Способ определения местоположения протяженного объекта и индикаторное устройство для определения местоположения протяженного объекта

 

Способ определения местоположения протяженного объекта и индикаторное устройство для определения местоположения протяженного объекта. Использование: для определения местоположения, трассировки и идентификации скрытых протяженных объектов типа подземных волоконнооптических кабелей-световодов. Сущность: путем намагничивания магнитного материала образовывают постоянные магниты, которые размещают вдоль удлиненного индикаторного устройства с ориентацией магнитного поля в направлении ширины индикаторного устройства, которое устанавливают вдоль протяженного объекта, затем перемещают детектор магнитного поля вдоль объекта, местоположение которого определяют по зарегистрированным сигналам детектора. Индикаторное устройство выполнено в виде ленты, на которой размещены постоянные магниты, ориентированные в направлении ее ширины. 2 с. и 10 з.п. ф-лы, 25 ил.

Данное изобретение касается способа и устройства, которые предусматривают использование постоянных магнитов для обнаружения скрытых объектов с целью определения их местоположения, трассирования и идентификации. В конкретной целевой постановке изобретение ориентировано на обнаружение подземных волокнооптических световодных кабелей и других находящихся под землей непроводящих объектов типа каналов, трубопроводов и коммуникаций различного назначения. Существо изобретения анализируется ниже применительно к частотному случаю обнаружения каналов прокладки волоконнооптических кабелей.

Большинство из ныне применяемых подземных световодных кабелей не обладают электропроводностью. В таких кабелях даже силовой, несущий элемент не металл. В принципе для трассирования, идентификации местоположения этих кабелей могут использоваться электропроводники, однако, это не делается для того, чтобы исключить грозоразряды и пробой, могущий вызвать повреждение кабеля. Отсутствие в составе кабелей электропроводников создает определенные проблемы при необходимости локации, определения их местоположения под землей, поскольку все ныне действующие кабельные трассеры требуют наличия проводника, от которого, собственно, и формируется полезный сигнал.

Ранее было предложено использовать на волоконнооптическом кабеле - световоде постоянные магниты; такие магниты размещались на трассирующей ленте, которая укладывалась под землей вдоль кабеля, но отдельно от него, определяя его местоположение и направление прокладки [1] Однако такая мера имела определенные недостатки, к которым следует отнести возможность того, что трассирующая лента может быть установлена неправильно, т.е. с превышением допустимой глубины, и в результате этого может не регистрироваться, или же может быть неразличима при магнитном каротаже на фоне магнитных полей от рядом расположенных стальных труб или каких-то других железных предметов, находящихся под землей в данном районе.

Предметом данного изобретения являются новые способы и устройство, предназначенное для обнаружения, определения местоположения, трассирования по направлению и типовой идентификации открытых объектов типа подземных кабелей, не обладающих электропроводящими свойствами (к примеру, волоконнооптических кабелей), и непроводящих труб, магистралей, каналов и различных коммуникационных линий.

В соответствии с одним из общих аспектов реализации (вариантов исполнения) изобретения в его рамках предусматривается оснащение контролируемого скрытого объекта удлиненным постоянным магнитом в виде соответствующего конструкционного средства (устройства), размещаемого по длине выявляемого объекта. Такое идентификционное устройство имеет магнитную ось, ориентированную по продольному направлению объекта, и создает магнитное поле, которое изменяется заданным образом по длине последнего. Контролируемый объект обнаруживается по регистрируемому магнитному полю, напряженность которого может уменьшаться обратно пропорционально квадрату расстояния (глубины) относительно обозначающего магнитного устройства в направлении, перпендикулярном длине объекта. Упомянутое постоянно-магнитное устройство может быть выполнено в виде ленты, ширина которой значительно превосходит ее толщину, причем такая лента намагничена в направлении ее ширины. Лента может быть профилирована в виде спирали. В таком идентификационном (маркирующем) устройстве ориентация магнитной оси изменяется на различных участках по длине контролируемого объекта, что делается с целью формирования характерного изменяющегося магнитного поля, по которому идентифицируется объект.

