close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

10396

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.02.28
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10396
(13) C1
(19)
G 01M 3/16
F 17D 5/00
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧКИ ВОДОПРОВОДА
(21) Номер заявки: a 20060472
(22) 2006.05.19
(43) 2007.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(72) Авторы: Воинов Валерий Васильевич; Козловский Вячеслав Александрович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(56) SU 1705709 A1, 1992.
RU 2219429 C2, 2003.
RU 2018965 C1, 1994.
SU 1442845 A1, 1988.
BY 10396 C1 2008.02.28
(57)
Способ обнаружения утечки водопровода, включающий введение в грунт вблизи водопровода электродов, пропускание электрического тока через грунт, измерение спектральной плотности мощности сигнала, обнаружение утечки водопровода по превышению
измеренной спектральной плотностью мощности сигнала порогового значения, отличающийся тем, что пропускают через грунт переменный ток частотой 1 кГц, создают
вдоль трассы квазистационарное электрическое поле, изменяющееся с частотой 1 кГц, и
измеряют спектральную плотность мощности флуктуаций магнитного поля переменного
тока на частоте 2 кГц.
Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для обнаружения мест утечки водопровода.
Известен способ обнаружения утечки водопровода [1], включающий введение в грунт
электродов вблизи трассы водопровода, измерение производной разности дисперсий напряжений на резисторе, включенном последовательно с электродами, и на электродах,
суждение о наличии утечки по превышению измеренной производной порогового значения.
Недостаток этого способа заключается в том, что из-за малого шага измерений и их
большой продолжительности скорость прохождения трассы водопровода оказывается
низкой, а время обнаружения утечки большим.
Наиболее близким по совокупности признаком к заявляемому способу является способ
обнаружения утечки водопровода [2], включающий введение в грунт электродов вблизи
BY 10396 C1 2008.02.28
трассы водопровода, пропускание электрического тока через грунт, измерение спектральной плотности мощности тока на частотах f1 = 1 Гц и f2 = 10 Гц и суждение о наличии утечки водопровода по превышению отношением η измеренных спектральных плотностей
мощности порогового значения, превышающего в 1,44 раза эталонное значение.
Недостатком этого способа является низкая скорость прохождения трассы водопровода, обусловленная малым, порядка десяти метров, шагом измерения и длительным временем измерения спектральной плотности мощности тока на инфранизких частотах.
Задачей изобретения является сокращение времени обнаружения места утечки водопровода.
Техническим результатом осуществления изобретения является сокращение времени
обнаружения места утечки водопровода как минимум в 10 раз.
Поставленная задача решается тем, что в способе обнаружения утечки водопровода,
включающем введение в грунт электродов вблизи трассы водопровода, пропускание электрического тока через грунт, измерение спектральной плотности мощности сигнала, обнаружение утечки водопровода по превышению измеренной спектральной плотностью
мощности сигнала порогового значения, пропускают через грунт переменный ток частотой 1 кГц, создают вдоль трассы квазистационарное электрическое поле, изменяющееся с
частотой 1 кГц, и измеряют спектральную плотность мощности флуктуаций магнитного
поля переменного тока на частоте 2 кГц.
Сущность изобретения поясняется на фигуре.
Обозначения на фигуре следующие:
1 - труба водопровода;
2 - область утечки водопровода;
3 - датчик магнитного поля;
4 - активный фильтр;
5 - амплитудный детектор;
6 - индикатор;
7 - генератор переменного тока;
8, 9 - вводимые в грунт электроды;
L - шаг измерения.
Способ осуществляют следующим образом.
Для обнаружения места утечки поперек трассы на расстоянии, соизмеримом с шагом
измерения, устанавливают в грунт электроды 8 и 9, к которым подключают генератор переменного тока 7 частотой 1 кГц. При этом на расстоянии L вдоль трассы устанавливается
квазистационарное электрическое поле, изменяющееся с частотой 1 кГц и вызывающее
соответствующее изменение тока проводимости. В месте утечки водопровода грунт увлажняется и образует некоторый участок 2, удельное сопротивление которого меньше
удельного сопротивления окружающего этот участок грунта. В результате на границе насыщенного водой участка и грунта возникает двойной электрический слой и образуется
переходное нелинейное сопротивление, которое в первом приближении можно представить формулой:
(1)
R = R0(1-αU) ,
где R0 - постоянная составляющая сопротивления;
α - некоторый постоянный коэффициент;
U - величина приложенного к сопротивлению напряжения.
Величина тока, текущего через нелинейное сопротивление, равна:
U
U
i= =
.
(2)
R R 0 (1 − αU )
Для αU<<1 соотношение (2) можно представить в виде:
2
U
(1 + αU ) = U + αU .
i=
(3)
R0
R0
R0
2
BY 10396 C1 2008.02.28
Если
U = U0cosωt,
где ω - циклическая частота приложенного к участку напряжения;
t - время,
то в соответствии с (3)
U2
U
i = 0 cos ωt + 0 α cos 2 ωt .
(4)
R0
R0
В выражении (4)
cos 2ωt − 1
cos 2 ωt =
.
(5)
2
Поэтому
U 0 cos ωt αU 02 αU 02 cos 2ωt
i=
−
+
.
(6)
R0
2R 0
2R 0
Таким образом, в спектре гармонического тока, текущего через нелинейное сопротивление, появляется вторая гармоника с частотой 2ω.
Создаваемое составляющей тока с частотой 2ω магнитное поле датчиком 3 преобразуется в электрический сигнал, который выделяется и усиливается активным фильтром 4. С
выхода активного фильтра 4 сигнал поступает на вход амплитудного детектора 5, на выходе которого появляется напряжение, прямо пропорциональное амплитуде сигнала, которое индицируется индикатором 6.
Датчик магнитного поля 3, активный фильтр 4, амплитудный детектор 5 и индикатор 6
монтируются в одном корпусе, образуя измерительное устройство.
Измерительное устройство перемещают вдоль трассы водопровода с постоянной скоростью. Над местом утечки водопровода показания индикатора 6 максимальны.
Скорость перемещения V не должна превосходить величины:
l
ω
V≤ =l ,
(7)
T
π
где l - размер участка, насыщенного водой;
Т - период регистрируемых колебаний тока.
Для осуществления способа-прототипа на участке водопровода длиной 100 метров необходимо сделать не менее 20 измерений. Максимальное время одного измерения около
10 минут. Это означает, что при применении способа-прототипа скорость прохождения
трассы водопровода не более 0,5 м/мин.
Длина участка проходимой трассы, составляющая один шаг измерения в заявленном
способе, 100 метров. При характерном размере области утечки l, равном 1 м, в соответствии с (7) скорость прохождения V не должна превышать 103м/с.
При пешеходном прохождении трассы время измерения не превышает 20 минут, а
средняя скорость прохождения трассы не меньше 5 м/мин. Технические возможности способа позволяют ее существенно повысить.
Таким образом, время обнаружения течи заявленным способом не менее чем в 10 раз
меньше, чем способом-прототипом.
Источники информации:
1. А.с. СССР № 1610347, МПК G 01M 3/18 // Бюл. № 44. - 30.11.1990.
2. А.с. СССР № 1705709, МПК G 01M 3/18 // Бюл. № 2. - 15.01.1992.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
78 Кб
Теги
10396
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа