Способ исследования дефектов трубопровода и устройство для его осуществления

Способ исследования дефектов трубопровода и устройство для его осуществления

Реферат

 

Использование: для внутритрубной дефектоскопии трубопроводов, в частности газопроводов. Сущность изобретения: способ основан на перемещении внутри трубопровода под давлением газа прибора с измерительной и регистрирующей аппаратурой. При осуществлении способа параллельно измеряют первичные параметры признаков дефектов материала трубы трубопровода, первичные параметры глубины заложения трубопровода и типа прилегающей к нему среды и параметры дефектов геометрических характеристик внутренней поверхности трубы. Параметры регистрируются в единой системе координат, которая определяется с помощью измерения скорости движения прибора. При измерении признаков дефектов материала трубы излучают импульсные ультразвуковые полигармонические колебания по средством контактных колесных датчиков, принимают эхосигналы в частностных диапазонах, соответствующих различным зонам по толщине трубы, определяют их частотные и фазовые характеристики. При определении глубины заложения трубопровода и типа прилегающей к нему среды зондируют его частотно-модулированными сигналами посредством контактного преобразователя, определяют импедансные характеристики нагрузки преобразователя. Для определения параметров геометрических характеристик трубы сканируют по окружности ультразвуковым лучом и по времени приема эхо-сигналов определяют расстояние до внутренней поверхности трубы. Устройство содержит датчики, установленные на приборе. Датчики соединены с измерительными каналами, определяющими вышеприведенные параметры. Выходы всех каналов подключены к регистратору. Синхронизацию работы устройства осуществляет блок управления. 2 с.п., 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретения относятся к техническим средствам внутритрубной дефектоскопии трубопроводов, в частности газопроводов.

Определение наличия и характеристик дефектов является сложной и актуальной задачей, решение которой должно обеспечить повышение безопасности, снижение стоимости эксплуатации трубопроводов и охрану окружающей среды. Поэтому данной проблеме уделяется достаточное внимание.

Первоначально и преимущественно до настоящего времени для диагностики трубопроводов использовались магнитные способы контроля, однако они надежно обнаруживают и измеряют только коррозионные дефекты с резкими границами стальных труб. К другим видам немагнитных материалов, коррозии и дефектам они малоэффективны. Поэтому эти способы имеют ограниченную область применения, низкую надежность обнаружения большинства реальных дефектов и предотвращения аварий.

Известен способ ультразвукового контроля физико-механических свойств материалов по авт.св.N 845080.Однако данный способ не может дать достаточной надежности при измерениях дефектов труб с быстро перемещающегося устройства, т. к. он использует отношение амплитуд, прошедших через материал двух типов ультразвуковых волн.

Для получения информации о наличии и характеристиках дефектов трубопроводов необходимо ввести в исследуемую среду акустическую энергию, а затем принять и проанализировать эхосигналы от дефектов. Так как устройство дефектоскопии движется в среде, для ввода акустическое энергии возможны два способа. Один из них для ввода колебаний в металл трубы использует водную среду, при этом устройство дефектоскопии движется в водной пробке между двумя поршнями; во втором способе неподвижные акустические преобразователи располагаются внутри полого колеса с жидкостью катящегося по внутренней поверхности трубопровода.

Первый вариант реализован в устройстве "Ultrascan" фирмы "Pipetronix GmbH" /Германия/ описан в книге "Современные достижения в области диагностики трубопроводов в СССР и за рубежом". Доклады, Ялта, 1991г. стр.210. Технические решения защищены заявка ФРГ N 3638936, с приоритетом 14.11.86г. "Способ и устройство быстрого обнаружения коррозионных дефектов",эхосигналы от дефектов труб принимаются акустическими преобразователями, расположенными на устройстве дефектоскопии по всей окружности трубы, и затем по амплитуде и времени запаздывания эхосигнала судят о наличии и характеристиках дефектов. Обработка информации в основном осуществляется в базовых условиях. Данный способ не позволяет обнаруживать все возможные дефекты трубопроводов, отсутствует накопление информациии от дефектов, что снижает достоверность контроля, отсутствует информация о характеристиках внешней среды, окружающей трубопровод. Допустимая рабочая скорость снижает производительность трубопровода, а формирование водной пробки занимает 10-15 ч.