В соответствии с другим общим аспектом исполнимости изобретения для обнаружения и идентификационно-трассировочного контроля скрытого удлиненного объекта предусматривается оснащение его удлиненным устройством, обладающим свойствами постоянного магнита и размещаемым по длине (вдоль) указанного объекта. Упомянутое устройство создает магнитное поле с определенными характеристиками, представляющее собой последовательность пиков и впадин в определенных точках по линии, параллельной продольному направлению объекта. По указанной линии в процессе обнаружения объекта перемещают магнитный детектор, выходной сигнал которого соответствует пикам и впадинам распределения контролируемого магнитного поля. Идентификационное магнитное устройство может состоять из последовательности постоянных магнитов, распределенных по длине объекта; эти магниты устроены и расположены таким образом, что смежные их магнитные поля складываются или вычитаются, образуя вполне определенную магнитную реплику. Применяя последовательности магнитов с различными схемами полярности, можно получать различные магнитные реплики для идентификации соответствующих объектов. В том случае, когда последовательно расположенные магниты генерируют суммирующиеся магнитные поля, возможно значительное увеличение магнитуды пиков и/или впадин магнитной реплики по сравнению с тем, что дает отдельный магнит, что в конечном итоге повышает чувствительность регистрации объекта.

Ниже существо изобретения поясняется на конкретных предпочтительных (наилучших) вариантах его исполнения. Описание этих вариантов дается применительно к приложенным к данной заявке чертежно-графическим материалам, краткое содержание которых состоит в следующем.

На фиг. 1 приведена схема общего вида, иллюстрирующая принцип действия заявленного устройства в первом варианте исполнения изобретения.

На фиг.2 приведена схема общего вида, иллюстрирующая применение изобретения, а именно определение местоположения и трассирование волоконнооптического световодного кабеля.

На фиг. 3А и 3В изображены изометрические местные виды, иллюстрирующие конструкционные модификации кабеля в первом варианте исполнения изобретения; в свою очередь, на фиг.3С и 3Д приведены торцевые проекции кабеля, соответствующие фиг.3А и 3В.

На фиг. 4 изображен график, представляющий реплику магнитного поля в первом варианте исполнения изобретения.

На фиг. 5 9 показаны схемы общего вида, иллюстрирующие дальнейшие изменения конструкции кабеля в первом варианте исполнения изобретения.

На фиг.10 приведена схема магнитного поля стержневого магнита.

На фиг.11 приведен график, представляющий вертикальную составляющую магнитного поля стержневого магнита, показанного на фиг.10, в различных сечениях по линии, параллельной магнитной оси указанного магнита.

На фиг. 12 приведен график, аналогичный графику на фиг.11, но в отличие от последнего представляющий вертикальную составляющую магнитного поля от двух удаленных друг от друга стержневых магнитов с противоположной полярностью, ориентированных соосно.

На фиг.13 17 приведены графики, аналогичные графику на фиг.12, но в отличие от последнего построенные для различных групп стержневых магнитов с различной полярностной ориентацией.

На фиг.18 22 приведены графики, аналогичные графикам (диаграмм) на фиг. 13 17, но в отличие последних представляющие горизонтальную составляющую магнитного поля.

На фиг.23 25 фрагментарные схемы иллюстрирующие конструкционные изменения кабеля во втором варианте исполнения изобретения.

Прежде чем перейти к непосредственному описанию изобретения целесообразно рассмотреть принцип действия постоянных магнитов.

В общем случае стержневой магнит создает магнитное поле, максимальное у его полюсов. Если магнит ориентирован его продольной осью (магнитной осью) вертикально, вектор магнитного поля, регистрируемого прибором, будет давать соответствующий отклик или реплику при условии, что ось регистрации прибора располагается вертикально под магнитом. При развороте магнита на 90o так, чтобы его продольная ось была горизонтальна, регистрируемый отклик уменьшится от нуля, поскольку магнитный вектор станет перпендикулярным оси регистрации измерительного прибора. Если магнит снова повернуть на 90o так, чтобы он был направлен противоположно относительно первоначального положения, измерительный прибор будет формировать реплику магнитного поля с полярностью, противоположной первоначальной магнитной реплике (регистрируемому показанию). При дальнейшем развороте на 90o показание прибора снова становится нулевым. И, наконец, при последующем повороте магнита на 90o, когда он придет в первоначальное положение, регистрируемое показание прибора будет соответствовать первоначальной магнитной реплике.

