Пристрій для пошуку підземних комунікацій

1. Пристрій для пошуку підземних комунікацій, що містить розташовані в корпусі індикатор, датчики поля, підсилювачі, фільтри, випрямлячі, а також блок живлення, який відрізняється тим, що до складу пристрою додатково входять вхідний комутатор 3, вихідний комутатор 6, головні телефони 7, дешифратор команд керування 8, перетворювач імпедансу 9, блок підсилювача 10, цифровий фільтр 11, синтезатор частоти 12, перетворювач послідовного коду 13, буферний підсилювач 14, динамічний фільтр 15, підсилювач слухового контролю 16, аналого-цифровий перетворювач, мікропроцесор 20, дисплей 21, клавіатура 22, порт 25, кварцовий резонатор 26, причому ємнісний 1 і Індукційний 2 датчики з'єднані з входом трактів підсилювання через вхідний комутатор З з можливістю вибору датчиків, а також з можливістю підключення на вхід широкосмугового тракту, в якому до кожного широкосмугового підсилювача 4 підключені набори фільтрів 5, чи з можливістю підключення виходу обраного датчика на вхід селективного тракту через комутатор 3 на вхід перетворювача імпедансу 9, що підключений на вхід блоку підсилювача 10, що підключений на вхід цифрового фільтра 11, а вихід кожного тракту з'єднаний через вихідний комутатор 6 на вхід у буферний підсилювач 14 до виходу якого через динамічний фільтр 15 і підсилювач слухового контролю підключені головні телефони 7 і, паралельно, до буферного підсилювача 14 через випрямляч 17 І аналогово-цифровий перетворювач 18 підключений мікропроцесор 20, до якого підключені дисплей 21, і клавіатура керування 22. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що до складу пристрою входить тестовий генератор 27 і тракти підсилювання з'єднані з тестовим генератором 27, з можливістю формування каліброваної амплітуди і набору частот перевірки працездатності підсилювачів і фільтрів. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що до складу пристрою входить електронний регулятор підсилювання 19, що підключений до кожного з підсилювачів трактів. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що до складу набору фільтрів входять фільтр високої частоти, низької частоти та лінійний фільтр. CM CM Корисна модель відноситься до засобів виявлення і визначення місця розташування, напрямку і глибини залягання, протяжних металевих підземних трубопроводів чи кабельних трас, а також пошуку місць з ушкодженою ІЗОЛЯЦІЄЮ. Відомий пристрій для визначення місця розташування підземних металевих трубопроводів і безконтактного виміру струму в підземних трубопроводах, описане в авторському свідоцтву СРСР №1821785 від 22.11.1990 p., опублікованому 15.06.1993р. в Офіційному бюлетені №22, клас МПК5 G01V3/11, що містить три індукційних, датчика магнітного поля, розташованих у площині, перпендикулярної трубопроводу, перемикач роду роботи, нуль-орган, виборчий підсилювач, послідовно з'єднані лінійний детектор і індикатор. Перемикач меж виміру виконаний у вигляді східчас того регулятора посилення. Пристрій містить лінійний регулятор підсилювання, підсилювач, при цьому перші виводи датчиків з'єднані між собою і з загальною точкою з'єднання, причому в першому положенні перемикача роду робіт другі виводи першого І другого датчиків з'єднані з входом східчастого регулятора підсилювання паралельно зустрічно, у другому положенні перемикача роду робіт другий вивід першого датчика з'єднаний із входом східчастого регулятора підсилювання, а в третьому положенні - другий вивід другого датчика з'єднаний із входом східчастого регулятора підсилювання, крім того, другий вивід третього датчика з'єднаний з першим входом нуль-органа, другий вхід якого заземлений, вихід східчастого регулятора підсилювання через послідовно з'єднані виборчий підсилювач, лінійний регулятор підсилювання і 9922 підсилювач з єднаний із входом ЛІНІЙНОГО детектора, при цьому датчики жорстко зв'язані між собою, розташовані уздовж прямої, що є продовженням радіуса трубопроводу, осі першого і другого, ВІДПОВІДНО верхнього і нижнього датчиків, розташовані в площині, ортогональної трубопроводу, перпендикулярні осі третього датчика, що збігається з радіальною прямою трубопроводу