Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2019013673A1 - Magnetic flaw detector for diagnostics of underground steel pipelines - Google Patents

Magnetic flaw detector for diagnostics of underground steel pipelines Download PDF

Info

Publication number
WO2019013673A1
WO2019013673A1 PCT/RU2018/050047 RU2018050047W WO2019013673A1 WO 2019013673 A1 WO2019013673 A1 WO 2019013673A1 RU 2018050047 W RU2018050047 W RU 2018050047W WO 2019013673 A1 WO2019013673 A1 WO 2019013673A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic field
sensors
magnetoresistive
housing
input
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/050047
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Валерий Михайлович САКСОН
Андрей Борисович СЕРГЕЕВ
Александр Борисович ПРОКАЗИН
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Технологий И Инноваций"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Технологий И Инноваций" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Технологий И Инноваций"
Publication of WO2019013673A1 publication Critical patent/WO2019013673A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
    • F17D5/06—Preventing, monitoring, or locating loss using electric or acoustic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws

Definitions

  • the utility model relates to a measurement technique, in particular, means of contactless diagnostics, is a device for diagnosing the technical condition of metal pipelines and can be used for defectoscopic monitoring of a condition, such as the stress-strain state of a pipeline metal, violation of the integrity of a pipeline and an insulating coating, etc. , underground oil and gas pipelines and other metal pipelines.
  • a device for measuring the magnetic field strength disclosed in RU 21 55943 C2, publ. 10.09.200.
  • the device contains a flux-gate sensor and a housing with an electrical connector for connecting a flux-gate sensor installed in this housing to a magnetometer, with one of the ends of the flux-gate sensor protruding beyond the dimensions of the housing.
  • another flux-gate sensor installed in the said housing was introduced, wheels were inserted, an axis connecting the wheels with the housing with the possibility of their rotation relative to the housing, a perforated wheel connected with the said wheels through a kinematic transmission with the possibility of synchronous rotation of the wheels and a perforated wheel mounted with the possibility of counting perforations of the perforated wheel.
  • the mentioned flux-gate sensors are installed in the housing with the possibility of changing the distance between them.
  • a disadvantage of the known device is the use of flux-gate magnetic field sensors located at the same distance from the axis of the pipeline, which excludes the use of the method of gradiometry.
  • there is no data visualization in real time the inability to build complete magnetic induction vectors, the lack of a remote access function, and a significant scanning step at a working speed of 1 m / s — 0.2 m, which makes it difficult to detect local magnetic anomalies defects.
  • a device for diagnosing the technical condition of metal pipelines contains at least two three-component magnetic field induction sensors located at different levels in height relative to the pipeline, each of which contains three magnetic field induction meters located respectively on the coordinate axes X,, Z, where X axis located in the horizontal plane and perpendicular to the longitudinal axis of the pipeline, the Y axis is parallel to the longitudinal axis of the pipeline, the Z axis is perpendicular to the X and Y axes, and also contains the first and second amplifiers, an analog-to-digital converter (ADC), X,, Z axes, controller, memory block and information display device.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the first, second and third gauges of the first three-component sensor are connected, respectively, with the first, second and third inputs of the first amplifier
  • the first, second and third meters of the second three-component sensor are connected, respectively, with the first, second and third inputs of the second amplifier
  • the outputs of the first and The second amplifiers are connected, respectively, to the first and second ADC inputs
  • the first controller output is connected to the memory unit
  • the second output is connected to the information display device.
  • the device further comprises a unit for determining the magnitude and direction of the total magnetic field induction vector measured by the first three-component sensor, a unit for determining the magnitude and direction of the total magnetic field induction vector measured by the second three-component sensor, and a unit for determining the difference and angle between the full magnetic field induction vectors measured the first and second three-component sensors, the device for determining the difference of the values of magnetic field induction along the axes X, ⁇ , Z is made in the form of bl ka digital subtraction.
  • the first ADC output is connected to the input of the digital subtraction unit, the output of which is connected to the first controller input, the input block determining the direction of the full magnetic induction vector by the first three-component sensor connected to the second output of the ADC, and the output of this block is connected to the first input of the difference and angle determining between the full vectors of the first and second three-component sensors, the input of the block for determining the total magnetic induction vector by the second three-component sensor is connected to the third output of the ADC, and the output This unit is connected to the second input of the unit for determining the difference and angle between the full vectors of the first and second three-component sensors, the output of which is connected to the second input of the controller.
  • the disadvantages of the disclosed device for diagnosing the technical condition of metal pipelines are a large number of separate blocks with cable connections, which make it difficult to carry out field work in conditions of forest and shrub vegetation. Missing spatial reference block.
  • the objective of the claimed utility model is the development of a magnetometric diagnostics device, in which there are no cable connections that significantly impede work in the conditions of forest and shrub vegetation, field-capable primary mathematical processing of data, which allows visualizing any data from the array of measured field components during the measurement process, calculating and displaying the full magnetic induction vector at several points in space, making comments and attaching video and photo files, obtaining exact coordinates and connect them to each dimension, and also manage all device modes in remote access mode .
  • the technical result of the utility model is to improve the measurement accuracy.
