исключает ошибок оператора в процессе проведения калибровки.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа и устройства для его осуществления, которые позволили бы используя программируемые интегральные схемы автоматизировать процесс настройки и сократить время, необходимое для ее проведения.

Указанная задача достигается тем, что в способе настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа, заключающемся в последовательной калибровке уровней выходных сигналов датчиков сканирующей системы и параметров обработки этих сигналов, согласно изобретению указанную калибровку производят с помощью компьютера, в программу которого вводят заданные значения уровней выходных сигналов датчиков и параметров обработки этих сигналов, при этом в зависимости от величины уровня выходного сигнала каждого датчика и заданных параметров обработки этих сигналов программа последовательно подбирает значение коэффициента предварительного усиления для каждого датчика для установки уровней выходных сигналов всех датчиков равными заданной величине, а заданные параметры обработки этих сигналов и найденные значения коэффициентов предварительного усиления датчиков запоминаются и в процессе диагностики трубопровода последовательно устанавливаются компьютером отдельно для каждого датчика.

Поставленная задача достигается также и тем, что в устройстве для настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа, содержащем блок предварительного усиления выходных сигналов датчиков сканирующей системы, соединенный с блоком обработки сигналов, согласно изобретению имеются усилитель с программируемым коэффициентом усиления и компаратор с программируемым порогом срабатывания, установленные в указанных блоках, а также компьютер, соединенный с этими блоками.

Использование одного компаратора с программируемым порогом срабатывания для обнаружения эхо-сигнала как от внутренней стенки трубопровода, так и от внешней, существенно упрощает конструкцию устройства.

Наличие в устройстве программируемых элементов - усилителя и компаратора позволяет с помощью компьютера автоматически управлять коэффициентом усиления усилителя и величиной порога срабатывания компаратора.

Предлагаемый способ настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа и устройство для его осуществления позволяют автоматизировать процесс настройки, исключить погрешности в процессе настройки системы, а также значительно сократить время, необходимое для ее проведения.

Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут понятны из следующего детального описания примера его выполнения и прилагаемого чертежа, на котором изображена блок-схема устройства согласно изобретению.

Способ настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа заключается в последовательной калибровке выходных сигналов датчиков и параметров обработки этих сигналов с помощью компьютера, в программу которого вводят заданные значения уровней выходных сигналов датчиков и параметров обработки этих сигналов. В зависимости от величины уровня выходного сигнала каждого датчика и заданных параметров обработки этих сигналов программа последовательно подбирает значение коэффициента предварительного усиления каждого датчика для установки уровней выходных сигналов всех датчиков равными заданной величине. Заданные параметры обработки этих сигналов и найденные значения коэффициентов предварительного усиления датчиков запоминаются и в процессе диагностики трубопровода последовательно устанавливаются компьютером отдельно для каждого датчика.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит блок 1 предварительного усиления выходных сигналов датчиков, соединенный с блоком 2 обработки сигналов. Блок 1 содержит интегральную схему, представляющую собой широкополостный усилитель с программируемым коэффициентом усиления, вход управления которого соединен с компьютером 3. При последовательном сканировании сигналов, поступающих с датчиков, при помощи указанного усилителя для каждого датчика устанавливается свой коэффициент усиления, задаваемый компьютером. При этом сигналы от всех датчиков на выходе блока 1 устанавливаются равными одной заданной величине.

Блок 2 содержит интегральную схему, представляющую собой компаратор с программируемым порогом срабатывания, соединенный входом управления с компьютером 3.

Перед началом настройки датчики дефектоскопа устанавливают в калибровочном лотке, наполненном водой, и соединяют их с блоком 1.

В программу настройки сканирующей системы вводят заданные значения параметров уровня выходных сигналов датчиков и параметров обработки этих сигналов:
- порога срабатывания для эхо-сигнала от внутренней стенки трубопровода;
- порога срабатывания для эхо-сигнала от внешней стенки трубопровода;
- время начала измерения;
- время конца измерения;
- время блокировки измерения;
после чего запускают программу настройки.

В процессе работы сигналы от датчиков, пройдя блок 1, поступают на блок 2. В начальный период работы программы компьютер 3 устанавливает в компараторе заданное значение порога срабатывания для эхо-сигнала от внутренней стенки трубопровода. При превышении уровня эхо-сигнала от датчика заданного значения порога срабатывания компаратора на его выходе вырабатывается сигнал от внутренней стенки трубопровода. После этого компьютер 3 устанавливает в компараторе заданное значение порога срабатывания для эхо-сигнала от внешней стенки трубопровода. При превышениии уровня эхо-сигнала от датчика заданного значения порога срабатывания компаратора на его выходе вырабатывается сигнал от внешней стенки трубопровода.

Таким образом, на выходе компаратора вырабатывается импульс, длительность которого пропорциональна толщине стенки трубопровода. Далее программа измеряет и преобразует длительность этого импульса в числовое значение толщины стенки трубопровода, которое необходимо получить. При этом заданные значения параметров:
- время начала измерения;
- время конца измерения;
- время блокировки измерения
обеспечивают измерение длительности импульса только в заданных интервалах времени, что необходимо для исключения получения ложных данных.

При калибровке уровней выходных сигналов от датчиков, поступающих на блок 1, программа настройки в зависимости от величины уровня выходного сигнала каждого датчика изменяет значение коэффициента усиления блока 1 для каждого датчика соответственно. После этого уровни сигналов от каждого датчика на выходе блока 1 устанавливаются равными заданной величине, а найденные значения коэффициентов предварительного усиления каждого датчика запоминаются компьютером 3 и устанавливаются им непосредственно при диагностике трубопровода.

После завершения работы программы процедура калибровки считается законченной.

Формула изобретения

1. Способ настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа, заключающийся в последовательной калибровке уровней выходных сигналов датчиков сканирующей системы и параметров обработки этих сигналов, отличающийся тем, что указанную калибровку проводят с помощью компьютера, в программу которого вводят заданные значения уровней выходных сигналов датчиков и параметров обработки этих сигналов, при этом в зависимости от величины уровня выходного сигнала каждого датчика и заданных параметров обработки этих сигналов программа последовательно подбирает значение коэффициента предварительного усиления каждого датчика для установки уровней выходных сигналов всех датчиков равными заданной величине, а заданные параметры обработки этих сигналов и найденные значения коэффициентов предварительного усиления датчиков запоминаются и в процессе диагностики трубопровода последовательно устанавливаются компьютером отдельно для каждого датчика.

2. Устройство для настройки многоканальной системы сбора данных дефектоскопа, содержащее блок предварительного усиления выходных сигналов датчиков, соединенный с блоком обработки сигналов, отличающийся тем, что содержит усилитель с программируемым коэффициентом усиления и компаратор с программируемым порогом срабатывания, установленные в указанных блоках, а также компьютер, соединенный с блоками.

РИСУНКИ

Рисунок 1