Способ поверки приемных устройств для измерения глубины залегания подземных коммуникаций

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность: способ включает предварительный выбор геометрических параметров приемного устройства, установку верхней и нижней катушек приемного устройства на расстоянии от проводника при неизменном положении нижней катушки, пошаговое увеличение высоты установки верхней катушки относительно нижней путем смены пластин, на которых размещается верхняя катушка. На каждом шаге изменения высоты катушки определяется глубина залегания h_{расчетное} проводника по формуле и измеряется глубина залегания h_изм, определяемая по формуле . Определяют погрешность измерения глубины залегания проводника относительно расчетной глубины залегания с последующим выводом о пригодности поверяемого приемного устройства по значениям величин погрешностей. Технический результат: повышение точности задания соотношения магнитных полей, наведенных от проводника в измерительных датчиках трассоискателя. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля измерительного оборудования, используемого при проведении работ по контролю качества подземных коммуникаций.

Известно большое количество видов электроразведочной аппаратуры, используемой для определения глубины залегания подземных коммуникаций, а также для их контроля качества (целостность изоляции трубопроводов, определение течей и т.п.). Подобная электроразведочная аппаратура включает приемное устройство, состоящее из совокупности катушек индуктивности (в большинстве случаев используется две катушки), средств измерения напряжения, возникающего на катушках индуктивности, а также средств обработки и отображения результатов измерения, позволяющих определить требуемые потребителю параметры.

Для обеспечения точности работы предложенных устройств предусмотрены методики проведения их поверки, в результате которых определяется возможная погрешность измерительных устройств.

Наиболее известной является нормативная «Методика оценки фактического положения и состояния подземных трубопроводов» ВРД 39-1.10-026-2001 с дополнением по калибровке данных приемных устройств. Согласно этой методике предусматривается создание испытательных полигонов с размерами квадрата, выполненного из проводника, со сторонами 200-300 м, при этом полигон должен быть свободен от действующих подземных коммуникаций и других металлических конструкций, что приводит к большим материальным и временным затратам и невозможности периодической поверки приемных устройств, а также к невозможности проведения климатических испытаний устройств. Погрешность измерений при использовании этой методики составляет ~20-30%. Для сокращения размеров поверочной установки используется проводник длиной 50 м. С одной стороны проводник замыкают на Землю, на другой конец проводника подается сигнал с выхода испытательного генератора, второй контакт которого также замыкают на Землю. Помимо описанных выше недостатков, в данной методики не учитывается влияние грунта.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения может быть выбран способ тестирования аппаратуры электроразведки и средств обработки и интерпретации измеренных данных, описанный в патенте RU 2073890. Способ, описанный в RU 2073890, включает предварительный выбор геометрических параметров приемного устройства, установку верхней и нижней катушек приемного устройства на опорной поверхности, подачу эталонного электрического сигнала на проводник. Далее производится пошаговое увеличение высоты установки верхней катушки относительно нижней с измерением значений напряжений U_н в нижней катушке и U_в в верхней катушке при каждом шаге изменения высоты установки верхней катушки относительно нижней, с последующей оценкой точности проведения измерений и выводом о годности измерительной аппаратуры.

Целью предлагаемого изобретения является создание способа поверки приемных устройств для измерения глубины залегания подземных коммуникаций, которая может быть использована в поверочных лабораториях, цеховых условиях и т.д.

Технический результат предлагаемого способа будет состоять в повышении точности задания соотношения магнитных полей, наведенных от проводника в измерительных датчиках трассоискателя, при устранении недостатков известных аналогов технического решения (периодическая поверка приемных устройств, проведение климатических испытаний устройств).

Технический результат, ожидаемый от использования предлагаемого изобретения, будет достигнут за счет использования способа поверки приемных устройств для измерения глубины залегания подземных коммуникаций, включающего предварительный выбор геометрических параметров приемного устройства, установку верхней и нижней катушек приемного устройства на опорной поверхности, подачу эталонного электрического сигнала на проводник, пошаговое увеличение высоты установки верхней катушки относительно нижней, с измерением значений напряжений U_н в нижней катушке и U_в в верхней катушке при каждом шаге изменения высоты установки верхней катушки относительно нижней и последующей оценкой точности проведения измерений и выводом о годности измерительной аппаратуры.

