Устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи

Устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи содержит блок управления, предназначенный для координации работ всех узлов, входящих в состав устройства, генератор импульсов, предназначенный для генерации зондирующих сигналов, приемный блок, предназначенный для приема сигналов с входа/выхода подключаемой линии, блок обработки, предназначенный для обработки сигналов, принятых с входа/выхода подключаемой линии, подключаемую линию между генератором импульсов и приемным блоком, при этом в результирующей структуре, образованной подключаемой линией и внешними проводниками в неоднородном диэлектрическом заполнении, зондирующий сигнал возбуждает моды, распространяющиеся в результирующей структуре с неравными задержками, причем минимальная разность этих задержек больше длительности зондирующего сигнала. Техническим результатом является создание устройства, позволяющего производить обнаружение, идентификацию и диагностику многопроводных структур, в т.ч. без прямого физического доступа к ним. 5 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике. Конкретно - к устройствам обнаружения, идентификации, диагностики многопроводных структур.

Наиболее близким по техническому решению является устройство импульсной рефлектометрии (http://www.reis205.narod.ru/article.htm, "Состояние и перспективы импульсных измерений силовых кабельных линий", автор Н.А.Тарасов), применяемое для определения мест повреждения в двух- и многопроводных структурах, выбранное за прототип, содержащее блок управления, предназначенный для координации работ всех узлов, входящих в состав устройства, генератор импульсов, предназначенный для генерации зондирующих импульсов, приемный блок, предназначенный для приема импульсов с входа линии, отраженных от места повреждения и неоднородностей волнового сопротивления, блок обработки, предназначенный для обработки сигналов, принятых с входа зондируемой линии.

Недостатком этого способа является ограничение определения места повреждения в случаях, когда сопротивление в месте повреждения значительно выше (в 10÷20 раз и более), чем волновое сопротивление линии. В этом случае отражение от места повреждения имеет малую амплитуду и его сложно обнаружить по рефлектограмме на фоне помех. Стоит отметить, что устройство импульсной рефлектометрии требует подключения к зондируемой линии. Устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи этого не требует.

Известно устройство модального зондирования [Патент РФ на полезную модель № 800100], содержащее блок управления, предназначенный для координации работ всех узлов, входящих в состав устройства, генератор импульсов, предназначенный для генерации зондирующих сигналов, приемный блок, предназначенный для приема сигналов с входа/выхода подключаемой линии, блок обработки, предназначенный для обработки сигналов, принятых с входа/выхода подключаемой линии, подключаемую линию между генератором импульсов и приемным блоком, отличающееся тем, что в результирующей структуре, образованной подключаемой линией и внешними проводниками в неоднородном диэлектрическом заполнении, зондирующий сигнал возбуждает моды, распространяющиеся в результирующей структуре с неравными задержками, причем разность этих задержек меньше длительности зондирующего сигнала. Недостатком этого устройства является использование зондирующего сигнала с длительностью большей, чем разности задержек мод. Это приводит к тому, что зондирующий сигнал не полностью распадается на импульсы меньшей амплитуды, что уменьшает информативность зондирующего сигнала. Предлагаемое устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи в своей работе использует явление полного разложения импульсов.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.1.

Устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи, содержащее блок управления 1, предназначенный для координации работ всех узлов, входящих в состав устройства, генератор импульсов 2, предназначенный для генерации зондирующих сигналов, приемный блок 3, предназначенный для приема сигналов с входа/выхода подключаемой линии, блок обработки 4, предназначенный для обработки сигналов, принятых с входа/выхода подключаемой линии, подключаемую линию 5 между генератором импульсов и приемным блоком, отличающееся тем, что в результирующей структуре, образованной подключаемой линией и внешними проводниками 6 в неоднородном диэлектрическом заполнении, зондирующий сигнал возбуждает моды, распространяющиеся в результирующей структуре с неравными задержками, причем минимальная разность этих задержек больше длительности зондирующего сигнала.

