УДК 620.179.14: 621.315.23
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-4-16-28
Аннотация
Цель. Разработать и теоретически обосновать новый способ индукционного зондирования, обеспечивающий повышенную чувствительность поиска различных электропроводящих подповерхностных объектов, например подземных кабельных линий и трубопроводов. Разработать установку для реализации предложенного способа. Методы. При решении поставленных задач использован метод электромагнитного зондирования, заключающийся в генерировании переменного электромагнитного поля, которым сканируют исследуемую область, с последующей фиксацией наличия подповерхностных объектов путем приема отраженного от него сигнала. Результаты. В статье разработан новый мультиплицированный способ поиска подповерхностных объектов, особенностью которого является то, что при помощи излучающей рамочной антенны не только возбуждают первичное магнитное поле, но и одновременно контролируют изменение электрических параметров этой антенны, вызванные переизлученным полем от подповерхностных объектов. Предлагается использовать два асимметричных измерительных канала. В качестве датчика первого измерительного канала используется рамочная антенна, причем в этом канале создается резонансный режим возбуждения, а в качестве датчика второго измерительного канала используется приемная ферритовая магнитная антенна, для которой создан режим магнитного усилителя. Приведено теоретическое обоснование нового способа. Разработана структурная блок-схема двухканальной индукционной установки для дистанционного зондирования, описана процедура определения глубины залегания подповерхностного объекта и его идентификации. Заключение. Разработанный мультиплицированный способ индукционного зондирования обеспечивает высокую эффективность поиска и идентификации различных подповерхностных объектов. Он обеспечивает повышенную чувствительность и точность зондирования, а также снижение в несколько раз порога чувствительности магнитной антенны, выполняющей функции измерительного преобразователя.
Ключевые слова
Индукционное зондирование, подповерхностный объект, зондирующая установка, излучающая рамочная антенна, резонансный режим возбуждения, приемная ферритовая магнитная антенна, измерительный канал, магнитный усилитель.
Для цитирования
Брякин И.В., Бочкарев И.В., Храмшин В.Р. Мультиплицированный способ индукционного зондирования для поиска подземных электропроводящих объектов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №4. С. 16–28. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-4-16-28
1. Charles Garrett. Modern Metal Detectors. New-York, 1998, 432 р.
2. Щербаков Г.Н. Обнаружение скрытых объектов. М.: Арбат-Информ, 2004. 138 с.
3. Адаменко М.В. Металлоискатели. М.: ДМК-пресс, 2006. 97 с.
4. Tang Z., Carter L.J. Metal detector head analysis. Fifth International Conference on Sensing Technology. 2011. Pp. 93–96. DOI: 10.1109/ICSensT.2011.6137076
5. Yamazaki S., Nakane H., Tanaka A. Basic analysis of a metal detector. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2002. Vol. 51. Iss. 4. Pp. 810–814. DOI: 10.1109/TIM.2002.803397
6. Cheng Y., Wang S., Zhang M. Research of miniature magnetic coil sensor used for detecting power cables underground. International Conference on Electrical and Control Engineering. 2011. Pp. 6065–6068. DOI: 10.1109/ICECENG.2011.6057847
7. Куликов А.Л. Имитационное моделирование зондирования линий электропередач линейно-частотно-модулированными сигналами // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2007. № 5–6. С. 52–62.
8. Олейникова Л.А. Совершенствование технологии поиска подземных коммуникаций // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2008. № 4. С. 105–107.
9. Blay K.R., Weiss F., Clark D.A., de Groot G.J.J.B., Bick M., Sen D. Signal processing techniques for improved performance of a SQUID-based metal-detector. IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2009. Vol. 19. No. 3. Part 1. Pp. 812–815. DOI: 0.1109/TASC.2009.2017857
10. Lai W. Underground Utilities Imaging and Diagnosis. In book: Urban Informatics. 2021. Pp. 415–438. DOI:10.1007/978-981-15-8983-6_24
11. Брякин И.В., Бочкарев И.В. Методы подповерхностного зондирования и разработка устройства для локализации скрытых объектов // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2020. №5. С. 33–46.
12. Брякин И.В., Бочкарев И.В. Индукционная установка для дистанционного обнаружения подземных кабельных линий // Энергетика: Управление, качество и эффективность использования энергоресурсов: материалы IX Международной научно-технической конференции. Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2019. С. 310–315.
13. Брякин И.В., Бочкарев И.В. Гибридный метод индукционного зондирования для обнаружения подземных кабельных линий и трубопроводов // Электротехнические системы и комплексы. 2019. №2(43). С. 70–78. DOI: 10.18503/2311-8318-2019-2(43)-70-78
14. Bryakin I.V., Bochkarev I.V., Khramshin V.R., Khramshina E.A. Developing a combined method for detection of buried metal objects // Machines. 2021. Vol. 9. Iss. 5. 92. DOI: 10.3390/machines9050092
15. Чернецов М.В. Инвариантное преобразование в измерительных системах с параметрическими датчиками // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2018. № 1 (23). С. 11–17.
16. Свистунов Б.Л. Измерительные преобразователи для параметрических датчиков с использованием аналитической избыточности // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2017. № 2 (20). С. 94–100.
17. Нестеров В.Н., Ли А.Р. Теория и практика построения инвариантных измерительных преобразователей и систем на основе принципа двухканальности // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 4(7). С. 1414–1422.
18. Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления. М.: Форум-Инфра-М, 2002. 384 с.