Приемное устройство состоит из верхней и нижней индукционных катушек, средств измерения напряжения, а также средств отображения и обработки информации.

В отличие от известных технических решений выполняется предварительный выбор начальной N_min и максимальной N_max высот установки верхней катушки относительно нижней катушки приемного устройства. Значения высот установки N_min и N_max определяются исходя их технических требований на диапазон измеряемых глубин залегания и соответствуют максимальной и минимальной глубинам залегания проводника. Производится предварительный выбор радиуса R катушек приемного устройства; предварительный выбор расстояния L между катушками приемного устройства; предварительный выбор расстояния М от проводника до опорной поверхности расположения верхней и нижней катушек приемного устройства; предварительный выбор длины К проводника.

Далее выполняется установка верхней и нижней катушек приемного устройства на расстоянии М от проводника при неизменном положении нижней катушки с расположением верхней катушки на пластине толщиной N_min. Изменение высоты установки верхней катушки осуществляется сменой пластин, на которых размещается верхняя катушка. Производится расчет значения глубины залегания h_{расчетное}, определяемого по формуле . При каждом шаге изменения высоты верхней катушки одновременно с определением глубины залегания h_{расчетное} производится измерение глубины залегания h_изм проводника по формуле . Также при каждом шаге изменения высоты верхней катушки по формуле определяется погрешность измерения глубины залегания проводника δh относительно расчетной глубины залегания. При этом вычисление значений глубин залегания проводника h_изм производится средствами обработки информации, входящими в состав поверяемого приемного устройства.

Для обеспечения оптимальной работы устройства расстояние L между катушками приемного устройства должно составлять (15…50)R; расстояние М от проводника до опорной поверхности расположения верхней и нижней катушек приемного устройства должно лежать в пределах (5…10)R, длина К проводника должна составлять (10…15)L. Точность высоты установки верхней катушки должна составлять не более 0,1 мм. Оценка глубины залегания h_изм и h_{расчетное} производится при сохранении значений h_изм и h_{расчетное} в пределах (1,5…30)L.

Осуществление изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема стенда для проведения поверки приемных устройств.

Для осуществления предложенного способа используется приемное устройство для определения глубины залегания подземных коммуникаций стандартного вида, работа которого основана на измерении магнитного поля от подземной коммуникации в двух приемных катушках, расположенных на одной оси перпендикулярно оси коммуникации и отстоящих друг от друга на фиксированное расстояние. При реализации предложенного способа для задания различных глубин выполняется имитация различных значений напряжений U_н в нижней катушке и U_в в верхней катушке. Для обеспечения когерентности полей U_н и U_в создается от одного проводника. Имитация различных напряжений обеспечивается установкой верхней и нижней катушек приемного устройства под различным углом к проводнику.

Перед началом проведения серий замеров глубины залегания производится моделирование среды, в которой может работать приемное устройство, для чего исходя из технических характеристик поверяемого прибора предварительно выбираются геометрические параметры приемного устройства - стенда для проведения поверки, при котором будут обеспечены оптимальные условия для поверки приемного устройства (определено значение глубины залегания h_{расчетное} проводника, независимое от параметров среды). Для этого выбирается: начальная N_min и максимальная N_max высоты установки верхней катушки относительно нижней катушки приемного устройства; радиус R катушек приемного устройства; расстояние L между катушками приемного устройства; расстояние М от проводника до опорной поверхности расположения верхней и нижней катушек приемного устройства; длина К проводника. Вывод о пригодности поверяемого приемного устройства делается по значениям величин погрешностей δh, определенным в зависимости от высоты установки верхней катушки N.

В оптимальном случае расстояние L между катушками приемного устройства должно составлять (15…50)R; расстояние М от проводника до опорной поверхности расположения верхней и нижней катушек приемного устройства должно лежать в пределах (5…10)R, а длина К проводника должна составлять (10…15)L.