Известно, что при данной магнитной массе полюсов, чем длиннее магнит, тем сильнее поле, регистрируемое измерительным прибором, при этом, как отмечалось ранее, максимум поля будет находиться на некотором расстоянии у конца магнита. В то же время, регистрируемая напряженность магнитного поля стержневого магнита обратно пропорциональна кубу расстояния от магнита, т.е. уменьшается в зависимости от куба расстояния от магнита, так что удвоение расстояния приводит к восьмикратному ослаблению поля. Таким образом, даже если ось регистрации (рабочая ось) измерительного прибора ориентирована вдоль длины магнита, и при этом длина последнего достаточно велика в практическом понимании этого определения, расстояние, на котором возможна надежная регистрация магнита соответствующим магнитным прибором, крайне ограничено.

В соответствии с одним из аспектов первого варианта исполнения настоящего изобретения предусматривается, что подлежащий обнаружению скрытый объект имеет идентификационное устройство (приспособление) в виде постоянного магнита, создающее магнитное поле, которое уменьшается пропорционально квадрату расстояния от этого устройства, а не пропорционально кубу такого расстояния, как это обычно имеет место. Для максимизации радиуса регистрации идентификационное устройство маркер может быть устроено и размещено таким образом, чтобы создавать значительную вертикальную компоненту магнитного поля, регистрируемую магнитодетектором, который в результате этого будет формировать мощную реплику по указанной составляющей. Указанное идентификционное устройство лучше всего выполнять в виде удлиненной ленты, которая намагничена в направлении ее ширины (перпендикулярно толщине) и имеет магнитную ось, ориентированную в направлении ширины. При таком конструктивном решении в том случае, когда лента ориентируется по вертикали своей шириной, регистрируемое магнитное поле представляется как сумма элементарных магнитных полей от бесконечного числа элементарных (условно разделенных) стержневых магнитов. В этом случае соотношение между магнитным полем и расстоянием от магнитной ленты, его порождающей, описывается законом обратно пропорциональной квадратичной зависимости, при которой удвоение расстояния сопровождается всего лишь четырехкратным ослаблением поля, а не восьмикратным, как в случае отдельного стержневого магнита.

На практике известно несколько примеров, когда зависимость между интенсивностью магнитного поля постоянного магнита и расстоянием (удалением) от него описывается законом обратной квадратической пропорциональности. Такой закон действует, в частности, когда магнитное поле регистрируется вблизи одного из полюсов очень длинного стержневого магнита в точке, настолько удаленной от другого полюса, что влиянием последнего можно пренебречь. Однако эти примеры не касаются применения постоянных магнитов для обнаружения местоположения, трассирования и идентификации скрытых удлиненных объектов типа магистралей или трубопроводов, проходящих горизонтально. Ныне применяемая техника магнитной маркировки местоположения и ориентации указанных объектов не способна дать те положительные качества и преимущества, которые реализуются настоящим изобретением, в частности, первым вариантом его исполнения, для которого характерно квадратичная обратно пропорциональная зависимость между магнитным полем и расстоянием от постоянно магнитного идентификационного устройства или приспособления, входящего в конструкцию контролируемого объекта и создающего упомянутое поле.

В то время как в некоторых случаях представляется возможным обеспечить вертикальную ориентацию магнитной оси идентификационного устройства, представляющего данное изобретение, во многих случаях на практике это оказывается неразрешимой задачей. Это касается, к примеру, того случая, когда прямолинейная лента, намагниченная в направлении ширины, закрепляется на трубопроводе, проходя вдоль него с одной его стороны: при такой схеме в процессе укладки трубопровода под землю трудно обеспечить необходимую вертикальную ориентацию ленты. Если же значительная часть ленты по ее длине остается в вертикальном положении, регистрация ее местоположения будет происходит по закону квадратической обратной пропорциональности, что и предусматривается изобретением. Более подробно об этом будет сказано ниже.

Принципиальным частным признаком первого варианта исполнения изобретения является то, что при его практической реализации не требуется обеспечивать вертикальную ориентацию плоскости ленты по ее длине. В противовес этому рекомендуется придать ленте форму удлиненной спирали с продольным шагом (продольно-осевой базой каждого витка), значительно превосходящим поперечный размер спирали, так чтобы ширина ленты на большей части длины каждого витка была ориентирована вертикально или близко к этому. Спиральная конфигурация имеет еще и то принципиальное преимущество, что при регистрации магнитным детектором реплика (регистрируемый сигнал) будет иметь сугубо индивидуальную характеристику, четко идентифицируя магнитную ленту. Практика показала, что полностью удовлетворительные результаты применительно к реализации упомянутого закона квадратичной зависимости получаются, когда шаг спирали составляет около 12 футов или (3,65 м).