Недоліками відомого пристрою є незручності в експлуатації через низьку надійність і низьку точність та достовірність вимірів, відсутність перешкод озахищеності, особливо при роботі поблизу ЛІНІЙ електропередач, тому що датчик сприймає фонове електричне поле, що приводить до великих наведень, що заважають роботі пристрою Таким чином, пристрій не захищений від електричних перешкод, а оскільки лінії електропередач, що мають сильне електричне поле, часто проходять поблизу трас магістральних трубопроводів, то визначати місце розташування і глибину залягання трубопроводів у цих умовах за допомогою відомого пристрою практично неможливо Найбільш близьким по технічній суті є пристрій для визначення розташування магістральних трубопроводів і кабельних трас, на які поданий сигнал генератора, чи кабелю на який поданий струм промислової частоти, описаний в патенті України №1701, МПК5 G01V3/11, опублікованому 25 10 94 р в офіційному бюлетені №3, що містить розташовані в корпусі індикатор і послідовно з'єднані індукційний датчик магнітного поля, вхідний підсилювач і фільтр, а також блок живлення, з'єднаний через вимикач з підсилювачем Пристрій, також містить послідовно з'єднані логарифмічний підсилювач і випрямляч, причому вихід фільтра з'єднаний із входом логарифмічного підсилювача, а вихід випрямлювача з'єднаний із входом індикатора, блок живлення з'єднаний з фільтром, логарифмічним підсилювачем і випрямлювачем, з єднання пристрою виконані у вигляді екранованих проводів і розташовані в площині, що проходить через вісь чутливості індукційного датчика магнітного поля, при цьому корпус має дві мітки, що визначають напрямок двох осей, розташованих під кутом 45° друг до друга, одна з яких визначає напрямок осі чутливості індукційного датчика магнітного поля Загальними суттєвими ознаками є те, що пристрій для пошуку підземних комунікацій містить розташовані в корпусі індикатор, датчики поля, підсилювачі, фільтри, випрямлячі, а також блок живлення Недоліками пристрою є недостатня перешкодозахищеність, так як не забезпечене достатнє відокремлення сигналів завад, що викликає неточність вимірів із-за наведення від електромагнітних полів при роботі поблизу ЛІНІЙ електропередач, чи при роботі в міських умовах В основу корисної моделі поставлена задача створити пристрій для визначення розташування трубопроводів, кабельних трас у якому забезпечена висока перешкодозахищеність, висока чутливість і вибірковість приймача, при малій потужності генератора, що підключається до траси, забезпечення високої точності визначення місця і глибини залягання Принципом роботи пристрою є уловлювання приймачем полів створюваних перемінним струмом генератора, підключеного до кабельної траси чи трубопроводу, а при визначенні місць ушкодження ізоляції чи кабелю трубопроводу - уловлювання поля від струмів витоку У реальних умовах така задача трасопошуку чи діагностики ізоляції нерідко ускладнюється наявністю сильних електромагнітних перешкод в(Д полів промислової частоти чи й другої гармоніки при роботі катодного устаткування, джерелом якого можуть бути лінії електропередач, силові сторонні кабелі, трамвайно-тролейбусні лінії електропередач, залізничні коли з ЛІНІЯМИ живлення електровозів Тому важливою задачею є забезпечення високої перешкодозахищеності приймача при малій споживаній потужності, як генератора, підключеного до траси, так і самого приймача, що забезпечує надійний прийом сигналу Для рішення протиріччя, укладеного в необхідності мати високу перешкодозахищеність і високу чутливість, пропонується приймач з цифровим фільтром, що забезпечує надзвичайно вузьку смугу пропущення, при високій стабільності центральної частоти, завдяки застосуванню кварцової стабілізації опорного генератора, з перебудовою по частоті з утворенням сітки частот каналів, розкладання спектра прийнятих сигналів на кілька частотних областей із застосуванням блоку з ЛІНІЙНОГО фільтра, фільтра високої частоти і фільтра низької частоти, кожен фільтр виділяє визначену групу частот корисних для прийому і відсіває перешкоди Для рішення проблеми пристрій є приймачем, виготовленим з використанням інтегральних