Устройство для обнаружения прохождения объектов из магнитного материала внутри трубопровода

 

Использование: средства контроля за прохождением внутри трубопроводов очистных снарядов-дефектоскопов и иных объектов, выполненных из магнитных материалов. Сущность изобретения: устройство содержит источник переменного сигнала (генератор) с подключенной к нему катушкой индуктивности, охватывающей трубопровод, а также приемный преобразователь в виде включенных встречно-последовательно катушек, охватывающих трубопровод, и подключенные к выходу приемного преобразователя последовательно соединенные усилитель, полосовой фильтр, синхронный детектор, пороговую схему, временный селектор и индикатор, при этом вход синхронизации синхронного детектора подключен к источнику переменного сигнала. Предпочтительно катушки индуктивности приемного преобразователя сигнала выполнены идентичными и расположены на равных расстояниях от катушки индуктивности источника переменного сигнала. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам контроля за прохождением внутри трубопроводов очистных снарядов, снарядов-дефектоскопов и иных объектов, выполненных из магнитных материалов.

Известно устройство [1] для сигнализации прохождения объекта, в частности скребка, по трубопроводу, содержащее постоянный магнит, вращающий его микроэлектродвигатель, источник питания и пускатель, снабженный последовательно соединенными магнитоуправляемым контактом, измерителем средней частоты вращения магнитов и блоком управления, включенными в цепь микроэлектродвигателя.

Устройство сложно и ограничено в применении, т.к. требуется размещение его на очистном снаряде, причем в капсуле, обеспечивающей герметичность для элементов электрической схемы.

Известен сигнализатор [2] для контроля прохождения объекта в трубопроводе, содержащий электронный генератор, электромагнитный индикатор, автономный источник электропитания, инерционный генератор импульсов. Сигнализатор устанавливается на очистном снаряде, движущемся в трубопроводе, а над трубопроводом устанавливаются датчики, принимающие электромагнитное излучение объекта. Недостатком этого устройства является необходимость установки его на очистном объекте, что требует специальных мер по защите электронных узлов от среды продукта, транспортируемого по трубе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство [3] для сигнализации прохождения объекта, движущегося по трубопроводу, которое содержит источник света в виде импульсного генератора, расположенный на объекте, первичный преобразователь, расположенный в грунте вблизи трубопроводов и подключенный к выходу преобразователя электронный приемник. Последний выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, счетчика импульсов, дешифратора двоичного кода и цифрового индикатора.

Недостатком данного устройства является необходимость располагать генератор в герметичной капсуле, защищающей схему прибора от продуктов транспортировки, а также необходимость применения автономного источника питания для генератора импульсов.

Задачей изобретения является создание устройства для обнаружения прохождения пассивного, т.е. неизлучающего какой-либо сигнал объекта из магнитного материала.

В соответствии с поставленной задачей предлагаемое устройство для обнаружения прохождения объекта внутри трубопровода содержит источник переменного сигнала и последовательно соединенные преобразователь, усилитель, блок обработки этого сигнала и индикатор. Устройство отличается от прототипа тем, что в нем источник переменного сигнала снабжен подключенной к его выходу катушкой индуктивности, охватывающей трубопровод, приемный преобразователь выполнен в виду двух катушек индуктивности, охватывающих трубопровод по разным сторонам от указанной катушки индуктивности источника переменного сигнала и подключенных к входу усилителя встречно-последовательно, блок обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединенных полосового фильтра, синхронного детектора, вход синхронизации которого подключен к выходу указанного источника переменного сигнала, пороговой схемы и временного селектора.

Предпочтительно катушки индуктивности приемного преобразователя сигнала выполнены идентичными и расположены на равных расстояниях от катушки индуктивности источника переменного сигнала. Это повышает помехоустойчивость устройства и надежность обнаружения искомого объекта. При этом предпочтительно в предлагаемом устройстве катушки индуктивности приемного преобразователя сигнала расположены относительно катушки индуктивности источника сигнала на расстоянии, равном или превышающем длину искомого объекта продольно трубопроводу. Это позволяет повысить надежность идентификации прохождения искомого объекта в трубопроводе.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для обнаружения прохождения объекта из магнитного материала в соответствии с изобретением; на фиг. 2 временные эпюры сигналов на выходе отдельных блоков устройства, приведенного на фиг. 1.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит источник 1 переменного сигнала (генератор) с подключенной к нему катушкой индуктивности 2, охватывающей трубопровод 3, а также приемный преобразователь в виде включенных встречно-последовательно катушек 4 и 5, охватывающих трубопровод 3, и подключенные к выходу приемного преобразователя последовательно соединенные усилитель 6, полосовой фильтр 7, синхронный детектор 8, пороговую схему 8, временной селектор 10 и индикатор 11, при этом вход синхронизации синхронного детектора 8 подключен к источнику 1 переменного сигнала.

