Устройство для обследования изоляции скрытых токопроводов
Использование: в области технической физики в аппаратуре для измерения тока в подземных или подводных токолроводах (кабелях, трубопроводах и других иэолированных от среды линейных проводниках). Сущность изобретения: в устройстве, содержащем преобразователи магнитного поля, предварительные и избирательные усилители и схему усиления сигналов и вычисления с помощью микрокомпьютера, включен дополнительно синхронизированный генератор калибровочного сигнала, который вырабатывает сигнал строго определенной формы и амплитуды на Частоте тока в токопроводе, и в режиме калибровки этим сигналом калибруются избирательные усилители устройства. Изобретение позволяет избавиться от погрешностей измерений , обусловленных изменением частоты тока в токопроводе и нестабильностями параметров избирательных усилителей 3 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 601 V 3/11
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4953653/25 (22) 03.06.91 (46) 30.06.93 Бюл, ЬЬ 24 (71) Физико-механический институт им.Г.B.Êàðïåíêo (72) А.М.Брискин, А.А.Вакульский, Л.П.Дикмарова и- В.С. Цыбульский (56) Авторское свидетельство СССР
М 1506367, кл. G 01 V 3/11, 1989.
Патент Великобритании N. 2119094, кл.
G 01 Ч 3/11, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБСЛЕДОВАНИЯ
ИЗОЛЯЦИИ СКРЫТЫХ ТОКОПРОВОДОВ (57) Использование: в области технической физики в аппаратуре для измерения тока в подземных или подводных токолроводах (кабелях, трубопроводах и других иэолироИзобретение относится к области технической физики и может быть использовано в аппаратуре для измерения тока в подземных или подводных токопроводах (кабелях, трубопроводах и других изолированных от среды линейных проводниках).
Целью изобретения является повышение точности измерения.
Сущность работы устройства поясняется структурной схемой, приведенной на фиг.1 и 2 и схематическим изображением установки преобразователей магнитного поля на фиг.3, Устройство (фиг.1) состоит из четырех преобразователей магнитного поля 1-4, синхронизированного генератора калибровочного сигнала 5, четырех предварительных усилителей 6-9, переключателя на два положения четыре направления 10, четырех избирательных усилителей 11-14, первого
Я2,,1824614 А1 ванных от среды линейных проводниках).
Сущность изобретения: в устройстве, содержащем преобразователи магнитного поля, предварительные и избирательные усилители и схему усиления сигналов и вычисления с помощью микрокомпьютера, включен допол нительнО синхрониэирован н ы и генератор калибровочного сигнала, который вырабатывает сигнал строго определенной формы и амплитуды на частоте тока в токопроводе, и в режиме калибровки этим сигналом калибруются избирательные усилители устройства. Изобретение позволяет избавиться от погрешностей измерений, обусловленных изменением частоты тока в токопроводе и нестабильностями параметров избирательных усилителей. 3 ил. мультиплексора 15, управляемого усилителя 16, выпрямителя 17, демультиплексора
18, блока конденсаторов 19, второго мультиплексора 20, аналого-цифрового преобразователя 21, микрокомпьютера 22.
Синхронизированный генератор калибровочного сигнала 5 (фиг.2) состоит из соединенных последовательно избирательного усилителя 23, синхронизированного генератора 24, фиксатора величины калибровочно го напряжения 25. Преобразователи магнитного поля 1 — 4 укреплены на штангах
26, 27, которые устанавливаются над токопроводом 28.,Выходы преобразователей магнитного поля 1-4 соединены с соответствующими предварительными усилителями 6 — 9, выходы которых йоступают на первые контакты переключателя 10, вторые контакты которого соединены между собой и подключены к выходу синхронизирован1824614 нспо генератора калибровочного сигнала 5, а собирающие контакты подсоединены ко входам избирательных усилителей 11 — 14.
Управляющий вход синхронизированного генератора калибровочного сигнала 5 подсоединяется к выходу одного из предварительных усилителей (на фиг.1 к выходу усилителя 9), Выходы всех избирательных усилителей подсоединены к входам первого мультиплексора 15, выход которого последовательно соединен с управляемым усилителем 16, выпрямителем 17 и демультиплексором 18, четыре выхода которого соединены с обкладками запоминающих конденсаторов блока конденсаторов
19, вторые обкладки которых подсоединены к общей точке, и четырьмя входами второго мультиплексора 20, выход которого последовательно соединен с аналого-цифровым преобразователем 21 и информационным входом микрокомпьютера 22, Управляющий выход микрокомпьютера соединен с управляющими входами обоих мультиплексоров
15 и 20, управляемого усилителя 16 и демультиплексора 18.
Устройство работает следующим образом, Протекающий по токопроводу 28 переменный электрический ток, вызванный либо станцией катодной защиты либо специальным генератором, создает вокруг него магнитное поле с силовыми линиями, представляющими собой концентрические окружности в плоскости перпендикулярной оси токопровода. Преобразователи 1-4, оси чувствительности которых ориентированы по направлению силовых линий. преобразуют напряженность этого поля в электрические сигналы, которые поступают на соответствующие предварительные усилители 6-9. Предварительные усилители размещаются непосредственно возле преобразователей и служат для исключения влияния на параметры преобразователей соединительных кабелей, идущих от датчиков к аппаратуре. С выхода предварительных усилителей через переключатель 10 сигналы поступают на избирательные усилители 11-14, настроенные на частоту (первую гармонику) тока в токопроводе 28.
