Устройство для измерения потенциалов подземного сооружения



Устройство для измерения потенциалов подземного сооружения
Устройство для измерения потенциалов подземного сооружения
Устройство для измерения потенциалов подземного сооружения

 


Владельцы патента RU 2513666:

Анашкин Анатолий Александрович (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в частности для измерения поляризованного и суммарного потенциалов. Техническим результатом заявленного изобретения является уменьшение погрешности измерения, в первую очередь поляризационного потенциала подземного сооружения, и упрощение процесса измерения суммарного и поляризационного потенциалов. Технический результат достигается благодаря тому, что в устройство для измерения потенциалов подземного сооружения введены второй блок преобразования отрицательного напряжения, второй аналого-цифровой преобразователь, формирователь цикла измерения с двумя выходами и одним входом, блок выделения сигнала помехи, блок программирования. Выходы формирователя цикла измерения соединены с управляющими входами электронного коммутатора. Вход блока выделения сигнала помехи подключен через последовательно соединенные между собой второй аналого-цифровой преобразователь и второй блок преобразования отрицательного напряжения к выходу буферного усилителя суммарного потенциала. Выход блока выделения сигнала помехи, вход формирователя цикла измерения и вход блока программирования подключены к портам процессора. Первый блок преобразования отрицательного напряжения включен между выходом буферного усилителя поляризационного потенциала и входом первого аналого-цифрового преобразователя. Изобретение позволяет уменьшить погрешность измерения, в первую очередь поляризационного потенциала подземного сооружения, и упростить процесс измерения потенциалов - поляризационного и суммарного. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в частности для измерения поляризационного и суммарного потенциалов сооружений в зонах действия блуждающих токов.

Известны различные конструкции устройств для измерения потенциалов подземного сооружения [авторские свидетельства SU на изобретения №344748, №1738873, патенты RU на изобретения №2054678, №2287832, патенты JP на изобретения №7318529, 7209237, заявка US на изобретение №2006144719].

Общим для них недостатком является недостаточно высокие точность и оперативность процесса измерения.

Известно также устройство для измерения потенциала подземного сооружения [патент RU на изобретение №2421737]. Устройство содержит внешний вывод для подключения внешнего кабеля от медно-сульфатного электрода сравнения (МСЭ), внешний вывод устройства для подключения внешнего кабеля от датчика потенциала (ДП), внешний вывод устройства для подключения внешнего кабеля от точки измерения потенциала защищаемого сооружения (TP), внешний вывод устройства для программирования параметров цикла измерения (ПРГ), внешний вывод устройства, предназначенный для подключения устройства к системе катодной защиты (Вых), прерыватель поляризации, прерыватель измерения, накопитель, тактовый генератор, первый измерительный усилитель, блок измерения сигнала помехи, который может быть реализован, например, в виде второго измерительного усилителя, полосового фильтра и выпрямителя. При этом первый вывод прерывателя поляризации подключен к внешнему выводу "TP" заявляемого устройства и к первому входу второго измерительного усилителя, а второй вывод - к внешнему выводу "ДП" заявляемого устройства и к первому выводу прерывателя измерения. Второй вывод прерывателя измерения связан с первым выводом накопителя и с первым входом первого измерительного усилителя, второй вход которого соединен с вторым выводом накопителя, с внешним выводом "МСЭ" заявляемого устройства и со вторым входом второго измерительного усилителя. Выход первого измерительного усилителя является внешним выводом "ВЫХ" заявляемого устройства. Выход второго измерительного усилителя связан с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входом выпрямителя, выход которого подключен к измерительному входу тактового генератора, первый выход которого подключен к управляющему входу прерывателя поляризации, а второй выход - к управляющему входу прерывателя измерения. Вход программирования тактового генератора является внешним выводом "ПРГ" заявляемого устройства.

Однако данное устройство не обеспечивает достаточно высокую точность измерения потенциалов и недостаточно автоматизировано для проведения большого числа рутинных замеров.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является «Устройство для измерения потенциалов подземных трубопроводов» [патент RU на изобретение №2229704]. Оно содержит электронный коммутатор, к входам которого подключены медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения с датчиком потенциала и трубопровод, на котором производят замеры величины потенциала. Выход коммутатора подключен к конденсатору заряда и входу входного буфера поляризационного потенциала, выход которого соединен с входом блока выделения поляризационного потенциала. К входам входного буфера суммарного потенциала подключен медно-сульфатный неполяризующийся электрод сравнения и трубопровод, выход входного буфера суммарного потенциала соединен с входом блока выделения суммарного потенциала. Выход блока выделения суммарного потенциала соединен с одним из входов блока преобразования отрицательного напряжения, второй вход которого соединен с выходом блока выделения поляризационного потенциала, а выход блока преобразования отрицательного напряжения соединен с входом аналого-цифрового преобразователя. Выход последнего соединен с входом данных центрального процессора, выходы которого соединены с входами управления электронного коммутатора и входами блоков выделения поляризационного потенциала, выделения суммарного потенциала, преобразования отрицательного напряжения, аналого-цифрового преобразователя и индикации, а один из входов центрального процессора - с выходом блока преобразования отрицательного напряжения. К блоку центрального процессора подключена кнопка выбора длительности задержки. Электронный коммутатор состоит из электронных ключей поляризации и заряда.

