способ определения расстояния до кабеля, расположенного в земле, и глубины его залегания

Формула изобретения

Способ определения расстояния до кабеля, расположенного в земле, и глубины его залегания, включающий подключение источника переменного тока к кабелю, определение примерной трассы прокладки кабеля, отличающийся тем, что измерение напряженности электромагнитного поля H_i на поверхности земли проводят на неизвестном расстоянии "у" от кабеля, перемещают датчик строго вертикально на известную высоту "а₂" над поверхностью земли и измеряют напряженность электромагнитного поля Н₂, перемещают датчик строго вертикально на известную высоту "а_з" над поверхностью земли и измеряют напряженность электромагнитного поля Н_з, расстояние "у" до кабеля и глубину залегания "h" кабеля определяют по соотношениям:



где r₁ - расстояние от оси кабеля до датчика,



H₁ - напряженность электромагнитного поля на поверхности земли,

Н₂, Н₃ - напряженности электромагнитного поля на высотах "а ₂" "а₃" над поверхностью земли соответственно,

"а₂", "а ₃" - высоты, на которые перемещают датчик строго вертикально.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ определения глубины залегания подземных сооружений, согласно которому выход генератора подключают к подземному сооружению, определяется трасса подземного сооружения, ось индукционной рамки поворачивают на угол 45 градусов к вертикальной плоскости, проходящей через кабель, отводят рамку в сторону от намеченной трассы. Расстояние от трассы подземного сооружения до зоны отсутствия ЭДС считают равным глубине залегания подземного сооружения [1].

Существует реализующее данный способ устройство для определения трассы и глубины залегания силовых электрических кабелей и подземных металлических коммуникаций [2]. Для определения глубины залегания коммуникации находят ось прохождения коммуникации и, поставив магнитную приемную антенну, представляющую собой катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником, по отношению к земле под углом 45 градусов, отходят от оси прохождения коммуникации перпендикулярно к ней до тех пор, пока сигнал будет минимальным. Расстояние от местоположения на поверхности земли оси коммуникации до места минимального сигнала равно глубине залегания коммуникации.

Известно также устройство «Кабелеискатель» [3]. В данном устройстве предложено поворачивать магнитную антенну на угол 63,435 градуса, при котором определение глубины залегания осуществляется при меньшем (по сравнению с предыдущим аналогом) удалении антенны от кабеля.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, описанный выше [1].

Недостатком известных способов является то, что процесс ориентирования катушек в пространстве значительно усложняет измерения, приводит к существенным временным и трудовым затратам и не позволяет получить достоверные результаты.

Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости и временных затрат при определении глубины залегания кабеля, возможность определения расстояния до расположенного в земле кабеля в горизонтальной плоскости.

Для достижения этой цели в предлагаемом способе определения расстояния до кабеля, расположенного в земле, и глубины его залегания, включающим подключение источника переменного тока к кабелю, определение примерной трассы прокладки кабеля, измерение напряженности электромагнитного поля H₁ на поверхности земли на неизвестном расстоянии "у" от кабеля, перемещение датчика строго вертикально на известную высоту "а₂" над поверхностью земли, измерение напряженности электромагнитного поля Н₂ , перемещение датчика строго вертикально на известную высоту "а₃" над поверхностью земли, измерение напряженности электромагнитного поля Н₃, расстояние "у" до кабеля и глубину залегания "h" кабеля определяют по соотношениям:

где r₁ - расстояние от оси кабеля до датчика,

H₁ - напряженность электромагнитного поля на поверхности земли,

Н₂, Н ₃ - напряженности электромагнитного поля на высотах "а ₂" "а₃" над поверхностью земли соответственно,

"а₂", "а ₃" - высоты, на которые перемещают датчик строго вертикально.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующая измерения по данному способу.

Устройство содержит датчик напряженности магнитного поля 1, блок вычисления модуля 2, измерительный прибор 3 и генератор 4, подключенный к кабелю 5.

Расстояние до кабеля и глубина залегания кабеля определяются следующим образом. При подключении генератора 4 к кабелю и расположении предлагаемого устройства на поверхности земли на расстоянии "у" от кабеля 5, расположенного на глубине "h", напряженность магнитного поля тока кабеля преобразуется датчиком напряженности магнитного поля 1 в напряжение U_x, U_y и U_z, которые подаются на вход блока вычисления модуля 2. На выходе блока вычисления модуля 2 появляется сигнал U₁, равный модулю напряжения , пропорционального напряженности магнитного поля H ₁. Этот сигнал подается на вход измерительного прибора 3. При расположении устройства на известной высоте "а ₃" над поверхностью земли на выходе блока вычисления модуля 2 появляется сигнал U₂, пропорциональный напряженности магнитного поля Н₃. Этот сигнал подается на вход измерительного прибора 3. При расположении устройства на известной высоте "а ₃" над поверхностью земли на выходе блока вычисления модуля 2 появляется сигнал U₃, пропорциональный напряженности магнитного поля Н₃. Этот сигнал подается на вход измерительного прибора 3.

Определение расстояния до кабеля и глубины его залегания производится следующим образом. Напряженность магнитного поля от тока в кабеле преобразуется датчиком напряженности магнитного поля в напряжение U с коэффициентом преобразования К, т.е.

U=KH.

Тогда при расположении датчика на поверхности земли напряжение на выходе датчика напряженности магнитного поля равно:

,

где I - ток в элементе заземляющего устройства,

r₁ - расстояние от оси кабеля до датчика напряженности магнитного поля 1, причем .

При расположении датчика на известной высоте "а₂" над поверхностью земли напряжение на выходе датчика напряженности магнитного поля равно:

,

где I - ток в кабеле,

h - глубина залегания кабеля,

а₂ - высота, на которую поднимают датчик над поверхностью земли,

у - расстояние до кабеля.

При расположении датчика на известной высоте "а_з" над поверхностью земли напряжение на выходе датчика напряженности магнитного поля равно:

,

где I - ток в кабеле,

h - глубина залегания кабеля,

а₃ - высота, на которую поднимают датчик над поверхностью земли,

у - расстояние до кабеля.

Откуда, приравняв токи, зная расстояния "а₂" и "а₃ ", находим

где r₁ - расстояние от оси кабеля до датчика,

H₁ - напряженность электромагнитного поля на поверхности земли,

Н₂, Н ₃ - напряженности электромагнитного поля на высотах "а ₂" "а₃" над поверхностью земли соответственно,

"a₂", "а ₃" - высоты, на которые перемещают датчик строго вертикально.

В данном способе производится три измерения, что позволяет определить расстояние до кабеля в горизонтальной плоскости и глубину его залегания. За счет отсутствия необходимости поворота катушек в пространстве на строго заданный угол повышается точность измерения и снижаются временные и трудовые затраты.

Источники информации

1. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. - М. - 1982.

2. Пат. 2046378 Российская Федерация, МПК⁷ G01V 3/11. Устройство для определения трассы и глубины залегания силовых электрических кабелей и подземных металлических коммуникаций. / Рябчиков В.И.; Прибылов В.И.

3. Пат. 2112317 Российская Федерация, МПК⁷ Н04В 3/34. Кабелеискатель. / Микиртичан Г.М.; Микиртичан А.Г.; Микиртичан Н.Г.