  • the magnetic flaw detector for diagnostics of underground steel pipelines includes a housing in which at least two magnetoresistive magnetic field sensors are located, each of which contains three magnetic field transducers located, respectively, along the X coordinate axes, ⁇ , Z, at least two amplifiers whose inputs are connected to their respective magnetoresistive magnetic field sensors, the outputs of the amplifiers are connected to the input of the analog-digital p eobrazovatelya (ADC) whose output is connected to an input of a wireless data transmission block.
  • ADC analog-digital p eobrazovatelya
  • the wireless data transmission unit is configured to transfer magnetometry data to a tablet field computer with a spatial reference block connected to it.
  • the field tablet computer is capable of processing data of magnetometry and transmitting control signals to a wireless data transmission unit, with at least two magnetoresistive magnetic field sensors located in a housing at different heights.
  • Magnetoresistive magnetic field sensors are made of three components.
  • FIG. 1 Block diagram of the device.
  • Magnetic flaw detector for diagnostics of underground steel pipelines contains a housing in which at least two magnetoresistive magnetic field sensors (1, 2) are located, each of which contains three magnetic field converters (3, 8) located, respectively, along the X coordinate axes , ⁇ , Z, at least two amplifiers (9, 10) whose inputs are connected to their respective magnetoresistive magnetic field sensors (1, 2), the outputs of the amplifiers (9, 10) are connected to the input of the ADC (11), the output of which is connected to wireless block input data problem (12).
  • the wireless data transfer unit (12) is configured to transfer magnetometry data to a tablet field computer (13) with a spatial reference block (14) connected to it.
  • the field tablet computer (13) is configured to process the magnetometry data and transmit control signals to the wireless data transmission unit (12), with at least two magnetic resistance magnetic field sensors (1, 2) located in the housing at different heights.
  • Magnetoresistive magnetic field sensors (1, 2) are made of three components.
  • the device contains from 2 to 4 three-component magnetoresistive sensors (1, 2) of the magnetic field.
  • a GPS tracker, a GPS receiver, a GNSS system are used as a spatial reference block.
  • the device works as follows.
  • the operator moves the device attached to it, along the proposed route of the pipeline.
  • the magnetic field of the pipeline is perceived by three-component magnetoresistive sensors (1, 2) of the magnetic field, each of which contains three magnetic field converters (3-8) arranged orthogonally.
  • three-component magnetoresistive sensors (1, 2) of the magnetic field they are located in the case at different heights, which allows them to be located at different levels in height relative to the pipeline.
  • the body is made in the form of a cylinder or a rectangle, while the three-component magnetoresistive sensors (1, 2) of the magnetic field are fixed in the upper and lower parts of the body.
  • the set of transducers (3,4,5) allows to obtain the magnitude of the magnetic field in three coordinates ⁇ , ⁇ , ⁇ at a level more distant from the pipeline, and the set of transducers (6,7,8) - at a level closer to the pipeline.
  • Three-component magnetoresistive magnetic field sensors (1, 2) convert the magnetic field into a voltage proportional to the magnitude of the magnetic induction, which is fed to the three-component magnetic field resistance sensors (1, 2) of the magnetic field amplifiers 9 and 10, and then to the ADC (1 1), in which occurs convert analog signal to digital.
  • the signal from the ADC (1 1) via the wireless link unit (12) is fed to the field tablet computer (13), working in the Vizor program and attached to the operator.
  • the presence of the spatial reference block (14) connected to the tablet computer (13) allows determining the position of the operator with the device moving along the pipeline route.
  • the field tablet computer program (13) processes the digital signal to obtain data on the magnitude and direction of the total magnetic induction vector measured by each three-component magnetoresistive sensor (1, 2) of the magnetic field, data on the difference and angle between the full magnetic field induction vectors, and data on the gradient of magnetic induction on each individual axis - X, ⁇ , Z.
  • a rod is fixed on one end of the body, the ends of which protrude beyond the dimensions of the body and on which two additional magnetoresistive sensors are fixed.
  • two magnetoresistive sensors are located at different heights from the pipeline axis, and the remaining two magnetoresistive sensors are on opposite sides of the pipeline axis.
  • the field tablet computer in addition to signal processing, allows powering the sensors, sending a signal for measuring resolution, and adjusting the sensor sampling frequency.
  • the field tablet computer may operate unstable, contactless data transfer from the antenna system to the control computer using the WI-FI system is provided.
  • a geophysicist may be in a car at a distance of up to 100m from an operator moving along a pipeline route.
  • three-component magnetoresistive magnetic field sensors in the claimed device allows to increase the measurement accuracy by increasing the sampling frequency of the sensors used, by reducing the inertia of the sensors used, which reduce the measurement step (at an operator speed of 0.5 m / s, the measurement step decreases from 0.25 m to 1, 7 cm), which allows to identify point defects; eliminate the measurement error due to temperature dependence (temperature zero drift); increase noise immunity in electromagnetic pollution (for example, power lines); low residual magnetization of the sensors used allows to increase the accuracy of the readings.
  • the transmission of signals processed in the ADC allows to increase the measurement accuracy due to the absence of wires (between the ADC and the signal processing facility (field tablet computer), which allows passing through bushes, tall grass, without disturbing data transmission (due to wire break) to the processing facility signals.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

The device relates to measuring technology and more particularly to means for the contactless diagnostics of underground steel pipelines. The technical result of the invention is an increase in measuring accuracy. The device comprises a housing in which are arranged at least two magnetoresistive magnetic field sensors positioned at different heights in the housing and each comprising three magnetic field transducers disposed along coordinate axes X, Y and Z, and at least two amplifiers which are connected to the corresponding sensors and to an input of an analogue-to-digital converter which is connected to the input of a unit for wirelessly transmitting data, which is capable of transmitting magnometric data to a tablet field computer having a georeferencing unit connected thereto.