Недостатками данного изобретения являются:

- недостаточно высокая точность измерения поляризационного потенциала, обусловленная высокой вероятностью задания задержки измерения, далекой от оптимальной;

- недостаточная точность измерения, связанная с отсутствием синхронизации момента измерения и минимального уровня помехи;

- низкая оперативность измерений - отсутствие автоматизации выбора оптимальной задержки измерения и отсутствие автоматизации большого объема измерений (60 для суммарного потенциала, 40 для поляризационного потенциала);

- отсутствие возможности архивирования данных.

Задачей заявляемого изобретения является максимально возможное уменьшение погрешности измерения, в первую очередь поляризационного потенциала подземного сооружения при упрощении выполнения большого объема измерений.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройство для измерения потенциалов подземного сооружения, содержащее процессор с встроенными портами для связи с блоками устройства, блок ручного выбора длительности задержки измерения, блок индикации, блок выделения суммарного потенциала, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразования отрицательного напряжения, буферный усилитель поляризационного потенциала, буферный усилитель суммарного потенциала, выводы устройства: первый вывод - для внешнего подключения к электроду сравнения, второй вывод - для внешнего подключения к датчику потенциала, третий вывод - для внешнего подключения к сооружению, электронный коммутатор, содержащий ключ коммутации «датчик -сооружение» и ключ коммутации «датчик - измеритель» и снабженный: тремя коммутируемыми входами, двумя коммутируемыми выходами, двумя управляющими входами, при этом первый, второй и третий коммутируемые входы электронного коммутатора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выводами устройства, коммутируемые выходы электронного коммутатора подключены к входам буферного усилителя поляризационного потенциала, первый коммутируемый вход электронного коммутатора подключен к первому входу буферного усилителя суммарного потенциала и является его первым коммутируемым выходом, второй коммутируемый вход соединен с замкнутыми между собой первыми выводами входящих в него ключей, третий коммутируемый вход подключен к второму входу буферного усилителя суммарного потенциала и соединен с вторым выводом ключа «датчик - сооружение», а второй коммутируемый выход соединен с вторым выводом ключа «датчик - измеритель»; выходы блоков: выделения суммарного потенциала, аналого-цифрового преобразователя, ручного выбора длительности задержки измерения и блока индикации соединены с портами процессора, введены: второй блок преобразования отрицательного напряжения, второй аналого-цифровой преобразователь, формирователь цикла измерения с двумя выходами и одним входом, блок выделения сигнала помехи, блок программирования, при этом выходы формирователя цикла измерения соединены с управляющими входами электронного коммутатора, вход блока выделения сигнала помехи подключен через последовательно соединенные между собой второй аналого-цифровой преобразователь и второй блок преобразования отрицательного напряжения к выходу буферного усилителя суммарного потенциала, выход блока выделения сигнала помехи, вход формирователя цикла измерения и вход блока программирования подключены к портам процессора, первый блок преобразования отрицательного напряжения включен между выходом буферного усилителя поляризационного потенциала и входом первого аналого-цифрового преобразователя.

Заявляется также устройство для измерения потенциалов подземного сооружения с вышеописанными признаками, в котором процессор дополнительно имеет порт для связи с компьютером.

Технический результат заявляемого изобретения. Максимально возможное уменьшение погрешности измерения потенциалов подземного сооружения приводит к повышению точности измерения потенциалов за счет конструктивного изменения схемы, а именно введения ряда новых блоков с новыми их связями с традиционно присутствующими, например, в прототипе, а также в аналогах, блоками. Сформированная авторами данной заявки схема позволяет уменьшить погрешность измерения поляризационного потенциала за счет проведения измерения с оптимальной задержкой для данного сооружения после отключения от него датчика потенциала. При этом определение оптимальной задержки осуществляется перед началом измерений путем выполнения серии измерений с автоматическим перебором возможных значений задержки с последующим выбором ее оптимального значения, которое используется при всех последующих измерениях на данном трубопроводе, при относительно неизмененных условиях его эксплуатации (сопротивления изоляции, параметров грунта, сезонных изменениях). Точность повышается также за счет измерения потенциалов при минимальном уровне помехи. Кроме того процесс выполнении большого числа измерений автоматизирован, а результаты измерений могут быть переданы на компьютер для последующего архивирования и анализа.