Техническим результатом является создание устройства, позволяющего производить обнаружение, идентификацию, диагностику проводных структур, в том числе без прямого физического доступа к ним.

Поставленная задача решена за счет того, что при распространении импульса в многопроводной структуре с неоднородным диэлектрическим заполнением, из N проводников (не считая опорного) он может подвергаться модальным искажениям, в виде разложения на N импульсов меньшей амплитуды из-за различия погонных задержек мод в линии. Таким образом, если зондируемые проводники имеют различные электрические и магнитные связи с зондирующим проводником (что приводит к различию задержек мод), то информацию о зондируемых проводниках можно получить по форме сигнала в зондирующей линии.

Краткое описание чертежей, в котором приводится перечень фигур с кратким пояснением того, что изображено на каждой из них, приведено ниже.

На фиг.2 показаны формы сигнала на входе и выходе двухполосковой микрополосковой линии. Приведено поперечное сечение и эквивалентная схема структуры.

На фиг.3 показаны формы сигнала на входе и выходе трехполосковой микрополосковой линии. Приведено поперечное сечение и эквивалентная схема структуры.

На фиг.4 показано поперечное сечение кабеля марки ПУГНП 3×4 с обозначением проводников, в которые подается зондирующий сигнал (активный и опорный), и обозначением внешнего проводника (пассивный). Приведена эквивалентная схема структуры.

На фиг.5 показаны формы сигнала на ближнем и дальнем концах активного проводника структуры, приведенной на фиг.4 без разрыва пассивного провода и при его разрыве на расстоянии 0,5; 1; 1,5 м от начала.

Принцип работы устройства обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных линий передачи пояснен на примере компьютерного моделирования распространения импульса в N-проводном отрезке длиной l обычной микрополосковой линии (ее параметры и моделирование подробно описаны в работе "Исследование модальных искажений импульсного сигнала в многопроводных линиях с неоднородным диэлектрическим заполнением". Электромагнитные волны и электронные системы, № 11. 2004. С.18-22) для N=2, l=1,5 м (фиг.2) и N=3, 1=3,0 м (фиг.3).

В обоих случаях значения резисторов в активном проводнике соответствуют псевдосогласованию (50-60 Ом), а в пассивных - 10 кОм. Таким образом, граничные условия на концах пассивных линий близки к режиму холостого хода, что соответствует, например, пассивным проводникам, оторванным на концах от опорного проводника. Как видно из фиг.2, наличие одного пассивного проводника приведет к тому, что в конце активного проводника будет не один импульс такой же амплитуды, как в начале линии, а два импульса вдвое меньшей амплитуды. Таким образом, можно говорить о решении задачи обнаружения одного проводника. Как видно из фиг.3, наличие двух пассивных проводников приведет к тому, что в конце активного проводника будет три импульса. Таким образом, можно говорить о решении задачи обнаружения одного и другого проводников или задачи идентификации, например определения количества проводников в кабеле.

На примере компьютерного моделирования распространения импульса в кабеле марки ПУГНП 3×4 (фиг.4a) продемонстрирована возможность диагностики, а именно определение разрывов в линии. Моделировались ситуации с разрывом в пассивном проводе и без разрыва. Ситуация с разрывом пассивного провода моделировалась двумя отрезками кабеля (фиг.4б), при R3=R4=5·109 Ом. Общая длина структуры равна 2 м, точка разрыва пассивного проводника перемещалась: 0,5; 1; 1,5 м от начала линии. (Параметры зондирующего импульса: амплитуда 2 В, длительность переднего фронта 100 пс, длительность заднего фронта 100 пс, длительность плоской вершины импульса 100 пс.) Результаты моделирования приведены на фиг.5.