Description

МАГНИТНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПОДЗЕМНЫХ СТАЛЬНЫХ  MAGNETIC DEFECTIVE FOR DIAGNOSTICS OF UNDERGROUND STEEL
ТРУБОПРОВОДОВ PIPELINE
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ TECHNICAL FIELD
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности средствам бесконтактной диагностики, представляет собой устройство для диагностики технического состояния металлических трубопроводов и может быть использовано при дефектоскопическом контроле состояния, например напряженно- деформированного состояния металла трубопровода, нарушения целостности трубопровода и изоляционного покрытия и т.п. , подземных нефте- и газопроводов и других металлических трубопроводов.  The utility model relates to a measurement technique, in particular, means of contactless diagnostics, is a device for diagnosing the technical condition of metal pipelines and can be used for defectoscopic monitoring of a condition, such as the stress-strain state of a pipeline metal, violation of the integrity of a pipeline and an insulating coating, etc. , underground oil and gas pipelines and other metal pipelines.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ  BACKGROUND
Известно устройство для измерения напряженности магнитного поля, раскрытое в RU 21 55943 С2, опубл. 10.09.200. Устройство содержит феррозондовый датчик и корпус с электрическим разъемом для подсоединения феррозондового датчика, установленного в этом корпусе, к магнитометру, причем один из концов феррозондового датчика выполнен выступающим за габариты корпуса. При этом дополнительно введен другой феррозондовый датчик, установленный в упомянутом корпусе, введены колеса, ось, связывающая колеса с корпусом с возможностью их вращения относительно корпуса, перфорированное колесо, связанное с упомянутыми колесами посредством кинематической передачи с возможностью синхронного вращения колес и перфорированного колеса, фотооптический датчик, установленный с возможностью отсчета перфораций перфорированного колеса. При этом упомянутые феррозондовые датчики установлены в корпусе с возможностью изменения расстояния между ними.  A device for measuring the magnetic field strength, disclosed in RU 21 55943 C2, publ. 10.09.200. The device contains a flux-gate sensor and a housing with an electrical connector for connecting a flux-gate sensor installed in this housing to a magnetometer, with one of the ends of the flux-gate sensor protruding beyond the dimensions of the housing. In addition, another flux-gate sensor installed in the said housing was introduced, wheels were inserted, an axis connecting the wheels with the housing with the possibility of their rotation relative to the housing, a perforated wheel connected with the said wheels through a kinematic transmission with the possibility of synchronous rotation of the wheels and a perforated wheel mounted with the possibility of counting perforations of the perforated wheel. Moreover, the mentioned flux-gate sensors are installed in the housing with the possibility of changing the distance between them.
Недостатком известного устройства является использование феррозондовых датчиков магнитного поля, расположенные на одинаковом расстоянии от оси трубопровода, что исключает применение метода градиентометрии. Кроме того, отсутутсвует визуализация данных в режиме реального времени, отсутствие возможности построения полных векторов магнитной индукции, отсутствие функции работы при удаленном доступе, а также значительный шаг сканирования при рабочей скорости 1 м/сек - 0,2 м, что затрудняет обнаружение магнитных аномалий локальных дефектов.  A disadvantage of the known device is the use of flux-gate magnetic field sensors located at the same distance from the axis of the pipeline, which excludes the use of the method of gradiometry. In addition, there is no data visualization in real time, the inability to build complete magnetic induction vectors, the lack of a remote access function, and a significant scanning step at a working speed of 1 m / s — 0.2 m, which makes it difficult to detect local magnetic anomalies defects.
Кроме того, известно устройство для диагностики технического состояния металлических трубопроводов, раскрытое в RU 2525462 С1 , опубл. 20.08.2014, прототип. Устройство для диагностики технического состояния металлических трубопроводов содержит, по меньшей мере, два трехкомпонентных датчика индукции магнитного поля, расположенных на разных уровнях по высоте относительно трубопровода, каждый из которых содержит три измерителя индукции магнитного поля, расположенных, соответственно, по осям координат X, Υ, Z, где ось X расположена в горизонтальной плоскости и перпендикулярна продольной оси трубопровода, ось Y расположена параллельно продольной оси трубопровода, ось Z перпендикулярна осям X и Y, а также содержащее первый и второй усилители, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), устройство определения разности значений индукции магнитного поля по осям X, Υ, Z, контроллер, блок памяти и устройство отображения информации. При этом первый, второй и третий измерители первого трехкомпонентного датчика соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим входами первого усилителя, первый, второй и третий измерители второго трехкомпонентного датчика соединены, соответственно с первым, вторым и третьим входами второго усилителя, выходы первого и второго усилителей соединены, соответственно, с первым и вторым входами АЦП, первый выход контроллера соединен с блоком памяти, а второй его выход соединен с устройством отображения информации. Причем устройство дополнительно содержит блок определения величины и направления полного вектора индукции магнитного поля, измеряемой первым трехкомпонентным датчиком, блок определения величины и направления полного вектора индукции магнитного поля, измеряемой вторым трехкомпонентным датчиком, и блок определения разности и угла между полными векторами индукции магнитного поля, измеряемой первым и вторым трехкомпонентными датчиками, устройство определения разности значений индукции магнитного поля по осям X, Υ, Z выполнено в виде блока цифрового вычитания. При этом первый выход АЦП соединен со входом блока цифрового вычитания, выход которого соединен с первым входом контроллера, вход блока определения направления полного вектора магнитной индукции первым трехкомпонентным датчиком соединен со вторым выходом АЦП, а выход этого блока соединен с первым входом блока определения разности и угла между полными векторами первого и второго трехкомпонентных датчиков, вход блока определения полного вектора магнитной индукции вторым трехкомпонентным датчиком соединен с третьим выходом АЦП, а выход этого блока соединен со вторым входом блока определения разности и угла между полными векторами первого и второго трехкомпонентных датчиков, выход которого соединен со вторым входом контроллера. In addition, a device for diagnosing the technical condition of metal pipelines, disclosed in RU 2525462 C1, publ. 08/20/2014, the prototype. A device for diagnosing the technical condition of metal pipelines contains at least two three-component magnetic field induction sensors located at different levels in height relative to the pipeline, each of which contains three magnetic field induction meters located respectively on the coordinate axes X,, Z, where X axis located in the horizontal plane and perpendicular to the longitudinal axis of the pipeline, the Y axis is parallel to the longitudinal axis of the pipeline, the Z axis is perpendicular to the X and Y axes, and also contains the first and second amplifiers, an analog-to-digital converter (ADC), X,, Z axes, controller, memory block and information display device. The first, second and third gauges of the first three-component sensor are connected, respectively, with the first, second and third inputs of the first amplifier, the first, second and third meters of the second three-component sensor are connected, respectively, with the first, second and third inputs of the second amplifier, the outputs of the first and The second amplifiers are connected, respectively, to the first and second ADC inputs, the first controller output is connected to the memory unit, and the second output is connected to the information display device. Moreover, the device further comprises a unit for determining the magnitude and direction of the total magnetic field induction vector measured by the first three-component sensor, a unit for determining the magnitude and direction of the total magnetic field induction vector measured by the second three-component sensor, and a unit for determining the difference and angle between the full magnetic field induction vectors measured the first and second three-component sensors, the device for determining the difference of the values of magnetic field induction along the axes X, Υ, Z is made in the form of bl ka digital subtraction. The first ADC output is connected to the input of the digital subtraction unit, the output of which is connected to the first controller input, the input block determining the direction of the full magnetic induction vector by the first three-component sensor connected to the second output of the ADC, and the output of this block is connected to the first input of the difference and angle determining between the full vectors of the first and second three-component sensors, the input of the block for determining the total magnetic induction vector by the second three-component sensor is connected to the third output of the ADC, and the output This unit is connected to the second input of the unit for determining the difference and angle between the full vectors of the first and second three-component sensors, the output of which is connected to the second input of the controller.
Недостатками, раскрытого устройства для диагностики технического состояния металлических трубопроводов является большое количество отдельных блоков с кабельными связями, затрудняющими проведение полевых работ в условиях лесной и кустарниковой растительности. Отсутствует блок пространственной привязки.  The disadvantages of the disclosed device for diagnosing the technical condition of metal pipelines are a large number of separate blocks with cable connections, which make it difficult to carry out field work in conditions of forest and shrub vegetation. Missing spatial reference block.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ  DISCLOSURE OF USEFUL MODEL
Задачей заявленной полезной модели является разработка устройства магнитометрической диагностики, в котором отсутствуют кабельные соединения, значительно затрудняющие работу в условиях лесной и кустарниковой растительности, способного в полевых условиях осуществлять первичную математическую обработку данных, что позволяет визуализировать любые данные из массива измеряемых компонент поля в процессе производства измерений, вычислять и отображать полные вектора магнитной индукции в нескольких точках пространства, вносить комментарии и присоединять видео- и фотофайлы, получать точные координаты и присоединять их к каждому измерению, а также, управлять всеми режимами устройства в режиме удаленного доступа.. The objective of the claimed utility model is the development of a magnetometric diagnostics device, in which there are no cable connections that significantly impede work in the conditions of forest and shrub vegetation, field-capable primary mathematical processing of data, which allows visualizing any data from the array of measured field components during the measurement process, calculating and displaying the full magnetic induction vector at several points in space, making comments and attaching video and photo files, obtaining exact coordinates and connect them to each dimension, and also manage all device modes in remote access mode ..
Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерения.  The technical result of the utility model is to improve the measurement accuracy.
Указанный технический результат достигается за счет того, что магнитный дефектоскоп для диагностики подземных стальных трубопроводов содержит корпус, в котором расположены по крайней мере два магниторезистивных датчиков магнитного поля, каждый из которых содержит по три преобразователя магнитного поля, расположенных, соответственно, по осям координат X, Υ, Z, по крайней мере два усилителя входы которых связаны с соответствующими им магниторезистивными датчиками магнитного поля, выходы усилителей соединены с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход которого связан с входом блока беспроводной передачи данных. При этом блок беспроводной передачи данных выполнен с возможностью передачи данных магнитометрии на планшетный полевой компьютер с подключенным к нему блоком пространственной привязки. При этом планшетный полевой компьютер выполнен с возможностью обработки данных магнитометрии и передачи управляющих сигналов на блок беспроводной передачи данных, при этом по крайней мере два магниторезистивных датчиков магнитного поля расположены в корпусе на разной высоте.  This technical result is achieved due to the fact that the magnetic flaw detector for diagnostics of underground steel pipelines includes a housing in which at least two magnetoresistive magnetic field sensors are located, each of which contains three magnetic field transducers located, respectively, along the X coordinate axes, Υ, Z, at least two amplifiers whose inputs are connected to their respective magnetoresistive magnetic field sensors, the outputs of the amplifiers are connected to the input of the analog-digital p eobrazovatelya (ADC) whose output is connected to an input of a wireless data transmission block. At the same time, the wireless data transmission unit is configured to transfer magnetometry data to a tablet field computer with a spatial reference block connected to it. At the same time, the field tablet computer is capable of processing data of magnetometry and transmitting control signals to a wireless data transmission unit, with at least two magnetoresistive magnetic field sensors located in a housing at different heights.
Магниторезистивные датчики магнитного поля выполнены трехкомпонентными.  Magnetoresistive magnetic field sensors are made of three components.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Полезная модель будет более понятна из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:  The utility model will be more understandable from the description, which is not restrictive and is given with reference to the accompanying drawings, which depict:
Фиг. 1 - Структурная схема устройства.  FIG. 1 - Block diagram of the device.
1 - первый магниторезистивный датчик магнитного поля; 2 - второй магниторезистивный датчик магнитного поля; 3 - первый преобразователь магнитного поля 1 -го датчика; 4 - второй преобразователь магнитного поля 1 -го датчика; 5 - третий преобразователь магнитного поля 1-го датчика; 6 - первый преобразователь магнитного поля 2-го датчика; 7 - второй преобразователь магнитного поля 2-го датчика; 8 - третий преобразователь магнитного поля 2-го датчика; 9 - усилитель 1 -го датчика магнитного поля; 10 - усилитель 2-го датчика магнитного поля; 11 - АЦП; 12 - блок беспроводной передачи данных; 13 - полевой планшетный компьютер; 14 - блок пространственной привязки. ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1 - the first magnetoresistive magnetic field sensor; 2 - the second magnetoresistive magnetic field sensor; 3 - the first magnetic field transducer of the 1st sensor; 4 - the second transducer of the magnetic field of the 1st sensor; 5 - the third transducer of the magnetic field of the 1st sensor; 6 - the first magnetic field transducer of the 2nd sensor; 7 - the second transducer of the magnetic field of the 2nd sensor; 8 - the third transducer of the magnetic field of the 2nd sensor; 9 - amplifier of the 1st magnetic field sensor; 10 - amplifier of the 2nd magnetic field sensor; 11 - ADC; 12 — wireless data transmission unit; 13 - field tablet computer; 14 is a spatial reference block. IMPLEMENTATION OF THE USEFUL MODEL
Магнитный дефектоскоп для диагностики подземных стальных трубопроводов содержит корпус, в котором расположены по крайней мере два магниторезистивных датчиков магнитного поля (1 , 2), каждый из которых содержит по три преобразователя магнитного поля (3, 8), расположенных, соответственно, по осям координат X, Υ, Z, по крайней мере два усилителя (9, 10) входы которых связаны с соответствующими им магниторезистивными датчиками магнитного поля (1 , 2), выходы усилителей (9, 10) соединены с входом АЦП (11), выход которого связан с входом блока беспроводной передачи данных (12). При этом блок беспроводной передачи данных (12) выполнен с возможностью передачи данных магнитометрии на планшетный полевой компьютер (13) с подключенным к нему блоком пространственной привязки (14). При этом планшетный полевой компьютер (13) выполнен с возможностью обработки данных магнитометрии и передачи управляющих сигналов на блок беспроводной передачи данных (12), при этом по крайней мере два магниторезистивных датчиков магнитного поля (1 , 2) расположены в корпусе на разной высоте.  Magnetic flaw detector for diagnostics of underground steel pipelines contains a housing in which at least two magnetoresistive magnetic field sensors (1, 2) are located, each of which contains three magnetic field converters (3, 8) located, respectively, along the X coordinate axes , Υ, Z, at least two amplifiers (9, 10) whose inputs are connected to their respective magnetoresistive magnetic field sensors (1, 2), the outputs of the amplifiers (9, 10) are connected to the input of the ADC (11), the output of which is connected to wireless block input data problem (12). In this case, the wireless data transfer unit (12) is configured to transfer magnetometry data to a tablet field computer (13) with a spatial reference block (14) connected to it. At the same time, the field tablet computer (13) is configured to process the magnetometry data and transmit control signals to the wireless data transmission unit (12), with at least two magnetic resistance magnetic field sensors (1, 2) located in the housing at different heights.
Магниторезистивные датчики магнитного поля (1 , 2) выполнены трехкомпонентными.  Magnetoresistive magnetic field sensors (1, 2) are made of three components.
Устройство содержит от 2-х до 4-х трехкомпонентными магниторезистивными датчиками (1 , 2) магнитного поля.  The device contains from 2 to 4 three-component magnetoresistive sensors (1, 2) of the magnetic field.
В качестве блока пространственной привязки используют GPS-трекер, GPS- приемник, GNSS-система.  A GPS tracker, a GPS receiver, a GNSS system are used as a spatial reference block.
Устройство работает следующим образом.  The device works as follows.
Оператор перемещает устройство, закрепленное на нем, вдоль предполагаемой трассы залегания трубопровода. Магнитное поле трубопровода воспринимается трехкомпонентными магниторезистивными датчиками (1 , 2) магнитного поля, каждый из которых содержит по три преобразователя магнитного поля (3-8), расположенных ортогонально. В случае применения двух трехкомпонентных магниторезистивных датчиков (1 , 2) магнитного поля, они расположены в корпусе на разной высоте, что позволяет расположить их на разных уровнях по высоте относительно трубопровода. Корпус выполнен в виде цилиндра или прямоугольника, при этом трехкомпонентные магниторезистивные датчики (1 , 2) магнитного поля закреплены в верхней и нижней частях корпуса. Совокупность преобразователей (3,4,5) позволяет получить величину магнитного поля по трем координатам Χ,Υ,Ζ на более удаленном от трубопровода уровне, а совокупность преобразователей (6,7,8) - на уровне, более близком к трубопроводу. Трехкомпонентные магниторезистивные датчики (1 , 2) магнитного поля преобразуют магнитное поле в напряжение, пропорциональное величине магнитной индукции, которое подается на соответствующие каждому трехкомпонентные магниторезистивные датчики (1 , 2) магнитного поля усилители 9 и 10, а затем на АЦП (1 1 ), в котором происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой. Сигнал с АЦП (1 1 ) через блок беспроводной линии связи (12) поступает на полевой планшетный компьютер (13), работающий в программе «Vizor» и закрепленный на операторе. Наличие блока пространственной привязки (14), подключенного к планшетному компьютеру (13), позволяет определить положение оператора с устройством, перемещаемого вдоль трассы трубопровода. Программа полевого планшетного компьютера (13) обрабатывает цифровой сигнал с получением данных о величине и направлении полного вектора магнитной индукции, измеряемых каждым трехкомпонентным магниторезистивным датчиком (1 , 2) магнитного поля, данных о разности и угла между полными векторами индукции магнитного поля, а также данных о градиенте магнитной индукции по каждой отдельной оси - X, Υ, Z. The operator moves the device attached to it, along the proposed route of the pipeline. The magnetic field of the pipeline is perceived by three-component magnetoresistive sensors (1, 2) of the magnetic field, each of which contains three magnetic field converters (3-8) arranged orthogonally. In the case of using two three-component magnetoresistive sensors (1, 2) of the magnetic field, they are located in the case at different heights, which allows them to be located at different levels in height relative to the pipeline. The body is made in the form of a cylinder or a rectangle, while the three-component magnetoresistive sensors (1, 2) of the magnetic field are fixed in the upper and lower parts of the body. The set of transducers (3,4,5) allows to obtain the magnitude of the magnetic field in three coordinates Χ, Υ, Ζ at a level more distant from the pipeline, and the set of transducers (6,7,8) - at a level closer to the pipeline. Three-component magnetoresistive magnetic field sensors (1, 2) convert the magnetic field into a voltage proportional to the magnitude of the magnetic induction, which is fed to the three-component magnetic field resistance sensors (1, 2) of the magnetic field amplifiers 9 and 10, and then to the ADC (1 1), in which occurs convert analog signal to digital. The signal from the ADC (1 1) via the wireless link unit (12) is fed to the field tablet computer (13), working in the Vizor program and attached to the operator. The presence of the spatial reference block (14) connected to the tablet computer (13) allows determining the position of the operator with the device moving along the pipeline route. The field tablet computer program (13) processes the digital signal to obtain data on the magnitude and direction of the total magnetic induction vector measured by each three-component magnetoresistive sensor (1, 2) of the magnetic field, data on the difference and angle between the full magnetic field induction vectors, and data on the gradient of magnetic induction on each individual axis - X, Υ, Z.
В случае применения 4-х магниторезистивных датчиков, на одном конце корпуса закреплена штанга, концы которой выступают за габариты корпуса и на которых закреплены два дополнительных магниторезистивных датчиков. При перемещении корпуса дефектоскопа вдоль трассы трубопровода два магниторезистивных датчика находятся на разной высоте от оси трубопровода, а остальные два магниторезистивных датчиков - по разные стороны от оси трубопровода.  In the case of using 4 magnetoresistive sensors, a rod is fixed on one end of the body, the ends of which protrude beyond the dimensions of the body and on which two additional magnetoresistive sensors are fixed. When moving the flaw detector housing along the pipeline route, two magnetoresistive sensors are located at different heights from the pipeline axis, and the remaining two magnetoresistive sensors are on opposite sides of the pipeline axis.
Благодаря тому, что в данном устройстве при помощи магниторезистивных датчиков определяется не только градиент индукции магнитного поля по осям X, Υ, Z, но и определяется угол между полными векторами на различных уровнях от трубопровода и их разность, обеспечивается повышение точности измерения и возможность наиболее полно определить картину магнитного поля трубопровода и, соответственно, величину и форму флуктуации магнитного поля, которые связаны с различными повреждениями трубопровода, в том числе и с теми, которые не определяются только по градиенту индукции магнитного поля.  Due to the fact that in this device with the help of magnetoresistive sensors, not only the gradient of the magnetic field induction along the X, Υ, Z axes is determined, but also the angle between the full vectors at different levels from the pipeline and their difference is determined, the measurement accuracy is improved and the possibility determine the picture of the magnetic field of the pipeline and, accordingly, the magnitude and shape of the magnetic field fluctuations that are associated with various pipeline damage, including those that are not determined by ko along the gradient magnetic field.
Полевой планшетный компьютер кроме обработки сигналов позволяет подавать питание на датчики, отправлять сигнал на разрешение измерения, регулировать частоту опроса датчиков. Кроме того при проведении работ в зонах аномально низких или высоких температур, когда полевой планшетный компьютер может работать неустойчиво, предусмотрена бесконтактная передача данных с антенной системы на управляющий компьютер с помощью системы WI-FI. При этом инженер-геофизик может находиться в автомобиле на расстоянии до 100м от оператора, движущегося по трассе трубопровода The field tablet computer, in addition to signal processing, allows powering the sensors, sending a signal for measuring resolution, and adjusting the sensor sampling frequency. In addition, when working in areas of abnormally low or high temperatures, when the field tablet computer may operate unstable, contactless data transfer from the antenna system to the control computer using the WI-FI system is provided. At the same time, a geophysicist may be in a car at a distance of up to 100m from an operator moving along a pipeline route.
Применение в заявленном устройстве трехкомпонентных магниторезистивных датчиков магнитного поля позволяет повысить точность измерения за счет повышения частоты опроса применяемых датчиков, за счет снижения инерционности применяемых датчиков, обеспечивающих снижение шага измерения (при скорости оператора 0,5 м/с, шаг измерения снижается с 0,25 м до 1 ,7 см), что позволяет выявить точечные дефекты; исключить погрешность измерения из-за температурной зависимости (температурный дрейф нуля); повысить помехоустойчивость при электромагнитном загрязнении (например, ЛЭП); низкая остаточная намагниченность применяемых датчиков позволяет повысить точность показаний. The use of three-component magnetoresistive magnetic field sensors in the claimed device allows to increase the measurement accuracy by increasing the sampling frequency of the sensors used, by reducing the inertia of the sensors used, which reduce the measurement step (at an operator speed of 0.5 m / s, the measurement step decreases from 0.25 m to 1, 7 cm), which allows to identify point defects; eliminate the measurement error due to temperature dependence (temperature zero drift); increase noise immunity in electromagnetic pollution (for example, power lines); low residual magnetization of the sensors used allows to increase the accuracy of the readings.
Передача сигналов, обработанных в АЦП, позволяет повысить точность измерения за счет отсутствия проводов (между АЦП и средством обработки сигналов (полевой планшетный компьютер), что позволяет проходить через кустарники, высокую траву, не нарушаю передачу данных (за счет обрыва провода) на средство обработки сигналов.  The transmission of signals processed in the ADC, allows to increase the measurement accuracy due to the absence of wires (between the ADC and the signal processing facility (field tablet computer), which allows passing through bushes, tall grass, without disturbing data transmission (due to wire break) to the processing facility signals.
Полезная модель была раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать ограниченным по объему только ниже следующей формулой полезной модели.  The utility model was disclosed above with reference to a specific version of its implementation. For specialists may be obvious and other embodiments of the utility model, not changing its essence, as it is disclosed in the present description. Accordingly, the utility model should be considered limited in volume only below by the following formula of the utility model.