Заявляемое изобретение поясняется с помощью Фиг.1-3, на которых изображены: на Фиг.1 - функциональная схема устройства, на Фиг.2 - диаграммы, поясняющие процесс синхронизации момента измерения потенциалов с минимальным значением уровня помехи; на Фиг.3 - потенциальные кривые, из которых верхняя диаграмма представляет собой зависимость изменения текущего значения потенциала датчика от времени, а нижняя диаграмма представляет собой увеличенный фрагмент верхней диаграммы, отражающий зависимость изменения потенциала от времени сразу после отключения датчика потенциала от подземного сооружения,

На Фиг.1 позициями 1-19 обозначены:

1 - процессор;

2 - формирователь цикла измерения;

3 - блок ручного выбора длительности задержки измерения;

4 - блок программирования;

5 - блок индикации;

6 - блок выделения суммарного потенциала;

7 - блок выделения сигнала помехи;

8, 9 - первый и второй аналого-цифровые преобразователи;

10, 11 - первый и второй блоки преобразования отрицательного напряжения;

12 - буферный усилитель поляризационного потенциала;

13 - буферный усилитель суммарного потенциала;

14 - электронный коммутатор;

15 - ключ коммутации «датчик - сооружение»; 16-ключ коммутации «датчик - измеритель»;

17 - первый вывод - для внешнего подключения к электроду сравнения;

18 - второй вывод - для внешнего подключения к датчику потенциала;

19 - третий вывод - для внешнего подключения к сооружению.

Устройство для измерения потенциалов подземных сооружений содержит процессор 1 с встроенными портами для связи с остальными блоками устройства, к которым подключены: формирователь цикла измерения 2, блок ручного выбора длительности задержки измерения 3, блок программирования 4, блок индикации 5, блок выделения суммарного потенциала 6, блок выделения сигнала помехи 7, первый аналого-цифровой преобразователь 8. Кроме этого устройство содержит второй аналого-цифровой преобразователь 9, соединенный своим выходом с входами блока выделения суммарного потенциала 6 и блока выделения сигнала помехи 7, первый блок преобразования отрицательного напряжения 10, выход которого соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя 8, второй блок преобразования отрицательного напряжения 11, подключенный выходом к входу второго аналого-цифрового преобразователя 9, буферный усилитель поляризационного потенциала 12, выход которого соединен с первым блоком преобразования отрицательного напряжения 10, буферный усилитель суммарного потенциала 13, подключенный выходом к входу второго блока преобразования отрицательного напряжения 11. Кроме названных блоков заявляемое устройство содержит электронный коммутатор 14, содержащий ключ коммутации 15 «датчик - сооружение» и ключ коммутации 16 «датчик - измеритель» и снабженный: тремя коммутируемыми входами, двумя коммутируемыми выходами, двумя управляющими входами; выводы устройства: первый вывод 17 - для внешнего подключения к электроду сравнения, второй вывод 18 - для внешнего подключения к датчику потенциала, третий выво19 - для внешнего подключения к сооружению. При этом первый, второй и третий коммутируемые входы электронного коммутатора 14 соединены соответственно с первым 17, вторым 18 и третьим 19 выводами устройства, коммутируемые выходы электронного коммутатора 14 подключены к входам буферного усилителя поляризационного потенциала 12, первый коммутируемый вход электронного коммутатора 14 подключен к первому входу буферного усилителя суммарного потенциала и является его первым коммутируемым выходом, второй коммутируемый вход соединен с замкнутыми между собой первыми выводами входящих в него ключей, третий коммутируемый вход подключен к второму входу буферного усилителя суммарного потенциала и соединен с вторым выводом ключа 15 «датчик - сооружение», а второй коммутируемый выход соединен с вторым выводом ключа 16 «датчик - измеритель».

Устройство имеет следующие режимы работы:

режим однократного измерения суммарного и поляризационного потенциалов с заданной фиксированной задержкой измерения; режим многократного автоматического измерения потенциалов в соответствии с планом, введенным в память процессора с блока программирования; режим автоматического экспериментального определения оптимального значения задержки измерения поляризационного потенциала; режим измерения параметров сигнала помехи.

Режим однократного измерения суммарного и поляризационного потенциалов с заданной фиксированной задержкой измерения заявляемое устройство реализует следующим образом.

Измерение суммарного потенциала. Для его измерения используется полный сигнал, формируемый между первым 17 и третьим 19 выводами устройства, содержащий как полезный сигнал, так и сигнал помехи. Данный сигнал через буферный усилитель суммарного потенциала 13 поступает на вход второго блока преобразования отрицательного напряжения 11, преобразуется последним в однополярный положительный сигнал, который оцифровывается вторым аналого-цифровым преобразователем 9, и поступает на блок выделения суммарного потенциала 6. Отделение суммарного потенциала от переменной составляющей помехи осуществляется путем математической обработки сигнала средствами программного обеспечения процессора 1. Далее измеренное значение суммарного потенциала отображается блоком индикации 5.

Измерение поляризационного потенциала. Процесс его измерения поясняется с помощью Фиг.2. Последовательность этапов при измерении поляризационного потенциала носит циклический характер с обязательным чередованием интервалов времени, именуемых фазами, на протяжении которых состояние ключей 15 и 16 электронного коммутатора 14 остается неизменным. При этом принято, что интервал времени, именуемый фазой измерения, следует за интервалом времени, именуемым фазой задержки, который следует за интервалом времени, именуемым фазой поляризации, а цикл измерения состоит из фазы поляризации, фазы задержки и фазы измерения. Процесс измерения поляризационного потенциала осуществляется с учетом предварительно измеренных и находящихся в памяти процессора параметров сигнала помехи.