Известен также способ для сбора и обработки данных о дефектах труб по Европейскому патенту N 471223 с приоритетом 13.08.90г. В данном способе принимаются аналоговые сигналы от контролируемой трубы, выбираются максимальные и минимальные, которые затем записываются для анализа оператором. Недостатки данного способа такие же, как в предыдущем случае.

Основные аналоги заявляемого устройства исследования дефектов трубопровода следующие.

Ультразвуковые устройства с неконтактными датчиками описаны в патенте США N 4641529, приоритет от 12.04.84г. и заявке ФРГ N 3638936.

Устройство для контроля трубопровода по патенту США N 4641529 содержит носитель, который передвигается по трубопроводу. Некоторые ультразвуковые преобразователи, установленные на носителе, служат для излучения и приема ультразвуковых колебаний. Данное устройство может обнаруживать коррозионные дефекты только на внутренней поверхности трубы.

Устройство, описанное в заявке ФРГ N 3638936, содержит ультразвуковые преобразователи, установленные по окружности носителя и зондирующие трубопровод через водную среду. В канале обработки выделяется амплитудная составляющая сигнала, которая затем регистрируется. Недостатки устройства вытекают из недостатков способа, которые обсуждались выше.

Среди устройств, использующих контактные ультразвуковые датчики, можно отметить следующие.

Устройство по патенту США N 5024093 с приоритетом 02.03.90г. для определения трещин и разрывов содержит датчик, который может передвигаться по поверхности. Ультразвуковой преобразователь датчика состоит из отдельных элементов, благодаря чему формируется сканирующий ультразвуковой луч. Для определения трещин производится амплитудная обработка сигналов, причем отображение на экране дисплея осуществляется после обработки эхо-сигналов в цифровом процессоре.

Использованный в устройстве датчик по своей конструкции не предназначен для работы внутри трубопровода. Кроме того, обработка предназначена для определения разрывов амплитудным методом, что не позволяет обеспечить стабильность контроля прибором в условиях неровных стенок трубопровода.

Известно устройство, позволяющее проводить измерения дефектов трубопроводов с помощью ультразвуковых датчиков, перемещающихся путем качения по внутренней стенке трубы /заявка Великобритании N 2048496, приоритет 28.02.79г. /. Ультразвуковой преобразователь установлен неподвижно внутри полого колеса датчика, заполненного жидкостью. В заявке рассматриваются механизмы установки датчиков и не приводятся сведения об устройстве обработки сигналов.

Наиболее близкие технические решения для способа и устройства описаны в рекламном материале фирмы "British Gas".

Способ исследования дефектов трубопровода основан на перемещении внутри трубопровода под давлением газа прибора с измерительной и регистрирующей аппаратурой.

Излучение звуковых колебаний и прием эхо-сигналов производятся ультразвуковым преобразователем, установленным неподвижно на оси полого колеса, заполненного жидкостью. Ультразвуковые колебания распространяются от каждого датчика по окружности трубы по часовой стрелки. Обработка эхо-сигнала от дефектов производится в реальном времени, до оптимального набора параметров, которые регистрируются ботовым магнитофоном.

Устройство по способу содержит носитель с установленными на нем колесными датчиками. Каждый датчик содержит ультразвуковые преобразователи, установленные неподвижно внутри колеса, катящегося по внутренней стенке трубопровода. Преобразователи направлены в разные стороны по окружности. На носителе установлена измерительная и регистрирующая аппаратура.

К недостаткам как способа, так и устройства можно отнести следующее: нет возможности измерять глубину залегания трубопровода и характеристику окружающей трубопровод среды; не измеряются геометрические параметры трубопровода; так как эхо-сигналы от дефекта регистрируются только за один цикл измерения, без накопления; при применении амплитудных методов обработки в измерения вносятся искажения из-за неравномерности контакта датчиков с внутренней поверхностью трубопровода.

Предлагаемый способ и устройство свободны от вышеуказанных недостатков.

Способ имеет следующие общие с прототипом признаки. Внутри трубы трубопровода перемещают прибор за счет давления газа. В материале трубы возбуждают ультразвуковые колебания с помощью преобразователей, расположенных внутри колесных датчиков, которые катятся по внутренней поверхности трубы при движении прибора. Затем проводят первичную обработку эхо-сигналов от дефектных участков трубы и регистрируют полученные параметры.

По изобретению в способе дополнительно параллельно измеряют следующие параметры: первичные параметры признаков дефектов материала трубы трубопровода; глубины заложения трубопровода и типа прилегающей к нему среды; дефектов геометрических характеристик внутренней поверхности трубы трубопровода.

Определяя пройденный путь и скорость движения прибора в трубопроводе, формируют систему пространственно-временных координат, связанную с положением прибора в определенные моменты времени.

Первичные параметры признаков дефектов материала трубы трубопровода определяют, возбуждая цилиндрическую оболочку трубы импульсными ультразвуковыми полигармоническими колебаниями с помощью преобразователей, расположенных внутри контактирующих с внутренней поверхностью трубы колесными датчиками. Принимают эхо-сигналы от дефектных участков в частотных диапазонах, которые соответствуют различным зонам по толщине трубы. Это происходит потому, что волны различных частот в цилиндрической оболочке трубы распространяются на различную глубину материала трубы. При этом возбуждаются волны Рэлея и Лэмба, что позволяет определять первичные признаки дефектов как по толщине трубы, так и в приповерхностном слое.

При определении признаков дефектов материала трубы принятые эхо-сигналы нормируют, т. е. отстраиваются от амплитудных характеристик. Эта операция в сочетании с последующим определением их частотных и фазовых характеристик позволяет исключить погрешности измерения, связанные с неравномерностью контакта колесных датчиков с внутренней поверхностью трубы при движении, что приводит к паразитной амплитудной модуляции. В частотные и фазовые параметры неравномерность контакта вносит меньшие погрешности. Дефекты материала, определяемые таким способом /трещины, различные виды коррозии, разрывы/, определяются с накоплением по зонам, что позволяет судить о глубине проникновения дефекта.

При определении параметров глубины заложения трубопровода и типа прилегающей к нему среды зондируют трубопровод с помощью контактного преобразователя, который возбуждает волны, распространяющиеся по нормали к цилиндрической образующей трубы и проникающие в среду, окружающую трубопровод. При этом используют частотно-модулированные звуковые колебания. Сравнивая фазы излучаемого и принимаемого сигналов на разных частотах при определении импедансных характеристик нагрузки преобразователя, определяют первичные параметры, которые позволяют при вторичной обработке судить о глубине заложения трубопровода, и типе среды, которая находится снаружи трубопровода.

Для определения параметров геометрических характеристик внутренней поверхности трубы сканируют по кругу через газовую среду по крайней мере одним ультразвуковым направленным импульсным лучом от преобразователя,находящегося на оси прибора. По времени прихода эхо-сигналов от внутренней поверхности трубы определяют расстояние. Искажение геометрических характеристик может быть вызвано вмятинами, изломом трубопровода, осадкой окружающей породы и т. д.

Регистрация параметров состояния трубопровода и окружающей трубопровод среды в одних пространственно-временных координатах позволяет определять состояние трубопровода комплексно, не только выявляя дефекты, но и устанавливая в некоторых случаях их причины.

Частные случаи выполнения способа заключаются в следующем. При измерении первичных параметров признаков дефектов материала трубы оболочку возбуждают вдоль образующей и по окружности. Для определения произвольно ориентированных дефектов прием эхо-сигналов ведут также с направлений по образующей и по окружности. Данные признаки позволяют получать первичные признаки от дефектов вне зависимости от их ориентации.

