устройство для определения положения поисковой головки искателя

Классы МПК:G01V3/11 для обнаружения токопроводящих объектов, например огнестрельного оружия, кабелей или труб
Патентообладатель(и):Сергеев Сергей Сергеевич (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2008-03-04
публикация патента:

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. устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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:

устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

тогда устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

Из этих же треугольников имеем:

устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

или устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

Делая преобразования, получаем следующие формулы

устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

Формулы 1, 2, 3 позволяют определить угловую координату устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 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 tgустройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 =tgустройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 =0,03, что соответствует углу 3°30устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 , при таких углах можно принять с достаточной степенью точности Sinустройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 =tgустройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 , Sinустройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 =tgустройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 .

Тогда подставим значения Sinустройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 , Sinустройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 из формул 2, 3 в формулу (1), получим

устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

где с - скорость звука;

t - разность времени прихода сигнала от излучателя до приемников.

Следовательно, угловая координата устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 определяется из выражения

устройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243

При температуре окружающей среды, равной 15°С, скорость звука с равна 340 м/с. Если принять Б=20 см, то получим Sinустройство для определения положения поисковой головки искателя, патент № 2361243 =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, Т 3 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.

Класс G01V3/11 для обнаружения токопроводящих объектов, например огнестрельного оружия, кабелей или труб

способ и устройство обнаружения противопехотных взрывных устройств с контактно-проводными датчиками цели -  патент 2497155 (27.10.2013)
трассопоисковый приемник -  патент 2482517 (20.05.2013)
устройство обнаружения электропроводящих объектов на базе датчиков магнитного поля с частотным выходом -  патент 2472182 (10.01.2013)
трассопоисковый генератор сигналов -  патент 2463629 (10.10.2012)
измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды в мерном объеме -  патент 2460128 (27.08.2012)
способ локализации магнитного диполя -  патент 2456642 (20.07.2012)
экономичный металлоискатель -  патент 2455666 (10.07.2012)
способ и устройство обнаружения ферромагнитных объектов в воде -  патент 2444765 (10.03.2012)
устройство для возбуждения колебаний в подземных коммуникациях -  патент 2418309 (10.05.2011)
способ поверки приемных устройств для измерения глубины залегания подземных коммуникаций -  патент 2389045 (10.05.2010)
Наверх