По результатам моделирования видно, что в случае без разрыва пассивного провода (фиг.5a) к концу активного проводника вместо одного импульса приходят два импульса, что вызвано различием задержек мод в исследуемой структуре. При разрыве пассивного провода происходит увеличение числа импульсов на конце активного провода (фиг.5б-г). При разрыве пассивного провода на расстоянии 0,5 м от начала структуры происходит удвоение количества импульсов на конце активного провода. Это связано с тем, что в месте обрыва зондирующий импульс разлагается на два импульса, если разница задержек мод до места обрыва будет больше длительности импульса. При разрыве пассивного провода на расстоянии 1 м от начала структуры к концу активного провода приходят 3 импульса: происходит наложение импульсов, поэтому средний импульс больше по амплитуде. Таким образом, информация, полученная в конце активного провода, позволяет определить наличие разрыва пассивного провода. Информативны и отражения в начале активного проводника, что позволяет определить расстояние до разрыва или неоднородности.

Устройство обнаружения, идентификации и диагностики многопроводных структур, содержащее блок управления, предназначенный для координации работ всех узлов, входящих в состав устройства, генератор импульсов, предназначенный для генерации зондирующих сигналов, приемный блок, предназначенный для приема сигналов с входа/выхода подключаемой линии, блок обработки, предназначенный для обработки сигналов, принятых с входа/выхода подключаемой линии, подключаемую линию между генератором импульсов и приемным блоком, отличающееся тем, что в многопроводной структуре, образованной подключаемой линией и внешними проводниками в неоднородном диэлектрическом заполнении, зондирующий сигнал возбуждает моды, распространяющиеся в результирующей структуре с неравными задержками, причем минимальная разность этих задержек больше длительности зондирующего сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля дефектов стенок магистральных трубопроводов. .

Изобретение относится к способу неразрушающего испытания труб из ферромагнитной стали посредством магнитного потока рассеяния, в котором перемещающаяся в продольном направлении и дополнительно выборочно вращающаяся труба намагничивается полем равной напряженности, образовавшийся магнитный поток бесконтактно подается на трубу и имеющиеся в приповерхностной зоне наружной и внутренней поверхностей трубы нарушения сплошности вызывают магнитные потоки рассеяния, которые выходят за пределы поверхности трубы и фиксируются датчиками.

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано, например, при контроле колес подвижного железнодорожного состава, железнодорожных рельсов, строительных металлоконструкций.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для выявления продольных трещин в заглубленных магистральных трубопроводах. .

Изобретение относится к устройствам контроля трубопроводов, а именно - к устройству для измерения и неразрушающего контроля состояния материала трубопровода. .

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля труб, например трубопроводов различного назначения и обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам обнаружения импульсных сигналов в многопроводных линиях передачи

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при контроле коррозионного состояния обсадных колонн (ОК) и насосно-компрессорных труб (НКТ) скважин. Техническим результатом является контроль коррозионного состояния ОК и НКТ скважин прямым методом исследования. Способ заключается в перемещении вдоль контролируемого участка обсадной колонны измерительного скважинного зонда и регистрации его показаний на различных глубинах обсадной колонны, по значениям которых проводят контроль коррозионного состояния обсадных колонн. В качестве перемещаемого вдоль контролируемого участка измерительного скважинного зонда применяют толщиномер. При этом регистрацию показаний толщиномера на различных глубинах обсадной колонны проводят в различные моменты времени в процессе развития коррозионного состояния обсадной колонны с последующим сравнением значений показаний, полученных в различные моменты времени. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к физике ферромагнетиков и может быть использовано при исследовании магнитной восприимчивости ферромагнетиков в широком диапазоне намагниченности, включая область глубокого насыщения, в частности, при исследовании эффекта динамического аномального намагничивания под действием магнитной вязкости ферромагнетиков. Технический результат состоит в проверке магнитного трения двух разноименных магнитных полюсов, перемещаемых друг относительно друга без изменения расстояния между этими полюсами. Прибор для проверки магнитного трения содержит электромагнит с плоско-параллельными торцами магнитных полюсов, подключенный к регулируемому источнику постоянного тока. В его магнитный зазор помещен край ферромагнитного кольца из исследуемого ферроматериала, приводимого во вращательное движение от синхронного двигателя переменного тока, связанного с генератором переменного тока с регулируемой частотой, между которыми введен измеритель мощности электрических колебаний, информация от которого о потребляемой мощности синхронным двигателем переменного тока поступает на дополнительный вход блока управления и обработки информации. Плоско-параллельные торцы электромагнита снабжены плоскими насадками из исследуемого ферроматериала, например, их приклеиванием. 4 ил.

Использование: для контроля уровня кондуктивных эмиссий в линиях передачи. Сущность изобретения заключается в том, что устройство контроля уровня кондуктивных эмиссий в линии передачи содержит блок управления, предназначенный для координации работ узлов, входящих в состав устройства, приемный блок, блок обработки, предназначенный для обработки сигналов, контролируемую линию передачи, внешние проводники, образующие с контролируемой линией передачи такую результирующую структуру в неоднородном диэлектрическом заполнении, что возбуждаемые моды распространяются в структуре с неравными задержками, приемный блок принимает сигналы с обоих концов всех внешних проводников. Технический результат: обеспечение возможности контроля уровня кондуктивных эмиссий с увеличенной чувствительностью. 3 ил.

Использование: для неразрушающего контроля внутренней поверхности труб. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для внутренней дефектоскопии стенок трубопроводов содержит корпус, опирающийся на внутреннюю поверхность трубы подпружиненными опорными элементами, выполненными в виде колес с мотор-генератором, размещенных снаружи и внутри корпуса, систему поиска дефектов, компьютерную систему, систему регулирования движения, систему определения координат, систему электропитания с аккумуляторной батареей, в котором каждое колесо с мотор-генератором поджато к внутренней поверхности торсионным блоком, кроме того, в корпусе расположен оптический блок анализа дефектов, связанный с датчиками, вставленными внутрь вращающегося на подшипниках диска, с выступами на внешней поверхности, где попарно под углом друг к другу в открытых к поверхности диска каналах установлены светодиод и фотодиод, в торцах корпуса на подшипниках установлены диски с выступами, в радиальных каналах которых размещены частотные датчики, состоящие из катушки и ферритового сердечника, соединенные с блоком анализа частоты, внутри торца корпуса закреплена видеокамера с подсветкой из светодиодов. Технический результат: обеспечение возможности контроля трубопроводов из различных материалов. 1 ил.

Группа изобретений включает систему и способ для инспектирования подводного трубопровода. Способ содержит шаги: обнаружение дефектов вдоль подводного трубопровода с использованием погружаемого под воду модуля, использующего способ магнитной томографии, (модуль МТМ), в непосредственной близости от подводного трубопровода; и определение положения погружаемого под воду модуля МТМ и тем самым определение местоположения дефекта. Способ дополнительно содержит определение положения погружаемого под воду модуля МТМ относительно надводного судна; и определение абсолютного положения надводного судна. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 табл.

Группа изобретений относится к области дефектоскопического контроля ферромагнитного материала с применением потоков рассеяния. Сущность изобретений заключается в том, что используют детекторное устройство, каждый датчик которого имеет в первом направлении ширину в интервале от 20% контрольного расстояния до 10 мм, анализ сигналов от датчиков содержит этапы, на которых осуществляют операцию картирования, на которой сигнальную информацию, представляющую сигнал от датчика, связывают, для каждого такого сигнала, с пространственной информацией, представляющей локализацию места возникновения указанного сигнала, чтобы сформировать позиционно-зависимые сигнальные данные; операцию формирования матрицы, на которой позиционно-зависимые сигнальные данные или производные от них сигнальные данные сохраняют в полях базисной матрицы, соотнесенных с истинной локализацией, и по меньшей мере одну операцию оценивания, на которой позиционно-зависимые сигнальные данные по меньшей мере из двух полей базисной матрицы, примыкающих одно к другому в направлении оценивания, связывают одни с другими с использованием по меньшей мере одного алгоритма оценивания. Технический результат – повышение точности и надежности контроля детектирования различных типов дефектов. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх