Способ определения пространственного положения протяженных объектов, расположенных на глубине, преимущественно расположенных под водой, и трассоискатель электромагнитный, преимущественно трассоискатель электромагнитный судовой для осуществления способа


 


Владельцы патента RU 2559565:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Форт XXI" (ООО НПП "Форт XXI") (RU)

Предложенная группа изобретений относится к области геофизических исследований, а именно поиску протяженных подводных объектов, например трубопроводов или кабелей, проложенных по дну моря. Предложенный способ определения пространственного положения протяженного электропроводящего объекта, расположенного на глубине, включает перемещение электромагнитного трассоискателя в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта, измерение в опорных точках в режиме реального времени компонентов электромагнитного поля, создаваемых токами в протяженном электропроводящем объекте. Последующую обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки, построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта с последующей ее оптимизацией. При этом при определении точек максимума используют полуширину максимума с учетом угла между трассой проводника и траекторией съемки, обеспечивая при этом измерения во всем возможном диапазоне без переключения коэффициента усиления, а также без искажения и потери данных. Трассоискатель электромагнитный оснащен взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля с интегрированным в него аналого-цифровым преобразователем и компьютерными средствами обработки данных согласно описанному способу. Предложенная группа изобретений позволяет повысить точность и качество исследований пространственного расположения подводных протяженных электропроводящих объектов за счет снижения дисперсии полученных результатов измерения. 2 н. и 2 з.п ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области прикладных геофизических исследований.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения может быть выбран способ и устройство определения пространственного положения протяженных электропроводящих объектов, описанные в патенте RU 2300790 и основанные на определении с использованием индукционных датчиков основного электромагнитного поля исследуемого объекта, сопутствующих электромагнитных полей с итоговым определением пространственного положения протяженного объекта, т.е. трубопровода и т.п. В свою очередь, предлагаемое изобретение представляет собой дальнейшее развитие способов и устройств измерений, аналогичных известному из RU 2300790, и позволит предложить повысить качество и точность определения пространственного положения протяженных объектов, расположенных на глубине, преимущественно расположенных под водой.

Указанный технический результат достигается при использовании предложенных: способа определения пространственного положения протяженных объектов, расположенных на глубине, преимущественно расположенных под водой, а также трассоискателя электромагнитного, преимущественно трассоискателя электромагнитного судового для осуществления способа.

Способ определения пространственного положения, по меньшей мере, одного протяженного электропроводящего объекта, расположенного на глубине, предусматривает перемещение электромагнитного трассоискателя в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта, и измерение в опорных точках в режиме реального времени компонентов электромагнитного поля, создаваемых токами в протяженном электропроводящем объекте. Выполняют обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки. В итоге обеспечивают построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта с последующей оптимизацией модели с учетом результатов расчетов планового и высотного положения протяженного электропроводящего объекта. Пространственную модель электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта строят с учетом координат, полученных с использованием, по меньшей мере, одной спутниковой системы позиционирования, данных измерений эхолота, проводимости среды и/или результатов измерений внешнего электромагнитного поля. Трассоискатель электромагнитный включает антенный блок, который оснащен взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля с интегрированным в него аналого-цифровым преобразователем. Трассоискатель оснащен компьютерными средствами обработки данных согласно описанному способу. Трассоискатель расположен на транспортном средстве, например на морском или речном судне, включая маломерные суда.

При осуществлении предложенного способа электромагнитный трассоискатель перемещается в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих, например перпендикулярно с отклонением ~20°, преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта (см. схему рис.1). Перемещение электромагнитного трассоискателя осуществляется с использованием морского и речного судна, также трассоискатель может перемещаться с использованием иных транспортных средств, например воздушных. Могут быть предусмотрены маршруты типа змейка - несколько параллельных галсов, а также типа ломаная - набор произвольных галсов. Возможно, также предусмотреть использование наземных средств при поиске объектов, расположенных под землей. В опорных точках в режиме реального времени в протяженном электропроводящем объекте измеряют компоненты электромагнитного поля, например, создаваемого токами возбуждения (возбуждаются генератором) или токами электрохимической защиты трубопровода. Использование измерений в режиме реального времени позволит оперативно реагировать на возникающие помехи и устранять их источники. Использование опорных точек позволяет повысить точность измерений. Выполняют обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки. Точки максимума строят по полуширине максимума с учетом угла между трассой проводника и траекторией съемки.