Claims

ФОРМУЛА FORMULA
1 . Магнитный дефектоскоп для диагностики подземных стальных трубопроводов, содержащий корпус, в котором расположены по крайней мере два магниторезистивных датчиков магнитного поля, каждый из которых содержит по три преобразователя магнитного поля, расположенных, соответственно, по осям координат X, Υ, Z, по крайней мере два усилителя входы которых связаны с соответствующими им магниторезистивными датчиками магнитного поля, выходы усилителей соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого связан с входом блока беспроводной передачи данных, при этом блок беспроводной передачи данных выполнен с возможностью передачи данных магнитометрии на планшетный полевой компьютер с подключенным к нему блоком пространственной привязки, при этом планшетный полевой компьютер выполнен с возможностью обработки данных магнитометрии и передачи управляющих сигналов на блок беспроводной передачи данных, при этом по крайней мере два магниторезистивных датчиков магнитного поля расположены в корпусе на разной высоте.  one . Magnetic flaw detector for diagnosing underground steel pipelines, comprising a housing in which at least two magnetoresistive magnetic field sensors are located, each of which contains three magnetic field transducers located, respectively, along the X,, Z axes, at least two amplifier inputs are connected to their respective magnetoresistive magnetic field sensors, the outputs of the amplifiers are connected to the input of an analog-digital converter, the output of which is connected to the input of a wireless one data transmission, while the wireless data transmission unit is configured to transfer magnetometry data to a tablet field computer with a spatial reference unit connected to it, while the tablet field computer is configured to process magnetometry data and transmit control signals to a wireless data transmission unit, with This at least two magnetoresistive magnetic field sensors are located in the housing at different heights.
2. Магнитный дефектоскоп по п. 1 , отличающийся тем, что магниторезистивные датчики магнитного поля выполнены трехкомпонентными.  2. Magnetic flaw detector according to Claim. 1, characterized in that the magnetoresistive magnetic field sensors are made of three components.
PCT/RU2018/050047 2017-07-13 2018-05-03 Magnetic flaw detector for diagnostics of underground steel pipelines WO2019013673A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123063 2017-07-13
RU2017123063 2017-07-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019013673A1 true WO2019013673A1 (en) 2019-01-17