мікросхем і мікропроцесорної системи керування, діагностики і збереження даних До складу пристрою входить ємнісний датчик і індукційний датчик, вхідний комутатор, підсилювачі широкосмугового режиму, набір фільтрів, вихідний комутатор, головні телефони, дешифратор команд керування, перетворювач імпедансу, блок підсилювача, цифровий фільтр, синтезатор частоти, перетворювач послідовного коду, буферний підсилювач, динамічний фільтр, підсилювач слухового контролю, випрямляч, аналого-цифровий перетворювач, електронний регулятор коефіцієнтів підсилення, мікропроцесор, дисплей, клавіатура, батарея електроживлення, конвертер постійного струму, порт підключення персонального комп ютера, кварцовий резонатор, тестовий генератор У пристрої ємнісний датчик і індукційний датчик підключені до вхідного комутатора, що переключає датчики Комутатор забезпечує можливість вибору і підключення датчиків у залежності від необхідних режимів роботи приймача, або до групи підсилювачів широкосмугового режиму, або до перетворювача імпедансу для роботи в селективному режимі У селективному режимі сигнал надходить у підсилювач, потім він попадає в цифровий фільтр, керований від синтезатора частоти що має кварцову стабілізацію частоти, за допомогою резонатора У широкосмуговому режимі роботи використовується група підсилювачів із блоком наборів фільтрів високої частоти, низької частоти і ЛІНІЙНОГО, J 9922 що виконує функції селекції сигналу Після обробки сигналу в широкосмуговому тракті підсилювачів з набором фільтрів, сигнал надходить на вихідний комутатор У селективному режимі сигнал з ємнісного й індукційного датчиків, через вхідний комутатор надходить на перетворювач імпедансу, що являє собою трансформатор на основі п'єзоелектричного ефекту 3 перетворювача сигнал надходить у підсилювач, що виконує малошумне посилення з великим динамічним діапазоном, а потім він надходить у цифровий фільтр Фільтром керує синтезатор частоти, що має кварцову стабілізацію частоти, за допомогою резонатора і потім надходить у вихідний комутатор Вихід кожного з зазначених трактів з'єднаний через вихідний комутатор до буферного підсилювача до якого, через динамічний фільтр і підсилювач слухового контролю підключені головні телефони і, паралельно, до буферного підсилювача, через випрямляч і аналоговоцифровий перетворювач, підключений мікропроцесор, до якого підключені дисплей, і клавіатура керування Блоки трактів підсилювання з'єднані з тестовим генератором з можливістю формування каліброваної амплітуди і набору частот перевірки працездатності підсилювачів і фільтрів До кожного з підсилювачів трактів підключений електронний регулятор підсилювання Акумуляторна батарея підключена до блоків через конвертер постійного струму ВІДМІТНИМИ ознаками істотними у всіх випадках є те, що до складу пристрою додатково входять вхідний комутатор 3, вихідний комутатор 6, головні телефони 7, дешифратор команд керування 8, перетворювач імпедансу 9, блок підсилювача 10, цифровий фільтр 11, синтезатор частоти 12, перетворювач послідовного коду 13, буферний підсилювач 14 динамічний фільтр 15, підсилювач слухового контролю 16, аналого-цифровий перетворювач 18, мікропроцесор 20, дисплей 21, клавіатура 22, з'єднувальний порт 25, кварцовий резонатор 26, причому, ємністний 1 і індукційний 2 датчики з єднані з входом трактів підсилювання через вхідний комутатор 3, з можливістю вибору датчиків, а також з можливістю підключення на вхід широкосмугового тракту, в якому до кожного широкосмугового підсилювача 4 підключені набори фільтрів 5, чи з можливістю підключення виходу обраного датчика на вхід селективного тракту через комутатор 3 на вхід перетворювача імпедансу 9, що підключений на вхід блоку підсилювача 10, що підключений на вхід цифрового фільтра 11, а вихід кожного тракту з'єднаний через вихідний комутатор 6 на ВХІД у буферний підсилювач 14 до виходу якого, через динамічний фільтр 15 і підсилювач слухового контролю, підключені головні телефони 7 і паралельно, до буферного підсилювача 14, через випрямляч 17 і аналоговоцифровий перетворювач 18, підключений мікропроцесор 20, до якого підключені дисплей 21, і клавіатура