Рассмотрим далее поясняющие чертежи и прежде всего фиг.1. На этой фигуре показана часть магнитной ленты 10, которая ориентирована по длине L горизонтально, а по ширине W вертикально. Ширина W ленты значительно превосходит ее толщину Т. Лента постоянно намагничена вдоль ее ширины W; в этом случае ее магнитная ось направлена по ширине W, что позволяет максимизировать вертикальную составляющую магнитного поля, регистрируемую в соответствующей точке на расстоянии "r" от продольной оси ленты. На фиг.1 точка регистрации показана в плоскости максимума магнитного поля. Как наглядно показано на данной схеме, магнитное поле в точке регистрации, по существу, является суммой магнитных полей от бесконечной последовательности элементарных (бесконечно малых) постоянных магнитов, оси которых располагаются вертикально (по направлению ширины W ленты 10).

Данная магнитная лента может иметь ширину 1/2 дюйма (12,7 см) и толщину 1/16 дюйма (1,6 см) и может выполняться из смеси резины или пластмассы и феррита, к примеру, типа бариевого феррита. Ленты подобного типа, содержащие 80% по весу или 65% по объему магнитного порошка (такого как бариевый феррит с добавкой стронция), а остальное резина (искусственный каучук), используются в магнитных уплотнителях дверей холодильников. Однако эти ленты не намагничены в направлении ширины, как это показано на фиг.1.

Как показано на фиг.2, маркировочная лента или полоса 10, изображенная на фиг.1, закрепляется на удлиненном электронно-проводящем объекте 12, типа волоконнооптического кабеля, трубопровода, трубной магистрали и т.п. В данном случае лента намотана на маркируемый объект 12 в виде длинношаговой спирали (к примеру, с шагом 12 футов или 3,65 м), ось которой ориентирована вдоль объекта 12. Лента может наматываться, например, на светопроводный кабель, трубопровод, отдельную трубу или вокруг канала, в который укладывается кабель. Лента может закрепляться на маркируемом объекте с помощью изоленты, на клею и т.п.

В принципе, вместо отдельного компонента, закрепляемого на объекте, магнитная лента может быть нанесена снаружи (или изнутри, если объект полый) в виде объемного покрытия или слоя краски или же может быть экструдирована или отформована на соответствующей поверхности. Если маркируемый объект выполняется из пластмассы, феррит может быть замешан непосредственно в исходную синтетическую смолу или связующее перед экструдированием или формованием объекта. Если феррит равномерно распределен по материалу объекта, он может быть дополнительно подмагничен так, чтобы в нем сформировалась спиральная лента, магнитная ось которой ориентирована по направлению ее ширины. В этом случае термин "лента" подразумевает полосу материала объекта, создающую регистрируемое маркерное магнитное поле. На фиг.3А и 3С показана видоизмененная конструкция рассматриваемого маркерного магнитного устройства, состоящего в данном случае из ленты 10', являющейся интегральной частью удлиненного объекта 12'. В свою очередь, на фиг.3В и 3Д показана еще одна разновидность конструкции указанного устройства, которое в данном варианте состоит из двух магнитных лент 10'', 10''', выполненных как составная часть удлиненного объекта 12''. В этом случае магнитная ось N-S в последовательных поперечных сечениях по длине объекта "разворачивается", воспроизводя внешнюю ленту, закрученную по спирали вокруг ее продольной оси. Данный вариант, помимо всего прочего, отражает то обстоятельство, что заявленное идентификационное устройство может включать в себя более одной маркерной полосы или ленты. Во всех модификациях по первому варианту исполнения изобретения магнитная ось идентификационного устройства поперечна длине (продольной оси) обозначаемого объекта.

Для обнаружения подземного объекта, имеющего магнитомаркерное устройство рассматриваемого типа, может быть использован регистратор магнитного поля или градиометр, показанный на фиг.2 под позицией 14. Приборы такого назначения обычно называют "детекторами магнитного поля". Для рассматриваемой цели был применен магнитный локатор модели GA-52B, имеющий порог регистрации (чувствительности) около 10 гамма. Этот лактор показал высокие результаты в работе. Максимальное расстояние регистрации магнитной ленты, показанной на фиг. 2 (шаг 12 футов или 3,65 м), составляет около 6 футов (1,8 метра). Максимальное расстояние регистрации изменяется в зависимости от шага спиральной намотки, т.е. для осуществления регистрации на больших расстояниях указанный шаг может быть увеличен до 20 30 футов или 6,1 9,15 м (или более того).