В итоге обеспечивают построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта с последующей оптимизацией модели с учетом результатов расчетов планового и высотного положения протяженного электропроводящего объекта. Пространственную модель электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта строят с учетом координат, полученных с использованием, по меньшей мере, одной спутниковой системы позиционирования, данных измерений эхолота, проводимости среды и/или результатов измерений внешнего электромагнитного поля. Учет влияния данных эхолота позволяет увеличить точность и получить картину профиля трубы относительно профиля дна. Таким образом, предложенный способ позволяет получить за одну съемку полную и точную картину расположения протяженных электропроводящих объектов, таких как трубопроводы, кабели и т.п., расположенные на глубине, в первую очередь под водой.

Предложенный электромагнитный трассоискатель включает антенный блок, который оснащен взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля и компьютерными средствами (персональный компьютер, ноутбук) обработки данных согласно описанному способу. Также в антенный блок интегрирован аналого-цифровой преобразователь, подключенный к компьютерным средствам через usb порт. Трассоискатель интегрируется с эхолотом и приемником спутниковой навигационной системы. Встроенный аналого-цифровой преобразователь позволяет проводить измерения во всем возможном диапазоне без переключения коэффициента усиления и искажения и потери данных. Использование цифровой фильтрации данных непосредственно во время измерений дает возможность выбирать произвольную частоту и ширину полосы фильтрации в зависимости от отношений сигнал/шум и сигнал/помеха, а также позволяет выбрать рабочую частоту приемника, что дает возможность работы с внешними генераторами, не входящими непосредственно в состав трассоискателя. Для перемещения трассоискателя используется какое-либо транспортное средство, например морское или речное судно, включая маломерные суда, начиная от надувных лодок.

1. Способ определения пространственного положения, по меньшей мере, одного протяженного электропроводящего объекта, расположенного на глубине, включающий
перемещение электромагнитного трассоискателя в горизонтальной плоскости по сетке преимущественно параллельных галсов, пересекающих преобладающее направление протяженного электропроводящего объекта,
измерение в опорных точках в режиме реального времени компонентов электромагнитного поля, создаваемых токами в протяженном электропроводящем объекте,
обработку и отображение результатов измерений по всем галсам с определением точек максимума сигнала, соответствующих высоте расположения протяженного электропроводящего объекта, и построением сплайнов, соединяющих данные точки,
построение и картографическое отображение пространственной модели электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта, с последующей оптимизацией модели с учетом результатов расчетов планового и высотного положения протяженного электропроводящего объекта
отличающийся тем, что при определении точек максимума используют полуширину максимума с учетом угла между трассой проводника и траекторией съемки, обеспечивая при этом измерения во всем возможном диапазоне без переключения коэффициента усиления, а также без искажения и потери данных.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пространственную модель электромагнитного поля и расположения протяженного электропроводящего объекта строят с учетом координат, полученных с использованием, по меньшей мере, одной спутниковой системы позиционирования, данных измерений эхолота, проводимости среды и/или результатов измерений внешнего электромагнитного поля.

3. Трассоискатель электромагнитный, включающий антенный блок, оснащенный взаимно перпендикулярными датчиками электромагнитного поля с интегрированным в него аналого-цифровым преобразователем, и включающий компьютерные средства обработки данных согласно способу по любому из пп. 1-2.

4. Трассоискатель по п. 3, отличающийся тем, что расположен на транспортном средстве, например на морском или речном судне, включая маломерные суда.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ выявления локальных дефектов металла подземного трубопровода и может применяться для диагностики и контроля состояния подземных трубопроводов, изготовленных из ферромагнитных материалов.

Изобретение относится к обеспечению безопасности и может быть использовано при создании технических средств, предназначенных для выявления взрывных устройств, имеющих короткие контактно-проводные датчики цели с электрическими замыкателями, борьбе с терроризмом, гуманитарном разминировании, а также при поиске подземных кабельных линий связи и управления.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, и может быть использовано для генерирования гармонических сигналов в составе измерительного комплекса для реализации индукционного метода поиска и диагностики подземных коммуникаций.

Изобретение относится к металлоискателям для целей диагностики и дефектоскопии, археологии, входного контроля в системах безопасности и т.п. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для генерирования гармонических сигналов в составе измерительного комплекса для реализации индукционного метода поиска и диагностики подземных коммуникаций.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на горных предприятиях цветной металлургии для определения величины разубоживания добываемой медно-никелевой сульфидной руды.

Изобретение относится к поиску скрытых ферромагнитных объектов с помощью переносной штанги с датчиками трехкомпонентных магнитометров. .

