Устройство для определения положения поисковой головки искателя

Предложенное изобретение относится к средствам для контроля узлов техники обнаружения скрытых токопроводящих объектов, расположенных под слоем грунта, асфальта, снега и др. Устройство для определения положения поисковой головки искателя содержит штангу, на конце которой закреплен корпус поисковой головки, индикатор положения поисковой головки, при этом на корпусе поисковой головки установлен управляемый генератором частотой более 18 кГц ультразвуковой излучатель, ориентированный на разнесенные на базовое расстояние два приемника ультразвука, подключенные к входам преобразователя разности времен прихода сигнала от ультразвукового излучателя в угловую координату, соединенного с индикатором положения поисковой головки. Данное изобретение направлено на удобство использования в полевых условиях, повышение точности определения местоположения объекта поиска. 4 ил.

 

Изобретение относится к технике обнаружения скрытых токопроводящих объектов, например кабелей, трубопроводов и иных металлических предметов, расположенных под слоем грунта, асфальта, снега и др.

Обнаружение скрытых объектов осуществляется металлоискателями, трассоискателями, в которых используется операция сканирования поисковой головки в плоскости параллельной поверхности грунта.

Известны устройства для определения положения поисковой головки, см., например, описание изобретения по патенту RU 2285269. В этом изобретении в качестве датчика положения поисковой головки используется видеокамера. Однако сложность этого устройства и трудность использования его в полевых условиях привела к необходимости дальнейших исследований по совершенствованию техники определения поисковой головки.

Данное изобретение направлено на удобство использования в полевых условиях, повышения точности определения местоположения объекта поиска.

Эта задача решается следующим образом. На корпус поисковой головки установлен ультразвуковой излучатель, управляемый генератором частотой более 18 кГц. На поясе или бандаже оператора расположены два приемника ультразвука, разнесенные на базовое расстояние Б друг от друга. Приемники подключены к входу преобразователя разности времени прихода сигнала от ультразвукового излучателя в угловую координату. Преобразователь соединен с индикатором положения поисковой головки.

На фиг.1 изображено устройство для определения положения поисковой головки искателя, находящегося в пользовании оператора.

На фиг.2 изображена схема расположения ультразвукового излучателя относительно двух приемников ультразвукового излучения.

На фиг.3 изображена электрическая схема ультразвукового излучателя.

На фиг.4 изображена схема двух приемников ультразвукового излучения с блоками вычисления и регистрации угловой координаты поисковой головки.

Ультразвуковой излучатель 1 установлен на корпусе поисковой головки 2, закрепленной на конце штанги 3. Антенна ультразвукового излучателя ориентирована на два приемника 4 ультразвука, расположенные в одном корпусе 5 с блоками вычисления и регистрации угловой координаты поисковой головки.

Угловая координата вычисляется следующим образом.

Из треугольников ABD и BCD следует:

тогда

Из этих же треугольников имеем:

или

Делая преобразования, получаем следующие формулы

Формулы 1, 2, 3 позволяют определить угловую координату θ в зависимости от разности расстояний обоих приемников до излучателя. Однако дальность D, входящая в формулы 2, 3, может меняться в зависимости от различных причин: длина штанги, длина руки. Поэтому следует исключить дальность D из расчетов.

Если принять длину штанги вместе с рукой оператора, равной 150 см, а длину базы 20 см, то tgα=tgβ=0,03, что соответствует углу 3°30′, при таких углах можно принять с достаточной степенью точности Sinα=tgα, Sinβ=tgβ.

Тогда подставим значения Sinα, Sinβ из формул 2, 3 в формулу (1), получим

где с - скорость звука;

t - разность времени прихода сигнала от излучателя до приемников.

Следовательно, угловая координата θ определяется из выражения

При температуре окружающей среды, равной 15°С, скорость звука с равна 340 м/с. Если принять Б=20 см, то получим Sinθ=1700 t.

В качестве примера конкретной реализации на фиг.3 изображена схема ультразвукового излучателя, собранная на основе таймера 6. Рабочую частоту излучателя определяют номиналы резистора R и конденсатора С. Для повышения стабильности частоты следует питать схему от стабилизированного источника питания. В опытном образце ультразвукового излучателя была принята рабочая частота, равная 40 кГц. Излучающая поверхность антенны выполнена сферически, что обеспечивает направленность излучения.

На фиг.4 приведена функциональная схема двух приемников ультразвукового излучения. В каждом приемнике транзисторы Т2, Т3 образуют обычные усилители. В задачу каждого усилителя входит увеличение уровня принятого сигнала до значения, когда его можно продетектировать, а полученным постоянным напряжением перевести транзистор Т4 или Т5 в открытое состояние.

В качестве усилителя может быть принять общеизвестный трехкаскадный усилитель. Выходы обоих усилителей подключены к входам блока 7 вычисления угловой координаты поисковой головки, который соединен с дисплеем 8, на экране которого отображается положение поисковой головки, а также объект поиска: место течи трубопровода, обрыва кабеля.

Устройство для определения положения поисковой головки искателя, содержащее штангу, на конце которой закреплен корпус поисковой головки, индикатор положения поисковой головки, отличающееся тем, что на корпусе поисковой головки установлен управляемый генератором частотой более 18 кГц ультразвуковой излучатель, ориентированный на разнесенные на базовое расстояние два приемника ультразвука, подключенные к входам преобразователя разности времен прихода сигнала от ультразвукового излучателя в угловую координату, соединенного с индикатором положения поисковой головки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области интроскопии и может быть использовано при неразрушающем контроле для обнаружения различных электрофизических неоднородностей в различных укрывающих средах, а также при поиске металлических предметов в указанных средах.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения глубины залегания и расстояния до кабеля, расположенного в земле.

Изобретение относится к технике обнаружения металлических предметов в потоках материалов. .

Изобретение относится к области обнаружения электропроводящих тел в непроводящих или слабопроводящих электрический ток средах. .

Изобретение относится к технике обнаружения кабелей и трубопроводов, проложенных в земле. .

Изобретение относится к области обнаружения скрытых металлических объектов и может быть использовано для обнаружения огнестрельного оружия, спрятанного в одежде или обуви досматриваемого человека.

Изобретение относится к измерительным приборам для определения наличия металлических тел. .

Изобретение относится к электромагнитным способам поиска и идентификации трубопроводов, расположенных под землей. .

Изобретение относится к устройствам контроля изоляции подземных трубопроводов. .

Изобретение относится к технике обнаружения металлических и металлосодержащих объектов и может быть использовано для поиска и идентификации скрытых подповерхностных объектов, находящихся в непроводящих и слабопроводящих средах

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

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 поиску скрытых ферромагнитных объектов с помощью переносной штанги с датчиками трехкомпонентных магнитометров

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 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 технике обнаружения скрытых токопроводящих объектов, например кабелей, трубопроводов и иных металлических предметов, расположенных под слоем грунта, асфальта, снега и др

Наверх