Цикл измерения начинается с фазы поляризации, на протяжении которой ключ коммутации «датчик-сооружение» 15 замкнут (эпюра 2, фиг.2), а ключ коммутации «датчик-измеритель» 16 разомкнут (эпюра 3, фиг.2). К окончанию фазы поляризации потенциал на втором выводе 18 устройства (потенциал датчика потенциала) становится равным потенциалу на третьем выводе 19 устройства (потенциал защищаемого сооружения).

Длительность фазы поляризации должна быть достаточной для выравнивания потенциалов датчика и защищаемого сооружения. В ГОСТ 9.602-89 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии» приведены значения от 5 до 10 мс.

При отсутствии помех значение фазы поляризации фиксировано и равно 15 мс. Данное значение хранится в памяти процессора 1 и может быть перепрограммировано.

После окончания фазы поляризации начинается фаза задержки, на протяжении которой оба ключа 15 и 16 находятся в разомкнутом состоянии (эпюры 4 и 5 Фиг.2). В течение данной фазы происходит естественное уменьшение потенциала датчика, с приближением к значению естественного природного потенциала. При этом время спада омической составляющей потенциала значительно меньше времени спада его поляризационной составляющей (8-10 с омическая, 3-10 с поляризационная. И.В.Стрижевский, М.А.Сурис. Защита подземных теплопроводов от коррозии. - М.: Энергоатомиздат, 1983. С.303-304).

Длительность фазы задержки должна быть достаточной для уменьшения до несущественного значения омической составляющей потенциала на втором выводе 18 устройства. После окончания фазы задержки, начинается фаза измерения, в течение которой ключ коммутации 15 «датчик-сооружение» разомкнут (эпюра 2, Фиг.2), а ключ коммутации 16 «датчик-измеритель» замкнут (эпюра 3, Фиг.2). Напряжение, измеренное между датчиком потенциала (второй вывод 18 устройства) и электродом сравнения (первый вывод 17 устройства) после окончания фазы задержки, принимают за поляризационный потенциал сооружения.

Значение фазы задержки выбирается оператором с блока ручного выбора длительности задержки измерения 3, а фаза измерения определяется быстродействием узлов, измеряющих напряжение между коммутируемыми выходами электронного коммутатора, а именно быстродействием буферного усилителя поляризационного потенциала 12, первого блока преобразования отрицательного напряжения 10, первого аналого-цифрового преобразователя 8 (для конкретной реализации устройства суммарное время измерения составляет 2-4 мкс).

Измеренное и преобразованное в цифровую форму напряжение записывается в соответствующую ячейку памяти процессора 1.

Измерение поляризационного потенциала при наличии помехи отличается от вышеописанного тем, что фаза измерения синхронизирована с моментом перехода сигнала помехи через нулевое значение. Иными словами измерение выполняется при минимальном уровне помехи.

Для реализации данной синхронизации устройством с помощью буферного усилителя суммарного потенциала 13, второго блока преобразования отрицательного напряжения 11, второго аналого-цифрового преобразователя 9 осуществляется измерение, выпрямление и оцифровывание полного сигнала, снимаемого с первого 17 и третьего 19 выводов устройства. Далее блоком выделения сигнала помехи 7 выделяется переменная составляющая сигнала помехи, амплитудные и временные параметры которой помещаются в память процессора 1, который через формирователь цикла измерения 2 формирует цикл измерения потенциала таким образом, чтобы фаза задержки, заданная оператором с блока ручного выбора длительности задержки измерения 3, закончилась в зоне перехода переменной составляющей сигнала помехи через ноль. На фиг.2 оптимальным интервалом времени является интервал, обозначенный t оpt.

В результате такой синхронизации длительность фазы поляризации не является фиксированной величиной, а определяется соотношением между полупериодом сигнала помехи и минимально допустимым значением фазы поляризации, равным 15 мс. Для частоты помехи 50 Гц между фазами измерения умещается один полупериод сигнала помехи, для частоты помехи 100 Гц умещаются два полупериода помехи, для частоты 300 Гц - шесть полупериодов помехи.

Измеренное значение поляризационного потенциала отображается блоком индикации. При этом блок индикации отображает одновременно суммарный потенциал, поляризационный потенциал и задержку измерения, при которой измерен поляризационный потенциал.

Режим многократного автоматического измерения потенциалов в соответствии с планом, введенным в память процессора с блока программирования осуществляют следующим образом.

В соответствии с требованиями ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии» измерение суммарного потенциала должно проводиться в течение 10 мин, с интервалом 10 с, а измерение поляризационного потенциала должно быть не менее 10 раз для каждого из четырех значений задержки измерения. Таким образом, объем замеров суммарного потенциала составляет 60 замеров, а объем замеров поляризационного потенциала составляет 40 замеров. Учитывая возможность одновременного измерения предлагаемым устройством суммарного и поляризационного потенциалов, можно сократить время на проведения полного пакета измерений, если с интервалом в 10 сек производить одно измерение суммарного потенциала и четыре измерения поляризационного потенциала при четырех различных значениях задержки измерения. Для этого с блока программирования 4 оператор задает переменные параметры плана измерений, а именно: количество замеров суммарного потенциала, интервал между замерами, значения задержек измерения поляризационного потенциала, число повторов измерения поляризационного потенциала для каждой задержки. Далее оператор запускает процесс измерения, который выполняется автоматически с последующим вычислением средних значений суммарного и поляризационного потенциалов. Весь пакет измерений записывается в память процессора 1 и может быть перенесен в компьютер для архивирования.