керування 22 ВІДМІТНИМИ ознаками істотними в окремих випадках є те, що до складу пристрою входить тестовий генератор 27 і тракти підсилювання з'єднані 6 з тестовим генератором 27 з можливістю формування каліброваної амплітуди і набору частот перевірки працездатності підсилювачів і фільтрів, також те, що до складу пристрою входить електронний регулятор підсилювання 19, що підключений до кожного з підсилювачів трактів, а також те що до складу пристрою входить з'єднувальний порт 25 Те що до складу набору фільтрів входять фільтр високої частоти, низької частоти та ЛІНІЙНИЙ фільтр Перевагами пристрою, що заявляється, є його портативність висока чутливість, перешкодозахищеність і здатність виконувати точні виміри, простота і зручність у роботі, мале енергоспоживання, можливість запису показань і знімання даних для аналізу на персональному комп'ютері На Фіг представлена структурна схема приймача пристрою для пошуку підземних комунікацій Пристрій складається з приймача, виготовленого з використанням інтегральних мікросхем і мікропроцесорної системи керування діагностики і збереження даних До складу пристрою входить ємнісний датчик 1 і індукційний датчик 2, вхідний комутатор 3, два підсилювачі широкосмугового режиму 4, два набори фільтрів 5 в які входять фільтр високої частоти, фільтр низької частоти, ЛІНІЙНИЙ фільтр, вихідний комутатор 6, головні телефони 7, дешифратор команд керування 8, перетворювач імпедансу 9, блок підсилювача 10, цифровий фільтр 11, синтезатор частоти 12, перетворювач послідовного коду 13, буферний підсилювач 14, динамічний фільтр 15, підсилювач слухового контролю 16, випрямляч 17, аналогоцифровий перетворювач 18, електронний регулятор коефіцієнтів підсилення 19, мікропроцесор 20, дисплей 21, клавіатура 22, батарея електроживлення 24, конвертер постійного струму 23, з'єднувальний порт 25 з можливістю підключення до персонального комп'ютера, кварцовий резонатор 26, тестовий генератор 27 Сигнал з ємнісного датчика 1, чи індукційного датчика 2 надходить на вхідний комутатор 3, яким підключається до роботи один з датчиків Комутатор виконує вибір і підключення датчиків у залежності від режимів роботи приймача, або до групи підсилювачів широкосмугового режиму, або до перетворювача імпедансу 9 для роботи в селективному режимі У селективному режимі сигнал надходить у підсилювач 10, відкіля він попадає в цифровий фільтр 11, керований від синтезатора частоти, що має кварцову стабілізацію частоти, за допомогою резонатора 26 У широкосмуговому режимі роботи використовується група з двох підсилювачів 4 із двома наборами фільтрів 5, що виконують функції селекції перешкод У фільтрах виділяється промислова частота для пошуку кабельних трас електричних мереж, чи мереж катодного захисту трубопроводів, чи при іншому режимі роботи, навпроти виконується режекція промислової частоти і виділяються п гармоніки вищих порядків, що дозволяє відрізняти розташовані поруч комунікації друг від друга по характерному розходженню «звучання» сукупності 9922 гармонік. Описані можливості підсилювачів 4 І фільтрів 5 забезпечують роботу в режимі широкої смуги без підключення генератора до траси, завдяки наявності на ній промислової частоти. У селективному режимі сигнал з датчиків 1 чи 2, через вхідний комутатор 3 надходить на перетворювач імпедансу 9, що являє собою трансформатор на основі п'єзоелектричного ефекту. З перетворювача 9 сигнал надходить у підсилювач 10, де виконується малошумне посилення з великим динамічним діапазоном, відкіля він надходить у цифровий фільтр 11. Керує фільтром 11 синтезатор частоти 12, що має кварцову стабілізацію частоти, за допомогою резонатора 26. Наявність кварцової стабілізації резонансної частоти фільтра 11 забезпечує безпідстроєчну експлуатацію пристрою. Новизною с побудова селективного тракту в який входять блоки 9,10. Використання вхідною пьезоперетворювача імпедансу 9 забезпечило виконання вимог, як високої чутливості, так і високої перешкодозахищеності приймача в селективному режимі. Після обробки сигналу в широкосмуговому тракті підсилювачів 4 з фільтрами 5, сигнал надходить на вихідний комутатор 6, куди також надходить