Характерная реплика магнитного поля, получаемая при использовании первого варианта заявленного устройства, показана на фиг.4. Эта магнитная реплика состоит из последовательности колебаний положительной и отрицательной полярности (пиков и впадин). По существу, она является ответной характеристикой чувствительности вертикального градиометра, в которой ордината представляет градиент магнитного поля в гаммах, а абсцисса расстояние в футах, проходимое градиометром над землей вдоль пластмассового трубопровода, заглубленного на тридцать дюймов (9,14 метров) и имеющего постоянно-магнитное идентификационное устройство такого типа, как показано на фиг.2. Рассматриваемая характеристика в своей структуре предопределяется спиральной намоткой магнитной ленты (что, собственно, и приводит к изменению ориентации магнитного поля) и своей специфичностью максимально отвечает требованиям обнаружения подземного (скрытого) объекта и его видовой идентификации по отношению к другим подъемным объектам, таким как стальные водо- и газопроводы, дающие при регистрации стохастические положительные и отрицательные колебания. В начале процесса обнаружения рассматриваемого устройства на соответствующем подземном объекте производится обычный грубый "галсовый" поиск зоны расположения указанного устройства с помощью магнитного детектора 14. После регистрации характерного магнитного сигнала в различных точках, определяющих общее направление залегания магнитного устройства-маркера, проводится уточненная идентификация последнего: для этого детектор постепенно продвигается вдоль указанного устройства, регистрируя его магнитное излучение.

С помощью заявленного устройства можно достаточно просто и надежно обнаруживать трассировать и идентифицировать на значительной глубине электронепроводящие подъемные объекты типа волконнооптических кабелей. Предложенное в рамках данного изобретения магнитное устройство экономически целесообразно в эксплуатации, обладая высокой эффективностью действия. Поскольку магнитная лента, составляющая основу данного устройства, не обладает электропроводностью, ее применение не создает проблем, связанных с возможностью пробоя при грозовых разрядах. Лента инертна и стабильна, практически не взаимодействуя с грунтом. Если она будет повреждена при проведении землеройных работ, ее полезное действие не ухудшается заметным образом, и маркируемый объект, с которым связана эта лента, может достаточно хорошо обнаруживаться. Если лента интегрирована или заделана в маркируемый объект в процессе его изготовления, проблема, связанная с неточной ориентацией, снимается. Далее следует указать, что применение заявленной магнитной ленты не воспрещает использование других маркировочных средств скрытых объектов. К примеру, данная лента не нарушает действия электронных маркеров и не создает помех обычной проволоке или проводящей ленте, размещаемой над кабелем при его укладке в траншею.

На фиг.5 9 представлены другие разновидности конструкции заявленного маркерного (идентификационного) устройства по первому варианту исполнения изобретения. Показанный на фиг. 5 удлиненный полый объект 12 оснащен набором прямолинейных магнитных лент 16, ориентированных вдоль этого объекта. Ленты 16 распределены с соответствующим шагом по окружности объекта. Они могут находиться на его внешней или внутренней поверхности или же внутри материала объекта. Каждая лента намагничена так, чтобы ее магнитная ось ориентирована по направлению ширины (поперечно продольной оси объекта), причем намагничивание осуществляется на определенных разнесенных участках по всей длине объекта. Схема намагничивания плавающая, т.е. ориентация результирующей магнитной оси данного магнитного устройства, образованного вышеуказанными лентами, изменяется по кругу ("проворачивается") при переходе от одного участка намагниченности к другому по длине объекта. В конструкции, показанной на фиг.6, маркерные ленты, которые на фиг.5 проходят по всей длине маркируемого объекта, укорочены, образуя отдельные отрезки 17 намагниченности.

На фиг.7 показаны трубчатые, кольцевые секции 18 из магнитного материала, смонтированные на рассредоточенных участках маркируемого объекта по его длине. Эти трубчатые секции, которые в сборе образуют удлиненное магнитоидентификационное устройство, намагничены поперечно длине объекта, при этом в последовательных таких секциях магнитные оси развернуты с некоторым угловым шагом друг относительно друга.

На фиг. 8 показан другой вариант, в котором трубчатые кольцевые секции, использовавшиеся в устройстве фиг.7, заменены короткошаговыми спирально завитыми лентами 20, намагниченными подобно секциям на фиг.7. В совокупности эти ленты образуют удлиненное магнитное идентификационное устройство. В том случае, когда витки лент расположены достаточно близко друг к другу, они образуют сплошные трубчатые секции такого типа, как показано на фиг.7.