Режим автоматического экспериментального определения оптимального значения задержки измерения поляризационного потенциала реализуют следующим образом. В данном режиме осуществляется измерение поляризационного потенциала с автоматической сменой задержки измерения во всем диапазоне возможных значений поляризационного потенциала. При этом в памяти процессора 1 сохраняется (в табличной форме) зависимость изменения текущего значения потенциала датчика от времени после его отключения от сооружения. Для данной зависимости характерно наличие участка с большим наклоном и участка с незначительным наклоном (см. Фиг.3 нижняя диаграмма). Для крутого участка в составе потенциала датчика присутствуют как омическая, так и поляризационная составляющие, а для пологого -наличие только поляризационной составляющей. Для точного измерения поляризационного потенциала фаза задержки в цикле измерения должна закончиться сразу после окончания крутого участка потенциальной кривой. В связи с этим после измерения потенциальной кривой для конкретного сооружения с помощью процессора 1 вычисляется точка изменения ее крутизны и соответствующая ей задержка измерения. В результате на блоке индикации отображается оптимальное для конкретного сооружения значение задержки измерения. Целесообразность данной процедуры обусловлена тем, что для различных сооружении, а также состава окружающего грунта, состояния изоляции, потенциальные кривые могут существенно различаться. Реальный характер потенциальной кривой может быть определен цифровым запоминающим осциллографом. Практические исследования показали, что длительность уменьшения омической составляющей может иметь разброс от 50 мкс до 800 мкс.

На Фиг.3 приведена потенциальная кривая, снятая на реальном трубопроводе. Крутой участок соответствует длительности интервала времени, равном 600 мкс. Однако измерения с помощью осциллографа трудоемки, требуют высокой квалификации обслуживающего персонала. Кроме того, наличие осциллографа в каждой бригаде специалистов повышает стоимость измерения. Предлагаемое устройство после тарировки по осциллографу значительно упрощает проведение измерений и исключает необходимость в дорогостоящем оборудовании. Точность измерения потенциала повышается и устраняется влияние на результат измерения человеческого фактора.

Режим измерения параметров сигнала помехи осуществляют следующим образом. При выборе данного режима блок индикации 5 отображает параметры измеренного сигнала помехи: амплитуду положительной полуволны, амплитуду отрицательной полуволны, размах, частоту, период. Данные параметры могут быть загружены в компьютер для архивирования.

Пример реализации устройства.

Процессор 1 имеет типовую структуру микроконтроллера, приведенную, например, в Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир. 1983. С.369 (см. прил. 1 к данной заявке; Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т.3., М.: Мир. 1993. С.23. (см. прил. 2 к данной заявке). Структура конкретного контроллера, примененного в данном техническом решении, приведена в справочном материале завода - изготовителя на контроллер PIC24FJ256GA 106 (см. стр.22. прил. 3 к данной заявке).

Формирователь цикла измерения 2 выполнен на базе PIC-процессора 12F683. Блок ручного выбора длительности задержки измерения 3 может быть выполнен в виде набора из переключателей, например, типа SS309, по числу задержек измерения. Блок программирования 4 также представляет собой набор кнопок с фиксацией для выбора режима работы типа PS700L и кнопок без фиксации типа B170G для программирования параметров. Блок индикации 5 выполнен в виде графического или буквенно-цифрового индикатора типа TIC32A. Блок выделения суммарного потенциала 6 и блок выделения сигнала помехи 7 выполнены на базе Р1С-процессора 12F683. Первый 8 и второй 9 аналого-цифровые преобразователи могут быть выполнены на базе специализированных АЦП, например AD7895-105B. Другой вариант выполнения формирователя цикла измерения 2, блоков выделения суммарного потенциала 6 и сигнала помехи 7, а также первого 8 и второго 9 аналого-цифровых преобразователей - использование встроенных в процессор 1 аппаратных и программных средств.

Первый 10 и второй 11 блоки преобразования отрицательного напряжения могут быть выполнены на базе операционных усилителей OP177GS, по схеме прецизионного выпрямления сигнала (см. Г.И.Волович. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройствам., «Додэка-XXl». Стр.127, 2007 г.). Буферный усилитель поляризационного потенциала 12 и буферный усилитель суммарного потенциала 13 могут быть выполнены на базе инструментального операционного усилителя типа INA132U. Ключ коммутации 15 «датчик - сооружение» может быть реализован на интегральном коммутаторе PVG612, а ключ коммутации 16 «датчик - измеритель» - на интегральном коммутаторе CPC1035N. В качестве выводов 17, 18, 19 устройства могут быть использованы клемники винтовые, например, DG126-02R-1-2.

Наличие причинно-следственной связи между техническим результатом и введенными в устройство новыми узлами и связями обусловлено следующим.

