Способ акустической дальнометрии
Владельцы патента RU 2315335:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Изобретение относится к области звукодальнометрии и акустического управления и может быть использовано для измерения расстояний до объектов, перемещающихся во внутритрубных пространствах без нарушения целостности трубопровода. Способ включает подачу зондирующего сигнала первым приемо-излучающим датчиком, прием этого сигнала вторым приемо-излучающим датчиком, расположенном на перемещаемом внутритрубном устройстве, подачу от него ответного сигнала, прием ответного сигнала первым приемо-излучающим датчиком и определение расстояния между двумя приемо-излучающими датчиками путем измерения времени двунаправленного прохождения зондирующего сигнала и ответного сигнала. При этом подачу зондирующего ультразвукового сигнала и прием ответного сигнала производят с внешней стороны трубы. 1 ил.
Изобретение относится к области звукодальнометрии и акустического управления и может быть использовано для измерения расстояний до объектов, изменяющих направление отраженного сигнала или имеющих малую отражающую поверхность.
Известен способ измерения расстояния между двумя точками по методу однонаправленного измерения (Горбатов А.А., Рудашевский Г.Е. Акустические методы измерения расстояний и управления. - М.: Энергоиздат, 1981. - С.7-9), содержащий подачу ультразвукового сигнала от излучателя ультразвукового сигнала, установленного в одной точке, прием ультразвукового сигнала приемником, установленным в другой точке, и измерение расстояния между двумя точками по времени прохождения ультразвукового сигнала от одной точки до другой.
Известен способ измерения расстояния между двумя точками по методу «эхолокации» (Горбатов А.А., Радашевский Г.Е. Акустические методы измерения расстояний и управления. - М.: Энергоиздат, 1981. - С.7-9), содержащий подачу ультразвукового сигнала от приемо-излучающего акустического блока, установленного в одной точке, прием отраженного ультразвукового сигнала от объекта, находящегося в другой точке, и измерение расстояния между двумя точками по времени прохождения излученного и отраженного ультразвукового сигнала.
Известен способ определения местоположения внутритрубного снаряда (патент JP № 6323837), выбранный в качестве прототипа, содержащий подачу ультразвукового сигнала приемо-излучающим датчиком, установленным внутри трубы в фиксированном месте, прием этого сигнала приемо-излучающим датчиком, расположенном на внутритрубном устройстве, подачу ответного сигнала, его прием и измерение расстояния между двумя приемо-излучающими датчиками по времени двунаправленного прохождения излученного и ответного ультразвукового сигнала.
Известные способы не могут быть применены для измерения расстояний до объектов, перемещающихся во внутритрубных пространствах без нарушения целостности трубопровода.
Недостатками известных способов являются ограниченные функциональные возможности.
В изобретении решается задача создания способа звукодальнометрии, позволяющего производить измерение расстояний до объектов, перемещающихся во внутритрубных пространствах без нарушения целостности трубопровода.
Поставленная задача решена за счет того, что в способе акустической дальнометрии, так же как в прототипе, включающем подачу зондирующего ультразвукового сигнала первым приемо-излучающим датчиком, прием этого сигнала вторым приемо-излучающим датчиком, расположенном на перемещаемом внутритрубном устройстве, подачу от него ответного сигнала, прием ответного сигнала и определение расстояния между двумя приемо-излучающими датчиками по времени двунаправленного прохождения зондирующего и ответного ультразвуковых сигналов.
Согласно изобретению подачу зондирующего ультразвукового сигнала и прием ответного сигнала производят с внешней стороны трубы.
За счет подачи зондирующего ультразвукового сигнала и приема ответного сигнала с внешней стороны трубы обеспечена возможность определения расстояния до объекта, перемещающегося во внутритрубном пространстве без нарушения целостности трубопровода.
Представлен чертеж, иллюстрирующий предлагаемый способ.
В таблице показаны результаты измерения расстояния от внутритрубного объекта до приемо-излучающего датчика, расположенного снаружи трубы.
Устройство акустической дальнометрии, реализующее предлагаемый способ (см. чертеж) содержит акустический дальномер 1 с приемо-излучающим датчиком, установленным на внешней стороне трубы 2, и устройство генерирования активного ответа 3 со своим приемо-излучающим датчиком, установленное на объекте 4, перемещающаемом, во внутритрубном пространстве.
Исполнение акустического дальномера 1 и устройство генерирования активного ответа 3 являются стандартными.
Акустический дальномер 1 с приемо-излучающим датчиком осуществляет подачу зондирующего ультразвукового сигнала на внутритрубный объект 4, перемещаемый внутри трубы 2, и прием ответного ультразвукового сигнала от устройства генерирования активного ответа 3, располагаемого на внутритрубном объекте 4.
Устройство генерирования активного ответа 3 обеспечивает прием зондирующего ультразвукового сигнала от акустического дальномера 1 и подачу ответного сигнала в сторону акустического дальномера 1.
Акустический дальномер 1 производит определение расстояния от места расположения дальномера 1 до объекта, расположенного внутри трубы, по времени двунаправленного прохождения ультразвукового сигнала до объекта и обратно.
Испытания способа акустической дальнометрии проводили на лабораторном стенде. Длина трубы составляла 4,2 метра, диаметр трубы 0,3 метра. Труба была установлена вертикально и была заполнена водой. Устройство генерирования активного ответа располагали на имитаторе внутритрубного объекта. Имитатор был выполнен в виде цилиндра диаметром 0,28 метра и длиной 0,3 метра. Перемещение имитатора внутри трубы осуществляли с помощью веревки, на которой были нанесены деления с шагом 0,05 метра. На верхнем конце трубы был установлен блок, позволяющий с помощью веревки поднимать и опускать имитатор внутритрубного объекта.
Результаты стендовых испытаний способа акустической дальнометрии, приведенные в таблице, доказывают возможность измерения расстояния этим способом и позволяют получить высокую точность измерения. Погрешность измерения расстояния не превышает 0,05 метра в диапазоне от 0,5 до 3,9 метров.
Способ акустической дальнометрии, включающий подачу зондирующего сигнала первым приемоизлучающим датчиком, прием этого сигнала вторым приемоизлучающим датчиком, расположенным на перемещаемом внутритрубном устройстве, подачу от него ответного сигнала, прием ответного сигнала первым приемоизлучающим датчиком и определение расстояния между двумя приемоизлучающими датчиками путем измерения времени двунаправленного прохождения зондирующего сигнала и ответного сигнала, отличающийся тем, что подачу зондирующего ультразвукового сигнала и прием ответного сигнала производят с внешней стороны трубы.