Далее поясняется работа предлагаемого устройства. Источник 1 переменного сигнала с помощью катушки 2 создает внутри трубопровода электромагнитное поле, что приводит к появлению переменного напряжения на выходах катушек 4 и 5. Так как эти катушки выполнены одинаково и расположены на одинаковых расстояниях от излучающей катушки 2, они имеют одинаковые коэффициенты взаимной индукции с этой катушкой: К₄=К₅. Сигналы на выходах катушек 4 и 5 будут равны по амплитуде и фазе, а т.к. катушки включены встречно-последовательно, сигнал, поступающий на вход усилителя 6, будет равен нулю. При вхождении корпуса 12 очистного устройства 13, выполненного из магнитного материала, в пространство между катушками 4 и 2 коэффициент взаимной индукции К₄ возрастает, а коэффициент К₅ останется прежним. Равенство амплитуд на выходах катушек 4 и 5 нарушится и на вход усилителя 6 поступит разностный сигнал. Его амплитуда сначала будет увеличиваться за счет роста К₄, затем, когда корпус 12 войдет в пространство между катушками 2 и 5, будет уменьшаться за счет роста К₅, затем он снова будет расти за счет уменьшения К₄ и, когда очистное устройство покинет пространство между катушками 4 и 5, упадет до нуля. В итоге сигнал на выходе усилителя 6 будет иметь форму, показанную на фиг. 2а. Полосовой фильтр 7 выделяет сигнал с частотой генератора, отфильтровывая возможные помехи, а детектор 8 огибающую сигнала. Сигнал на выходе детектора 8 показан на фиг. 2б. Далее он поступает на вход порогового устройства 9, которое преобразует его в два прямоугольных импульса (фиг. 2в), интервал Δt t между которыми анализируется временным селектором 10. Если его значение попадает в некоторый интервал (t_min; t_max), то селектор 10 идентифицирует данный сигнал как от очистного устройства 13 и выдает сигнал на индикатор. Границы указанного интервала определяются диапазоном возможных скоростей очистного устройства 13.

Катушки 4 и 5 приемного преобразователя необязательно выполнять в точности одинаковыми и размещать на одинаковом расстоянии от излучающей катушки 2. Если разностное напряжение на выходе усилителя 6 при отсутствии корпуса 12 между катушками 4 и 5 будет меньше порогового напряжения схемы 9, работоспособность устройства сохраняется.

Предлагаемое устройство характеризуется повышенной надежностью, поскольку все элементы электрической схемы размещаются вне трубопровода. Вследствие этого также облегчается обслуживание и ремонт устройства.

Источники.

1. Авторское свидетельство СССР 1214985, МКИ F 17 D 5/00, 1984, опублик. 1986.

2. Авторское свидетельство СССР 1456689, МКИ F 17 D 5/06, 1987, опублик. 1989.

3. Авторское свидетельство СССР 1672104, МКИ F 17 D 5/00, 1989, опублик. 1991.

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения прохождения объекта из магнитного материала внутри трубопровода, содержащее источник переменного сигнала и последовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель, блок обработки указанного сигнала и индикатор, отличающееся тем, что в нем источник переменного сигнала снабжен подключенной к его выходу катушкой индуктивности, охватывающей трубопровод, приемный преобразователь выполнен в виде двух катушек индуктивности, охватывающих трубопровод по разным сторонам от указанной катушки индуктивности источника переменного сигнала и подключенные к входу усилителя встречно-последовательно, а блок обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединенных полосового фильтра, синхронного детектора, вход синхронизации которого подключен к выходу указанного источника переменного сигнала, пороговой схемы и временного селектора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушки индуктивности приемного преобразователя сигнала выполнены идентичными и расположены на равных расстояниях от катушки индуктивности источника сигнала.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в нем катушки индуктивности приемного преобразователя сигнала расположены относительно катушки индуктивности источника этого сигнала на расстоянии, равном или превышающем длину искомого объекта в трубопроводе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2