На фиг. 9 показано идентификационное устройство в виде спиральной ленты 22, аналогичной той, что была показана на фиг.3А, но в то же время отличающейся от нее наличием коротких ответвлений 24 на последовательных участках по длине объекта (на данной схеме показано только одно такое ответвление).

В первом варианте исполнения изобретения характерная идентификационная реплика магнитного поля, состоящая из последовательных пиков и впадин изменения вертикальной составляющей регистрируемого магнитного поля (или горизонтальной его составляющей), получается за счет соответствующей ориентации магнитной оси идентификационного устройства, которая изменяется по положению на различных участках по длине последнего. Во втором варианте практической реализации изобретения, который рассматривается ниже, реплика магнитного поля, состоящая из пиков и впадин, получается несколько на другом принципе, который не использует преимущество закона квадратической обратно пропорциональной зависимости, который применяется в первом варианте. Второй вариант изобретения применим, в первую очередь, в том случае, когда расстояние между регистрируемым скрытым объектом и детектором магнитного поля не столь велико, чтобы это отрицательно сказывалось на неприменимости упомянутого квадратичного закона.

На фиг.10 показаны силовые линии магнитного поля стержневого магнита А в вертикальной плоскости, содержащей магнитную (продольную) ось стержневого магнита. В свою очередь, на фиг.11 приведен график изменения вертикальной составляющей магнитного поля по сечению "l" (см. фиг.10) на расстоянии "d" от магнита А. Фиг.12 представляет графическое распределение вертикальной составляющей результирующего магнитного поля по линии "l" от двух магнитов А и В с совпадающими магнитными осями и с противоположной по полярности ориентацией. Осевое расстояние между магнитами может составлять, к примеру, 5 футов (1,52 м), а сечение "l" может иметь смещение вверх над осью магнитов порядка 6 футов (1,82 м). В идеальном случае магниты следует разнести друг относительно друга на расстояние, равное в первом приближении глубине залегания маркируемого объекта, но, в принципе, на практике вполне допустимы промежутки между магнитами порядка 1 2 глубин.

Из рассмотрения фиг.12 следует, что результирующая вертикальная составляющая магнитного поля в точке посередине между магнитами по сечению "l" существенно превосходит составляющую магнитного поля каждого из магнитов. Другими словами, вертикальные составляющие магнитных полей магнитов складываются. Амплитуда впадин (пиков отрицательной полярности) результирующей вертикальной составляющей магнитного поля за пределами магнитов меньше вертикальной составляющей поля от отдельных магнитов в тех же самых точках по сечению "l". Или, если говорить другими словами, эти вертикальные составляющие магнитного поля вычитаются друг из друга. Упомянутые стержневые магниты разносятся таким образом, чтобы их магнит магнитные поля складывались или вычитались, давая результирующее поле с проявлением пиков и впадин по линии "l", параллельной осям магнитов. Этот принцип использован для получения характерных, явно выраженных реплик (регистрируемых характеристик) магнитного поля, которые могут быть использованы для идентификации скрытых удлиненных объектов самых различных типов.

На фиг. 13 17 показаны графики различных регистрируемых характеристик изменения вертикальной составляющей магнитного поля от системы (сетки) разнесенных стержневых магнитов М, магнитные оси которых коллинеарны, при различной полярности полюсов в смежных парах этих магнитов. Графики на фиг. 18 22 аналогичны графикам фиг.13 17 с тем отличием, что здесь представлено изменение горизонтальной составляющей магнитного поля. Из рассмотрения графиков на фиг.13 22 следует, что на выходе магнитополевого детектора соответствующей конструкции и с соответствующей ориентацией при перемещении по линии "l", параллельной магнитным осям магнитов, будет формироваться сигнал, соответствующий главным пикам и впадинам реплик магнитных полей от заглубленного маркерного устройства, причем эти реплики будут представлять горизонтальную или вертикальную составляющую в зависимости от ориентации детектора. Таким образом, размещение различных "сеток" магнитов по длине подлежащих обнаружению объектов обеспечит надежную идентификацию характера (типа) этих объектов по специфическим магнитным репликам.