Усиленный сигнал через первый мультиплексор 15 поступает на вход управляемого усилителя 16. Коэффициент передачи которого выбирается таким, чтобы максимальная величина поступающего сигнала соответствовала шкале устройства, чем достигается наибольшая возможная точность измерений. С выхода усилителя сигнал поступает ча выпрямитель 11 и затем снова разделяет.я демультиплексором 18. Разде5
55 ленные сигналы запоминаются Hа конденсаторах блока конденсатора 19 в ниде постоянных напряжений, которые пропорциональны амплитуде соответствующего входного сигнала. После этого полученные значения напряжений вновь объединяются вторым мультиплексором 20 и подается на аналого-цифровой преобразователь 21, Преобразованный в цифровом виде сигнал поступает на информационный вход микрокомпьютера 22. Управление работой обоих мультиплексоров управляемого усилителя и аналого-цифрового преобразователя осуществляется командами с микрокомпьютера. Определение глубины залегания токопровода, величина тока в нем и его затухание на участке между обеими парами преобразователей вычисляется микрокомпьютером по значению сигналов на1 веденных на датчики 1 — 4, Для повышения точности измерений сигналов в устройстве введен новый по сравнению с прототипом элемент — синхронизированныйый генератор калибровочного сигнала. Процедура калибровки должна предшествовать процедуре измерений. При этом переключатель 10 переводится в положение 1, и входы избирательных усилителей отключаются от предварительных усилителей. соединяются вместе и подключаются к выходу синхронизированного генератора калибровочного сигнала 5. Вход этого генератора соединен с выходом одного из предварительных усилителей, например 9, и, таким образом, частота вырабатываемого генератором сигнала будет строго соответствовать частоте протекающего по токопроводу тока. В случае отсутствия сигнала на выходе преобразователя 4 и, соответственно, предварительного усилителя 9 генератор калибровочного напряжения будет работать на собственной частоте, близкой к частоте тока в токопроводе.
Синхронизированный генератор калибровочного сигнала работает следующим образом. Сигнал с выхода одного из преобразователей магнитного поля поступает через вход на избирательный усилитель 23, аналогичный избирательным усилителям 11 — 14. С его выхода усиленное напряжение поступает на синхронизированный генератор 24. В качестве такого генератора может исп0льзпваTься либо генератор синусоидальных колебаний с автоматической подстройкой частоты. либо синхронизируемые мультивибраторы. Такие генераторы при отсутс».ии синхронизирующего сигнала самоеозгу.i, ïiîòñÿ на частоте близкой частоге сии,, онизэции.
При появлении синхрз ;» . i, . ii» . пр»
1824614
45
50 жения частота их генерации становится равна частоте синхронизации и следит эа ее изменением. Для стабилизации амплитуды сигнала синхронизированного генератора используется фиксатор величины калибровочного напряжения 25, который в простейшем случае представляет собой двухсторонний ограничитель напряжения на прецизионном стабилитроне, Таким образом на выходе синхронизированного генератора калибровочного сигнала появляется переменное напряжение строго фиксированной амплитуды и формы с частотой тока в токопроводе. Это напряжение поступает для калибровки всех измерительных каналов устройства, Учет калибровки на результаты измерений осуществляется следующим образом, При переводе переключателя 10 в положение 2 (режим калибровки) в микрокомпьютере 22 фиксируются величины сигнала, поступающего от синхронизированного генератора калибровочного сигнала 5. Пусть на выходе первого канала это будет А, второго — В, третьего — Ск и четвертого — 0 .
Если бы коэффициенты передачи всех каналов были бы одинаковы и пронормированы, то тогда А =В =С =Ок=N, Если же это не выполняется иэ-эа того, что коэффициенты передачи каналов отличаются друг от друга и от номинального, то исключить погрешность измерений можно путем вычисления коэффициентов передачи с последующим введением в память компьютера поправочных коэффициентов вида Q = N/Al =N/Âk, у =N/C, д =N/Dk, на которые в дальнейшем умножаются измеренные значения сигналов Au, Bu, Cu, Du. Таким образом, для расчетов используются не измеренные значения сигналов, а нормированные А= QAu, В= Р Ви, С= уСи, D 0ц. Обработка данных осуществляется по тем же алгоритмам и программам, что и в прототипе. Таким образом предложенное устройство для обследования изоляции скрытых токопроводов позволяет повысить точность обследования по сравнению с прототипом, 5 30 т.к. в нем предусмотрена воэможность учета на результаты измерений изменения коэффициента передачи измерительного канала. вызванного изменениями частоты питания токопровода либо параметров фильтров устройства, Формула изобретения Устройство для обследования изоляции скрытых токопроводов, содержащее четыре преобразователя магнитного поля, четыре предварительных усилителя, четыре избирательных усилителя, два мультиплексора, управляемый усилитель, выпрямитель, блок емкоетей из четырех запоминающих конденсаторов, демультиплексор, аналогоцифровой преобразователь и микрокомпьютер, причем выходы преобразователей магнитного поля подключены к входам соответствующих предварительных усилителей. а выходы избирательных усилителей через первый мультиплексор соединены с последовательно включенными управляемым усилителем и выпрямителем, выход последнего через демультиплексор подключен к обкладке четырех запоминающих конденсаторов блокэ емкостей, вторые обкладки которых подключены к общей точке. и четырем входам второго мультиплексора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с информационным входом микрокомпьютера, управляющий выход которого соединен с управляющими входами обоих мультиплексоров, управляемого усилителя и демультиплексора, от лича юще ес я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены переключатель на два положения и четыре направления и генератор калибровочного сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом одного иэ предварительных усилителей, а его выход подключен одновременно к четырем вторым контактам переключателя. к первым контактам которого подключены выходы соответствующих предварительных усилителей, а каждый собирающий контакт переключателя соединен с входом соответствующего избирательного усилителя. 1824614 1824614 ©ез Составитель А. Вакульский Техред М;Моргентал Корректор И Шулла Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2225 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитете по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5