Family

ID=65002659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/050047 WO2019013673A1 (en) 2017-07-13 2018-05-03 Magnetic flaw detector for diagnostics of underground steel pipelines

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019013673A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111024288A (en) * 2019-12-31 2020-04-17 西南交通大学 Method for detecting and evaluating residual stress of welding assembly of pipeline connecting head
CN111307031A (en) * 2020-03-16 2020-06-19 西南石油大学 Buried pipeline safety state monitoring and early warning method
CN111457252A (en) * 2020-06-01 2020-07-28 安徽理工大学 Gas pipeline leakage positioning method based on vibration waves
CN112834605A (en) * 2021-03-09 2021-05-25 马勇男 Steel cord fabric detection method
RU209914U1 (en) * 2021-07-28 2022-03-23 Общество с ограниченной ответственностью «Кибер Скан Технолоджи» Multi-element three-component fluxgate gradiometer with software-controlled base

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU138801U1 (en) * 2013-05-17 2014-03-27 Валерий Михайлович Саксон MAGNETIC DEFECTOSCOPE FOR THE CONTROL OF METAL PIPELINES
RU2525462C1 (en) * 2013-04-04 2014-08-20 Валерий Михайлович Саксон Device to diagnose technical condition of metal pipes
WO2016054345A1 (en) * 2014-10-01 2016-04-07 Sensor Networks, Inc. Asset-condition monitoring system
RU164969U1 (en) * 2016-03-27 2016-09-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Феникс" SENSOR ASSEMBLY FOR DIAGNOSTIC OF TECHNICAL CONDITION OF UNDERGROUND PIPELINES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525462C1 (en) * 2013-04-04 2014-08-20 Валерий Михайлович Саксон Device to diagnose technical condition of metal pipes
RU138801U1 (en) * 2013-05-17 2014-03-27 Валерий Михайлович Саксон MAGNETIC DEFECTOSCOPE FOR THE CONTROL OF METAL PIPELINES
WO2016054345A1 (en) * 2014-10-01 2016-04-07 Sensor Networks, Inc. Asset-condition monitoring system
RU164969U1 (en) * 2016-03-27 2016-09-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Феникс" SENSOR ASSEMBLY FOR DIAGNOSTIC OF TECHNICAL CONDITION OF UNDERGROUND PIPELINES

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111024288A (en) * 2019-12-31 2020-04-17 西南交通大学 Method for detecting and evaluating residual stress of welding assembly of pipeline connecting head
CN111307031A (en) * 2020-03-16 2020-06-19 西南石油大学 Buried pipeline safety state monitoring and early warning method
CN111307031B (en) * 2020-03-16 2020-11-10 西南石油大学 Buried pipeline safety state monitoring and early warning method
CN111457252A (en) * 2020-06-01 2020-07-28 安徽理工大学 Gas pipeline leakage positioning method based on vibration waves
CN112834605A (en) * 2021-03-09 2021-05-25 马勇男 Steel cord fabric detection method
CN112834605B (en) * 2021-03-09 2023-07-14 马勇男 Wirecord fabric detection method
RU209914U1 (en) * 2021-07-28 2022-03-23 Общество с ограниченной ответственностью «Кибер Скан Технолоджи» Multi-element three-component fluxgate gradiometer with software-controlled base

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019013673A1 (en) Magnetic flaw detector for diagnostics of underground steel pipelines
EP2820404B1 (en) Fault detection for pipelines
CN108254792B (en) Detection system, method, and medium for evaluating information of facility line
US20100102809A1 (en) Differential gradiometric magnetometer, system and method of use
RU2525462C1 (en) Device to diagnose technical condition of metal pipes
US11823330B2 (en) Detection device, detection method and detection program for linear structure
CN102712091A (en) Embedded arm strain sensors
CN107074509B (en) Swing arm gesture detection means
CN102621582A (en) Method for detecting positions of underground metal pipelines by aid of space vector method and device
US11487038B2 (en) Operating method of a metal detector capable of measuring target depth
AU2018301576A1 (en) Handheld three-dimensional ultrasound imaging system and method
CN109115147A (en) Full depth array inclinometer and method for measuring deep displacement
CN208780164U (en) Full depth array inclinometer
CN103344252B (en) A kind of Airborne Hyperspectral imaging system analysis of Positioning Error method
CN107089299B (en) A kind of measuring system and its measurement method of ship inclination angle
CN101368819A (en) Photoelectric measurement method for macrotype platform deflection
RU2504763C1 (en) Method and device for diagnostics of technical state of underground pipelines
CN205139080U (en) Detect magnetism detector of metal pipeline stress
CN105509871A (en) Self-calibration device and method applied to vibration sensor
RU2568232C2 (en) System for monitoring stress-strain state of main pipelines
RU176494U1 (en) MAGNETIC DEFECTOSCOPE FOR DIAGNOSTICS OF UNDERGROUND STEEL PIPELINES
RU2662246C1 (en) Measurement method of length of underground pipeline
RU2510500C1 (en) Method and device for diagnostics of buried pipeline
WO2016199872A1 (en) Corrosion control system and corrosion control method
CN207751437U (en) A kind of distributed strain measuring instrument based on coaxial cable Bragg sensor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18831596

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18831596

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1