На фиг.23 25 показаны типовые постоянно-магнитные идентификационные устройства маркеры, которые представляют второй вариант практической исполнимости изобретения. Как и в первом варианте, магнитный маркирующий материал может закрепляться на внешней поверхности удлиненного объекта (или же на внутренней поверхности, если объект полый) или может быть введен составной частью непосредственно в материал объекта. На фиг.23 магнитный материал имеет форму разнесенных друг относительно друга трубчатых или кольцевых секций 26, образующих в функциональной совокупности магнитное маркерно-идентификационное устройство. Эти секции намагничены в продольном направлении; соответственно, их магнитные оси ориентированы продольно. На фиг.24 магнитный материал имеет форму лент или полос 28, намагниченных в продольном направлении в образующих в сборе ступенчатые кольца (аналогичные кольцевым секциям, показанным на фиг.23, но с зазорами, разрывами и магнитном материале).

В конструкции, показанной на фиг.25, каждый "стержневой магнит" (в совокупности такие магниты образуют удлиненное идентификационное устройство) образован спиральной лентой 30, аналогичной ленте, изображенной на фиг.8, но в отличие от последней намагниченной вдоль объекта и имеющей соответственно продольно ориентированную магнитную ось. На фиг.25 показан всего лишь один такой магнит.

Во втором варианте исполнения изобретения сложение магнитных полей соседних магнитов, обращенных друг к другу полюсами противоположной полярности, дает пики и/или впадины существенно большей магнитуды, чем у отдельных магнитов. Такая мера в практическом аспекте является крайне желательной, поскольку она позволяет осуществлять надежное обнаружение рассматриваемых идентификационных устройств при уменьшенной массе (количестве) магнитного материала в них, необходимой для получения отчетливо регистрируемой реплики магнитного поля. Этот аспект изобретения имеет особое значение, когда диаметр контролируемого сткрытого объекта мал, а магнитный материал заделывается непосредственно в объект; таким объектом может быть, к примеру, волоконнооптический кабель-световод. Заявленные идентификационные устройства позволяют надежно регистрировать не только магистральные волоконно-оптические кабели, но и отводные выходные их секции, связывающие распределительный кабель с коллектором и располагающиеся на малой глубине, к примеру, всего лишь один фут (30 см), причем такая регистрация обеспечивается даже в тех случаях, когда такие секции имеют предельно малую длину.

Выше рассмотренные предпочтительные варианты и модификации исполнения изобретения, как очевидно, не являются единственно возможными: в существо предлагаемого технического решения, в принципе, могут быть внесены разнообразные изменения, не противоречащие принципам и смыслу изобретения. Содержание и допустимый объем таких изменений предопределяются, ограничиваются положениями формулы патентования, приводимой ниже. К примеру, изобретение не исключает использования вместо вышеупомянутого стандартного вертикального градиометра, выполняющего функцию магнитного детектора, какого-то специального регистратора магнитного поля. Такой регистратор может сконструирован как селективный детектор, рассчитанный на восприятие только сигнала от магнитной ленты вышерассмотренного типа, отфильтровывая магнитные сигналы, индуцируемые переменным током. Детектор магнитного поля, применяемый для рассматриваемой цели, может иметь прямо показывающий дисплей, на котором визуализируются дикриминированно пики и впадины реплики (регистрируемой характеристики) магнитного поля с показаниями противоположной полярности, т.е. показания, соответствующие перемещению зонда прибора влево и вправо от центрального нейтрального положения. Детектор в общем случае может быть рассчитан на регистрацию как горизонтальных составляющих магнитного поля, так и вертикальных его составляющих. Если векторное сложение проводится по вертикальным и горизонтальным составляющим магнитного сигнала, то векторная сумма может выводиться на 2-радианный дисплей компасного типа, изображение на котором поворачивается по мере движения оператора вдоль кабеля. Применяемая схема регистрации может быть использована изготовителями кабелей или трубопроводов для соответствующего кодирования их продукции правосторонней или левосторонней маркерной спиралью. Скалярная сумма вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного сигнала может регистрироваться на аудиовыходе с формированием максимального показания непосредственно над подземным кабелем независимо от того, какую составляющую намагниченности - вертикальную или горизонтальную регистрирует оператор, находясь над кабелем. Достаточно очевидно, что изобретение предполагает возможность применения как видео-, так и аудиоиндикаторов, или же их комбинации. И, наконец, объем притязаний изобретения не ограничивается обнаружением удлиненных объектов, находящихся под землей: это могут быть удлиненные объекты, скрытые в самых различных средах, например, подводные объекты.