Изобретение относится к области обнаружения ферромагнитных объектов и может быть использовано при морском гуманитарном разминировании, для выявления металлического мусора на прибрежных акваториях, а также при поиске стальных нефте- и газопроводов в водной среде.

Изобретение относится к технике обнаружения скрытых коммуникаций: кабелей металлических и пластмассовых трубопроводов, находящихся под слоем грунта, снега, асфальта.

Изобретение относится к области технических средств обнаружения металлических объектов и может быть использовано в системах безопасности, при производстве продовольственных товаров, при проведении ремонтных и строительных работ, при археологических изысканиях. Сущность: металлоискатель содержит блок управления, приемные и возбуждающую катушки, блок формирования тока возбуждающей катушки, схему обработки сигнала. Периодический импульс тока возбуждающей катушки содержит участки сравнительно медленного возрастания и убывания тока и участки его постоянного значения. Схема обработки сигнала содержит блок амплитудно-временного анализа сигнала, блок обработки гармонических составляющих сигналов, фильтры низких и высоких частот, синхронные детекторы и позволяет определять расстояние до объекта, его электромагнитные и геометрические параметры. Технический результат: повышение достоверности результатов обследования. 7 ил.

Использование: изобретение относится к технике, использующей излучение и отражение акустических волн для поиска смотровых колодцев трубопроводов, покрытых слоем земли, асфальта, снега и т.п. Сущность: генератором в незаполненный трубопровод, являющийся волноводом, подают сигнал определенной частоты, который принимается излучателем акустического сигнала, преобразуется в акустический сигнал, который передается далее по волноводу, попадает в замкнутый объем смотрового колодца и распространяется по грунту. Наличие разрыва трубопровода в месте сообщения со смотровым колодцем и меньшей толщины грунта над колодцем, чем над трубопроводом, способствует тому, что уровень акустического сигнала над колодцем больше, чем над трубопроводом. По увеличенному уровню акустического сигнала, принимаемого акустическим датчиком, соединенным с приемником, сонастроенным по частоте с частотой генератора, определяют местоположение смотрового колодца. Указанный способ и устройство могут найти применение в работе коммунальных служб при необходимости поиска и обнаружения смотровых колодцев, скрытых под слоем земли, асфальта, снега и т.п. Технический результат: возможность обнаружения смотровых колодцев, покрытых слоем земли, асфальта, снега и т.п., независимо от материала, из которого изготовлены крышки люков смотровых колодцев или сами коммуникации; увеличение дальности обнаружения колодцев от источника сигналов; снижение стоимости оборудования, необходимого для обнаружения смотровых колодцев; снижение затрат на обучение персонала в связи с упрощением способа поиска; повышение безопасности работы персонала. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области интроскопии, более конкретно к датчикам металлоискателей, и может быть использовано для решения задачи обнаружения металлических объектов, находящихся в различных укрывающих средах, в частности в слабо- и высокоминерализованном грунте, стенах строений и т.п. Технический результат: упрощение конструкции датчика, повышение информативности поиска металлических объектов, а так же расширение функциональных возможностей датчика. Сущность: датчик металлоискателя содержит первый блок катушек, состоящий из первой возбуждающей катушки, возбуждаемой первой частотой возбуждения, и первой сигнальной катушки, и второй блок катушек, состоящий из второй возбуждающей катушки, возбуждаемой второй частотой возбуждения, и второй сигнальной катушки. Первая возбуждающая катушка и первая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены. Величина зоны совмещения первой возбуждающей катушки и первой сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через первую сигнальную катушку. Вторая возбуждающая катушка и вторая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены. Величина зоны совмещения второй возбуждающей катушки и второй сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через вторую сигнальную катушку. Плоскость второй возбуждающей катушки наложена на плоскость первой возбуждающей катушки, а плоскость второй сигнальной катушки наложена на плоскость первой сигнальной катушки. При этом, зона совмещения катушек второго блока катушек полностью наложена на зону совмещения катушек первого блока катушек. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области интроскопии, более конкретно к металлоискателям, и может быть использовано для решения задачи обнаружения металлических объектов, находящихся в различных укрывающих средах, в частности в слабо- и высокоминерализованном грунте, стенах строений и т.