сигнал із селективного тракту представленого блоками 9, 10, 11, 12. У комутаторі 6 сигнал з одного з трактів посилення, який був вибраний оператором в залежності від виду робіт, направляється для подальшої обробки сигналу. Тест-генератор 7 перевіряє працездатність підсилювальних трактів приймача в режимі тестування. Генератор 7 формує іспитові сигнали з каліброваною частотою й амплітудою. Коефіцієнт підсилення трактів задається електронним регулятором 19, що керується цифровим кодом. Усіма режимами роботи приймача керує дешифратор команд керування 8, що формує команди по переключенню датчиків комутатором 3 і вибір підсилювальних трактів по виходу комутатором 6. Дешифратором 8 формуються команди переключення фільтрів 5 широкої' смуги і включення тест - генератора 7 у режим тестування. Дешифратором 8 переключається підсилювач 16 головних телефонів на мікропроцесорну систему (зв'язок не показаний) для голосового оповіщення оператора. Блок 13 перетворює послідовний код, одержаний від мікропроцесора 20 у рівнобіжний, який потім використовується для формування відповідних команд керування, а також передачу даних у синтезатор частоти 12 селективного тракту, установлюючи необхідний номер каналу з установленою частотою сигналу і передає дані в електронний регулятор 19 яким регулюється коефіцієнт підсилення трактів. Посилений і відфільтрований сигнал з одного з обраних комутатором 6 підсилювальних трактів 8 надходить у буферний підсилювач 14, що забезпечує рівнобіжну роботу двох наступних блоків. Блок 15 робить динамічну фільтрацію сигналу слухового контролю, придушуючи власні шуми приймача особливо в режимі широкої смуги, не менш чим на 20 децибел. З блоку 15 сигнал надходить на підсилювач слухового контролю 16, що забезпечує роботу головних телефонів оператора. З буферного підсилювача 14 сигнал надходить також і на випрямляч 17, де він перетворюється в еквівалентний за середнім значенням перемінного струму, постійний струм, попадає на аналоговоцифровий перетворювач 18 і перетворюється в еквівалентний цифровий код. Код аналоговоцифрового перетворювача надходить у мікропроцесор 20, де він обробляється і записується у пам'ять. Мікропроцесор від клавіатури 22 одержує команди оператора, рівня відображення прийнятого сигналу на рідинно-кристалічному дисплеї 21. Через порт 25, дані з результатами замірів рівня сигналів по маршруту, при необхідності, передаються на персональний комп'ютер для обробки даних. Живлення приймач одержує від акумуляторної батареї 24 через конвертер постійного струму 23 яким підвищується вихідна напруга живлення приймача +5В і перетворюється в двуполярне необхідне для нормальної роботи всіх блоків. Режим роботи на широкій смузі використовують для розшукових робіт на комунікаціях, що знаходяться під напругою промислової мережі з частотою 50Гц, чи мережі катодного захисту з частотою 100Гц, якщо немає можливості підключити генератор безпосередньо до траси. Пошук лінії траси і глибини залягання виконують за допомогою індукційного датчика 2, а пошук ушкоджень ізоляції роблять ємнісним датчиком 1. Пошук роблять з використанням регулювання посилення, і для більшості випадків використовують лінійні фільтри з набору фільтрів 5. Для виділення сигналів з частотою 50Гц і 100Гц із контролем по індикатору використовуються фільтри низької частоти, а при пошуку зі слуховим контролем використовуються фільтри високої частоти, для визначення по гармоніках вищих порядків. Режим пошуку в селективному режимі використовується завжди, коли мається можливість підключити генератор сигналу до траси комунікацій. Цей режим забезпечує пошук в умовах сильних електрозавад. Пошук лінії траси і глибини її залягання виконується за допомогою індукційного датчика, а ушкодження ізоляції - за допомогою ємнісного датчика 1. Оператором включається режим роботи в селективному режимі І з виділених каналів вибирається канал на якому найменші перешкоди від сторонніх джерел. Потім підключається генератор з установкою на той же канал і виконуються розшукові роботи. 9922 10 Фіг. Комп'ютерна верстка А. Крулевський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601