После выбора геометрических параметров приемного устройства верхняя и нижняя катушки приемного устройства устанавливаются на опорной поверхности на расстоянии М от проводника при неизменном положении нижней катушки и с расположением верхней катушки на пластине толщиной N_min. На проводник низкочастотным генератором через усилитель подается электрический сигнал. Сменой пластин, на которых размещается верхняя катушка, выполняется изменение высоты установки верхней катушки относительно нижней для задания различных значений глубин залегания h_{расчетное}, до достижения верхней катушкой значения высоты N_max. Оптимально использование точности высоты установки верхней катушки не более 0,1 мм.

При каждом шаге изменения высоты установки верхней катушки относительно нижней измеряются значения напряжений U_н в нижней катушке и U_в в верхней катушке с определением глубины залегания h_изм проводника, определяемой по формуле вычисление производится средствами обработки информации, входящими в состав поверяемого приемного устройства. Также при каждом шаге изменения высоты установки выполняется расчет глубины залегания h_{расчетное} проводника по формуле Значения h_изм и h_{расчетное} сравниваются при каждом шаге изменения высоты установки, по определенным по формуле значениям погрешности δh (pacпределение может быть представлено в виде диаграммы, табличной зависимости и т.п.) выполняется оценка точности проведения измерений и делается вывод о годности поверяемого приемного устройства. Вывод о достаточной точности проведения измерений делается при значении погрешности δh, составляющем не менее 2%, при проведении ответственных измерений максимальное значение δh может быть снижено.

Таким образом, при реализации предложенного способа поверки приемных устройств для измерения глубины залегания подземных коммуникаций будет обеспечена повышенная точность задания соотношения магнитных полей, наведенных от проводника в измерительных датчиках трассоискателя, и следовательно снижена погрешность измерительных установок.

1. Способ поверки приемных устройств для измерения глубины залегания подземных коммуникаций, включающий предварительный выбор геометрических параметров приемного устройства, состоящего из верхней и нижней индукционных катушек, средств измерения напряжения, проводника и средств отображения и обработки информации, установку верхней и нижней катушек приемного устройства на опорной поверхности, подачу эталонного электрического сигнала на проводник, пошаговое увеличение высоты установки верхней катушки относительно нижней, с измерением значений напряжений U_н в нижней катушке и U_в в верхней катушке при каждом шаге изменения высоты установки верхней катушки относительно нижней, с последующей оценкой точности проведения измерений и выводом о годности измерительной аппаратуры, отличающийся тем, что выполняется предварительный выбор начальной N_min и максимальной N_max высот установки верхней катушки относительно нижней катушки приемного устройства, соответствующих максимальному и минимальному значениям расчетной глубины залегания проводника h_{расчетное}; радиуса R катушек приемного устройства; расстояния L между катушками приемного устройства; расстояния М от проводника до опорной поверхности расположения верхней и нижней катушек приемного устройства; длины К проводника; установки верхней и нижней катушек приемного устройства на расстоянии М от проводника при неизменном положении нижней катушки с расположением верхней катушки на пластине толщиной N_min, пошаговое изменение высоты установки верхней катушки осуществляют путем смены пластин, на которых размещают верхнюю катушку до достижения значения высоты N_max; при этом при каждом шаге изменения высоты верхней катушки выполняют оценку расчетной глубины залегания h_{расчетное} проводника по формуле , сравнение полученных значений глубины залегания h_{расчетное} с величиной глубины залегания h_изм проводника, определяемой по формуле , с определением погрешности измерения глубины залегания проводника δh относительно расчетной глубины залегания, определяемой по формуле , с последующим выводом о пригодности поверяемого приемного устройства по значениям величин погрешностей δh, определенным в зависимости от высоты установки верхней катушки, при этом вычисление значений глубин залегания проводника h_изм производится средствами обработки информации, входящими в состав поверяемого приемного устройства.

2. Способ поверки приемных устройств по п.1, отличающийся тем, что расстояние L между катушками приемного устройства составляет (15…50)R; расстояние М от проводника до опорной поверхности расположения верхней и нижней катушек приемного устройства лежит в пределах (5…10)R; длина К проводника составляет (10…15)L.

3. Способ поверки приемных устройств по п.1, отличающийся тем, что шаг увеличения высоты установки верхней катушки составляет не более 0,1 мм.

4. Способ поверки приемных устройств по п.1, отличающийся тем, что оценка глубины залегания h_{расчетное} и h_изм производится при сохранении значений h_{расчетное} и h_изм в пределах (1,5…30)L.