п. Технический результат: упрощение конструкции датчика металлоискателя, повышение информативности поиска металлических объектов, расширение функциональных возможностей металлоискателя. Сущность: металлоискатель содержит генератор, датчик металлоискателя, первый блок выделения квадратурных составляющих (БВКС), второй БВКС, микропроцессор и блок индикации. Датчик металлоискателя содержит первый блок катушек, состоящий из первой возбуждающей катушки, возбуждаемой первой частотой возбуждения, и первой сигнальной катушки, и второй блок катушек, состоящий из второй возбуждающей катушки, возбуждаемой второй частотой возбуждения, и второй сигнальной катушки. Первая возбуждающая катушка и первая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены. Величина зоны совмещения первой возбуждающей катушки и первой сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через первую сигнальную катушку. Вторая возбуждающая катушка и вторая сигнальная катушка расположены на одной плоскости и частично совмещены. Величина зоны совмещения второй возбуждающей катушки и второй сигнальной катушки выбрана такой, чтобы обеспечивался минимальный поток индукции через вторую сигнальную катушку. Плоскость второй возбуждающей катушки наложена на плоскость первой возбуждающей катушки. Плоскость второй сигнальной катушки наложена на плоскость первой сигнальной катушки. При этом зона совмещения катушек второго блока катушек полностью наложена на зону совмещения катушек первого блока катушек. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области интроскопии. Технический результат: повышение чувствительности датчика. Сущность: датчик содержит последовательно соединенные первый конденсатор С1 и возбуждающую катушку L1, параллельно соединенные вторую сигнальную катушку L2 и второй конденсатор С2, последовательно соединенные катушку L3 и конденсатор С3, последовательно соединенные катушку L4 и конденсатор С4. Свободный контакт конденсатора С1 является входом тока возбуждения первой частоты. Свободный контакт возбуждающей катушки L1 является входом тока возбуждения второй частоты. Первый контакт сигнальной катушки L2 является первым выходом датчика. Второй контакт сигнальной катушки L2 подключен к общей точке схемы. Свободный контакт катушки L3 подключен к входу тока возбуждения первой частоты. Свободный контакт конденсатора С3 подключен к средней точке последовательного соединения конденсатора С1 и возбуждающей катушки L1. Свободный контакт катушки L4 подключен к первому выходу датчика. Свободный контакт конденсатора С4 подключен к общей точке схемы. Точка соединения катушки L4 и конденсатора С4 является вторым выходом датчика. Катушки L1 и L2 размещены на одной плоскости и частично совмещены друг с другом с величиной зоны совмещения, выбранной таким образом, чтобы величина потока индукции через сигнальную катушку L2, продуцируемого возбуждающей катушкой L1, была минимальна. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обнаружению скрытого металлического объекта. Сущность: устройство содержит две передающие катушки для создания наложенных магнитных полей, приемную катушку, находящуюся в зоне действия обоих магнитных полей, и управляющее устройство для управления передающими катушками таким образом, чтобы минимизировать по модулю наводимое в приемной катушке напряжение, синхронное с тактом подачи чередующихся по фазе переменных напряжений. Микрокомпьютер, содержащийся в устройстве, выполнен с возможностью обнаружения скрытого металлического объекта в случае, если соотношение чередующихся по фазе переменных напряжений не соответствует соотношению расстояний от приемной катушки до передающих катушек. Технический результат: сокращение затрат при высокой чувствительности устройства. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обнаружению запрещенных предметов и идентификации их носителей в потоке людей, поочередно пересекающих проем арочного металлодетектора. Сущность: осуществляют излучение зондирующего сигнала в виде последовательности коротких импульсов с высокой скважностью. Принимают отражённый сигнал двумя парами приёмных катушек, установленных на высоте h12 и h34 в левой и правой арочных стойках соответственно. Формируют из выходных сигналов S1(t) и S2(t) первой и второй S2(t) приёмных катушек и выходных сигналов S3(t) и S4(t) третьей и четвертой приемных катушек градиентометрический сигнал S34(t)=S3(t)-S4(t). Формируют арочный сигнал S∑(t)=S12(t)-S34(t). Осуществляют частотную фильтрацию и временную селекцию арочного сигнала S∑(t) с последующим выделением мгновенных значений его амплитуды A(t). Формируют плавающий порог P(t) путём усреднения A(t) на интервале (t-T;t), где Т - время, отводимое для мониторинга одного лица в потоке. Носителем запрещённого предмета определяется лицо, пересекающее арочный проём в момент превышения A(t) порога P(t). Технический результат: повышение помехозащищенности арочно-импульсных металлодетекторов по отношению к внешней помехе, создаваемой удаленными источниками радиоизлучения. 3 ил.
Наверх