Из приведенных на Фиг.3 потенциальных кривых видно, что достоверность измерения потенциала зависит от правильного выбора времени задержки измерения. Если длительность временной задержки выбрана меньше времени, необходимого для спада омической составляющей, то результат измерения будет содержать как омическую, так и поляризационную составляющую.

Если длительность временной задержки выбрана значительно больше времени, необходимого для спада омической составляющей, то результат измерения будет содержать только поляризационную составляющую, но при этом погрешность ее измерения будет существенной.

Из описанного следует, что выполненное в автоматическом режиме экспериментальное определение оптимальной задержки измерения с использованием формирователя цикла измерения позволяет повысить точность измерения потенциала и сократить время на проведение измерения.

Из приведенных на Фиг.2 диаграмм видно, что измерение потенциала на фоне помехи может существенно исказить результат измерения. Поэтому измерение, проведенное при минимальном уровне помехи, в интервале времени t opt, также повышает достоверность результата.

Выполнение требований нормативных документов (ГОСТ 9.602-2005 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии») - проведение не менее 60 замеров, с интервалом 10 с для суммарного потенциала и не менее 40 замеров, по десять для каждой из четырех задержек измерения, для поляризационного потенциала - трудоемкая процедура. Поэтому обеспечение возможности автоматизировать данный процесс посредством введения с блока программирования в память процессора 1 плана проведения измерений и запуска его автоматического выполнения существенно уменьшает время измерений. Кроме того, возможность пересылки результатов измерений в память компьютера позволяет архивировать результаты замеров и повысить качество обслуживания трубопровода.

Приведенные выше технические соображения были сформированы в ходе самостоятельных теоретических и экспериментальных исследований авторов и не являются очевидными для специалистов. Поэтому итог предлагаемого решения оформлен в качестве заявки на изобретение.

1. Устройство для измерения потенциалов подземного сооружения, содержащее процессор с встроенными портами для связи с блоками устройства, блок ручного выбора длительности задержки измерения, блок индикации, блок выделения суммарного потенциала, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразования отрицательного напряжения, буферный усилитель поляризационного потенциала, буферный усилитель суммарного потенциала, выводы устройства: первый вывод - для внешнего подключения к электроду сравнения, второй вывод - для внешнего подключения к датчику потенциала, третий вывод - для внешнего подключения к сооружению, электронный коммутатор, содержащий ключ коммутации «датчик - сооружение» и ключ коммутации «датчик - измеритель» и снабженный: тремя коммутируемыми входами, двумя коммутируемыми выходами, двумя управляющими входами, при этом первый, второй и третий коммутируемые входы электронного коммутатора соединены соответственно с первым, вторым и третьим выводами устройства, коммутируемые выходы электронного коммутатора подключены к входам буферного усилителя поляризационного потенциала, первый коммутируемый вход электронного коммутатора подключен к первому входу буферного усилителя суммарного потенциала и является его первым коммутируемым выходом, второй коммутируемый вход соединен с замкнутыми между собой первыми выводами входящих в него ключей, третий коммутируемый вход подключен к второму входу буферного усилителя суммарного потенциала и соединен с вторым выводом ключа «датчик - сооружение», а второй коммутируемый выход соединен с вторым выводом ключа «датчик - измеритель»; выходы блоков: выделения суммарного потенциала, аналого-цифрового преобразователя, ручного выбора длительности задержки измерения и блока индикации соединены с портами процессора, отличающееся тем, что в устройство введены: второй блок преобразования отрицательного напряжения, второй аналого-цифровой преобразователь, формирователь цикла измерения с двумя выходами и одним входом, блок выделения сигнала помехи, блок программирования, при этом выходы формирователя цикла измерения соединены с управляющими входами электронного коммутатора, вход блока выделения сигнала помехи подключен через последовательно соединенные между собой второй аналого-цифровой преобразователь и второй блок преобразования отрицательного напряжения к выходу буферного усилителя суммарного потенциала, выход блока выделения сигнала помехи, вход формирователя цикла измерения и вход блока программирования подключены к портам процессора, первый блок преобразования отрицательного напряжения включен между выходом буферного усилителя поляризационного потенциала и входом первого аналого-цифрового преобразователя.

2. Устройство для измерения потенциалов подземного сооружения, отличающееся тем, что процессор дополнительно имеет порт для связи с компьютером.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения тока в различных системах космических аппаратов. Датчик постоянного тока с развязкой включает в себя измерительный шунт, операционный усилитель (ОУ), четырехобмоточный трансформатор, два резистивных делителя напряжения с равными коэффициентами деления; конденсатор, p-n-р-транзистор, RC-фильтр, блокинг-генератор, собранный с использованием третьей и четвертой обмотки трансформатора, диода, двух резисторов, конденсатора и второго транзистора, и другие элементы, показанные на фиг.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах и устройствах для измерения электрических величин тока, мощности, энергии, а также в системах защиты и автоматики.

Заявленное изобретение относится к комбинированным измерительным устройствам для измерения тока и/или напряжения электрического проводника. Техническим результатом заявленного изобретения является создание усовершенствованного измерительного устройства.