Формула изобретения

1. Способ определения местоположения протяженного объекта, включающий предварительное образование постоянных магнитов путем намагничивания магнитного материала, размещение постоянных магнитов на удлиненном индикаторном устройстве, установку его вдоль объекта, перемещение детектора магнитного поля вдоль объекта, регистрацию сигнала детектора и определение местоположения объекта, отличающийся тем, что постоянные магниты размещают вдоль удлиненного индикаторного устройства с ориентацией магнитного поля в направлении его ширины, а местоположение протяженного объекта определяют по наличию пиков магнитного поля и впадин между ними, регистрируемых детектором магнитного поля.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что постоянные магниты размещают вдоль удлиненного индикаторного устройства равномерно, а индикаторное устройство закрепляют на протяженном объекте таким образом, чтобы постоянные магниты были ориентированы вертикально относительно продольной оси протяженного объекта.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что удлиненное индикаторное устройство закрепляют на протяженном объекте таким образом, чтобы ориентация магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами, периодически изменялась вдоль продольной оси неэлектропроводного протяженного объекта.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что индикаторное устройство образуют путем рассеивания магнитного материала в протяженном объекте.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что пики магнитного поля и впадины между ними определяют по наличию имеющих обратную полярность показаний детектора магнитного поля.

6. Индикаторное устройство для определения местоположения протяженного объекта, выполненное в виде удлиненного тела, содержащего постоянные магниты, отличающееся тем, что удлиненное тело выполнено в виде ленты, а постоянные магниты, расположены на ленте и ориентированы в направлении ширины ленты.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что лента разделена на множество отрезков продольными и/или поперечными промежутками.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что лента закреплена на протяженном объекте в виде разделенных промежутками трубок, соосных с протяженным объектом.

9. Устройство по пп. 7 и 8, отличающееся тем, что направление намагничивания постоянных магнитов каждого отрезка или каждой трубки отличается от предыдущего.

10. Устройство по п.6, отличающееся тем, что лента закреплена на протяженном объекте спирально.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что продольный шаг закрепления спиральной ленты составляет 3,66 9,15 м.

12. Устройство по п.6, отличающееся тем, что лента выполнена из магнитного материала, рассеянного в протяженном объекте.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при регистрации электромагнитного излучения для обеспечения максимально регистрируемого сигнала ЭМИ при прогнозе динамических проявлений в массиве горных пород

Изобретение относится к морской геофизике, в частности к способам электромагнитного зондирования дна с использованием вариаций геоэлектромагнитного (магнитотеллурического) поля

Изобретение относится к геофизике, в частности к способам проведения электроразведочных работ по методу электромагнитных зондирований для решения задач рудной и нефтяной геофизики

Изобретение относится к геоэлектроразведке и может быть использовано для проведения прямых поисков геологических объектов, в частности углеводородов, методами становления электромагнитного поля

Изобретение относится к области бортовых магнитометрических средств обнаружения магнитных аномалий и может быть использовано для определения местоположения скрытых магнитных масс

Изобретение относится к области бортовых магнитометрических средств обнаружения подводных лодок и может быть использовано для обнаружения и определения местоположения аномалий и затонувших кораблей

Изобретение относится к области геологоразведочных работ, а именно к способам поиска нефтяных и газовых месторождений

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно к способам электроразведки, основанным на изучении электромагнитных полей индустриального происхождения, и может быть использовано при поисках линейных проводящих зон в земной коре
Изобретение относится к геофизическим методам разведки полезных ископаемых, в частности к электрическим методам

Изобретение относится к прикладной медицине и разделу геофизики, занимающемуся поисками полезных ископаемых, и может быть использовано для регистрации и исследования положения аномальных зон поля Земли

Изобретение относится к способу и устройству для выявления структурных изменений в твердых телах

Изобретение относится к области геофизической разведки, в частности, к способам измерения параметров электростатического поля Земли

Изобретение относится к области электромагнитных исследований и может быть использовано преимущественно для поиска, обнаружения, распознавания и отслеживания трасс подводных протяженных металлосодержащих объектов, в том числе и заиленных в донный грунт, например, подводных трубопроводов, силовых кабелей и т.д

Изобретение относится к области магнитной геологоразведки и может быть использовано при разведке железорудных месторождений

Изобретение относится к области геофизики, преимущественно аэрономии, и может быть использовано при исследовании ионосферы в активных экспериментах, в которых по отклику среды на воздействие источника возмущения с известными параметрами определяются ее свойства
Наверх