Изобретение относится к устройствам измерения тока. Техническим результатом заявленного устройства является обеспечение устройства измерения тока, имеющего широкий динамический диапазон измерения, низкое входное полное сопротивление и простую и надежную конструкцию, а также обеспечение блока обработки.

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям больших постоянных токов, более конкретно к способам поверки и градуировки измерителей больших постоянных токов, в частности при поверке и градуировке волоконно-оптических датчиков тока - ВОДТ, применяемых в химической и металлургической промышленности.

Изобретение относится к области электротехники. Сущность: последовательно проводят испытания исходного и высоковольтного устройств.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым приборам измерения переменного и постоянного напряжения, преимущественно в электроэнергетических сетях 6 (10) кВ и выше.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым приборам измерения переменного и постоянного тока, преимущественно при напряжениях от 6(10) кВ.

Изобретение относится к частотно-широтно-импульсным преобразователям аналоговых сигналов. .

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к конструкциям измерительных шунтов, предназначенных для измерения токов, и может быть применено для измерения импульсных токов. Сущность изобретения заключается в следующем: параллельно потенциальным выводам измерительного шунта присоединяется последовательная RC-цепочка с постоянной времени, равной постоянной времени шунта, при этом напряжение U вых, снимаемое с конденсатора C, является пропорциональным измеряемому току J. Применение RC-цепочки позволяет уменьшить влияние паразитной собственной индуктивности L ш на сигнал, снимаемый с шунта. Технический результат изобретения состоит в расширении частотного диапазона и увеличении точности при измерении тока. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения переменных токов высокого уровня и определения момента перехода тока через нулевое значение в сильноточных цепях сетей промышленной частоты. В устройство для измерения тока, содержащее два коаксиально расположенных металлических цилиндра, соединенных на одном торце с помощью фланцев, а на другом торце имеющих каждый свой токоподвод, высокочастотный разъем, закрепленный на фланце одного из цилиндров, с коаксиально расположенным центральным электродом и по крайней мере одну токовую отпайку, расположенную в пространстве между внутренним и внешним цилиндрами и соединенную одним концом с внутренним цилиндром в начале его рабочей части, а другим - через отверстие в стенке внутреннего цилиндра и интегрирующую RC-цепочку с центральным электродом высокочастотного разъема, введен, по крайней мере, один дополнительный резистор, включенный между выводом центрального электрода высокочастотного разъема и корпусом внутреннего цилиндра последовательно с конденсатором RC-цепочки, а величины длин токовой отпайки и рабочей части внутреннего цилиндра выбраны в соответствии с соотношением: где l - длина отпайки; H - длина рабочей части внутреннего цилиндра. Токовая отпайка может быть выполнена в виде трубки с продольным разрезом охватывающей внутренний цилиндр. Конденсатор RC-цепочки и дополнительный резистор могут быть установлены в электронном усилительном блоке, соединенном с устройством с помощью высокочастотного кабеля. RC-цепочка и дополнительный резистор могут быть установлены в электронном усилительном блоке, соединенном с устройством с помощью высокочастотного кабеля. Результатом применения изобретения является повышение точности измерений за счет уменьшения неравномерности амплитудно-частотной характеристики устройства, а также уменьшения сдвига фазы между напряжением, наводимым на отпайке и током, протекающим по устройству. 4 ил., 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям физических параметров, преобразуемых в электрическую форму, и может быть использовано в системах телеметрии. Способ заключается в том, что измерение сигнала на выходе измерительного преобразователя производят в произвольно задаваемый момент времени после включения питания. При этом производят дополнительное измерение в момент времени, равный удвоенному значению первого момента времени, а установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя определяют по формуле: Y в ы х = y 2 в ы х 1 2 у в ы х 1 − у в ы х 2 , где Yвых - установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя, увых1 и увых2 - соответственно значения выходного сигнала в первый и второй моменты времени. Технический результат заключается в уменьшении времени измерения. 2 ил.

Изобретение относится к области измерения электрических величин, в частности для измерения активной составляющей тока в трехфазных сетях. Технический результат заявленного изобретения выражается в снижении материалоемкости за счет замены двух трансформаторов тока, обладающих высокой массой и стоимостью, двумя дифференцирующими индукционными преобразователями тока и упрощении конструкции и, как следствие, снижении трудоемкости изготовления за счет того, что устройство имеет два, а не четыре выходных зажима, к которым подводится пропорциональная активному току источника напряжения разность напряжений первого и второго мостовых выпрямителей. При этом в устройстве для измерения активного тока трехфазного источника напряжения в качестве измерительных преобразователей переменного тока применены первый и второй дифференцирующие индукционные преобразователи тока, катушки которых индуктивно связаны с одним и тем же токопроводом тока нагрузки, который подключен ко второму зажиму трехфазного источника напряжения, а также вторые выходные зажимы первого и второго мостовых выпрямителей объединены в один общий узел, к которому подключены вторые крайние зажимы первого и второго переменных резисторов. Начала катушек первого и второго дифференцирующих индукционных преобразователей тока подключены соответственно ко вторым входным зажимам первого и второго мостовых выпрямителей, а выводы подвижных контактов первого и второго переменных резисторов являются выходными зажимами устройства. 2ил.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, а именно к системам мониторинга режимов потребления электроэнергии. Способ основан на определении степени корреляции (статистической взаимосвязанности), разности амплитуд и разности фаз токов потребления на интервале времени анализа. По результатам анализа токов потребления принимается решение о принадлежности сигналов с датчиков токов потребления по анализируемым присоединениям к классу, соответствующему несанкционированному запараллеливанию фидеров, или к классу, соответствующему отсутствию факта запараллеливания. Устройство осуществления данного способа содержит датчики тока потребления, аналого-цифровые преобразователи, амплитудные и фазовые детекторы, коррелятор, блок вычисления невязки, пороговые устройства, блок формирования порогов, решающее устройство, устройство индикации. Технический результат заключается в возможности выявления факта несанкционированного запараллеливания фидеров распределительных подстанций на стороне потребителя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано, например, для контроля напряжения гальванически развязанного аккумулятора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. Для этого заявленное устройство содержит автоколебательный блокинг-генератор с нагрузочной обмоткой, пиковый детектор, первую и вторую клеммы для подключения приемника сигнала, первый конденсатор, диодно-резистивный делитель, первую и вторую клеммы для подключения источника сигнала, резистор, второй и третий конденсаторы, резистивный делитель, первый и второй n-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором, дополнительный выход. 1 ил.

Изобретение относится к сенсорному устройству для монтирования на вал электрической машины с регистрирующим устройством для регистрации тока подшипника электрической машины. Технический результат заключается в создании компактного сенсорного устройства, независимого от внешнего электроснабжения. Сенсорное устройство для монтирования на валу электрической машины содержит регистрирующее устройство для регистрации тока подшипника электрической машины. Сенсорное устройство содержит, кроме того, устройство преобразования энергии, которое смонтировано с регистрирующим устройством в сменный модуль, для преобразования механической энергии вала в электрическую энергию для регистрирующего устройства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники. Датчик постоянного тока с развязкой содержит измерительный шунт, первый вывод которого подключен к общей шине питания, а второй к нагрузке, операционный усилитель (ОУ), четырехобмоточный трансформатор, первая обмотка которого через первый диод подключена к входу первого фильтра, выход которого является выходом устройства, вторая обмотка трансформатора через второй диод подключена к входу второго фильтра, положительный вывод питания ОУ подключен к плюсовой шине питания, а отрицательный - к общей шине питания. Датчик также содержит два резистивных делителя напряжения с равными коэффициентами деления; первый делитель включен между плюсовой шиной питания и вторым выводом шунта, а второй - между плюсовой шиной питания и общей шиной; инвертирующий вход ОУ подключен к выходу первого делителя, а неинвертирующий - к выходу второго делителя; положительный выход второго фильтра через введенный резистор подключен к неинвертирующему входу ОУ, а отрицательный - к инвертирующему входу ОУ. В устройство введен конденсатор, который включен между выходом и инвертирующим входом ОУ; введен p-n-p- транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу шунта, база через резистор - к выходу ОУ, а коллектор - к входу введенного RC-фильтра; выход RC-фильтра подключен к шинам питания блокинг-генератора, и вновь введенных диода, двух резисторов, конденсатора и транзистора. Технический результат - повышение надежности, помехоустойчивости. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерениям параметров электрической сети и контроля состояния энергообъектов. Анализируют среднеквадратические значения входных токов и напряжений и на основе анализа определяют текущий типовой для энергосистемы режим электрической сети. В соответствии с определенным типовым режимом изменяют параметры измерений и формирования событий о состоянии сети и энергообъекта, включая осциллографирование, таким образом, обеспечивают зависимость степени детализации данных от текущего типового режима работы электрической сети и энергообъекта. Кроме того, на основе анализа режима устанавливают различные приоритеты (очередность) передачи данных измерений, событий и осциллограмм на верхний уровень управления для различных режимов, таким образом, при аварийной ситуации наиболее важные данные, необходимые для ликвидации последствий аварии, могут быть получены максимально быстро, а сохраненные при аварии осциллограммы, необходимые для детального анализа развития аварийной ситуации и ее причин, могут быть получены позднее. Технический результат заключается в повышении информативности измеряемых параметров электрической сети и состояния энергообъекта с одновременным снижением объема данных, передаваемых с энергообъекта по каналу связи на верхний уровень управления диспетчерскому персоналу. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, предназначено для применения в регулируемом электроприводе, системах защиты и автоматики электрических станций и подстанций, а также других сложных электротехнических комплексов. Изолированный датчик тока содержит чувствительный элемент и магнитопровод. При этом в качестве чувствительного элемента используют одноосевой интегральный датчик тока. Также в датчике используют магнитопровод пластинчатого типа, который устанавливают над токопроводящей шиной в пластиковом корпусе, крепящемся непосредственно к токопроводящей шине с помощью резьбового крепежного элемента. Технический результат - повышение оперативности и точности измерений. 1 ил.
Наверх