Кроме того, для локализации дефектов материалов по толщине стенки трубы используют /после нормирования эхо-сигналов/ амплитудно-частотные характеристики. Для определения /идентификации/ характера дефектов используют фазовые характеристики совокупности гармонических составляющих эхо-сигналов для различных зон по длине и толщине трубы.

При определении глубины заложения трубопровода и типа прилегающей к нему среды возбуждают линейно-частотно-модулированные колебания в диапазоне 200500 Гц.

Излучение полигармонических сигналов позволяет оценить характеристики внутренней поверхности трубы путем измерения фазовых характеристик. Эти измерения способствуют обнаружению различных отложений внутри трубы типа газовых гидратов.

Систему пространственно-временных координат обнаруженных признаков дефектов формируют путем измерения пройденного пути и скорости движения прибора, последующего формирования зон разрешения по длине и окружности трубопровода и прилегающей к нему среды и соотнесения временного прихода эхо-сигналов с пространственными зонами разрешения.

Зоны разрешения по толщине трубы формируют путем соотнесения измеренных частот эхо-сигналов с зонами распространения колебаний соответствующих частот.

При этом соотнесение полученных в результате измерений параметров с системой координат производят путем записи измеренных параметров с одновременным указанием времени прихода эхо-сигналов и координат соответствующих пространственных зон разрешения.

Кроме этого, отнесение параметров дефектов материала трубы к определенным пространственным зонам разрешения и соответствующую запись осуществляют после усреднения по нескольким измерениям, полученным в процессе перемещения прибора. Усреднение по нескольким измерениям возможно, так как оболочку трубы возбуждают не только по окружности, но и по образующей, что позволяет от одного и того же дефекта получать эхо-сигналы в течение нескольких циклов излучения. Такое усреднение позволяет повысить достоверность измерений и классификации типов дефектов.

Все признаки способа направлены на повышение надежности обнаружения аварийно-опасных видов изменения состояния трубопровода от различных видов коррозии, трещин произвольной ориентации, нарушений изоляции, оголения трубопровода и его деформации и т.д.

Одновременное измерение первичных параметров признаков дефектов материалов трубы в различных зонах по толщине, дефектов геометрических характеристик внутренней поверхности и глубины заложения трубопровода, типа прилегающей к нему среды и регистрация измеренных параметров в одной системе координат позволяют при вторичной обработке: установить большее по сравнению с прототипом число дефектов как собственно трубы, так и изоляции; оценить состояние и тип окружающей трубопровод среды; определить причины возникновения тех или иных аварийно-опасных дефектов состояния трубы за счет использования информации об окружающей трубопровод среде.

При осуществлении данного способа удовлетворяются противоречивые, но необходимые для диагностики трубопровода требования.

С одной стороны, увеличение числа измеряемых параметров способствует повышению надежности диагностирования. С другой стороны, тем большие требования предъявляются к объему памяти регистратора.

Данное противоречие в значительной мере разрешается в данном способе, так как регистрируются только первичные параметры дефектов, регистрация ложных срабатываний из-за различных помех, в том числе и неравномерности прилегания датчиков снижаются за счет нормировки сигналов по амплитуде и применения при текущей обработке сигналов операций усреднения в виде поциклового накопления.

Новые свойства, которыми обладает способ измерения и регистрации данных для определения дефектов трубопровода, сводятся к сследующему: при измерении основных параметров используются неамплитудные характеристики эхо-сигналов, что позволяет снизить влияние на результаты измерений неравномерностей внутренней поверхности трубопровода при движении датчиков; применение полигармонических сигналов в сочетании с селективным приемом эхо-сигналов в частотных диапазонах позволяет осуществить локализацию дефектов по толщине трубы; возбуждение оболочки трубы вдоль образующей и по окружности позволяет более достоверно обнаруживать произвольно ориетированные трещины, разрывы, коррозионные участки и другие дефекты; за счет возбуждения оболочки трубы вдоль образующей возможно получение эхо-сигналов от дефекта в нескольких циклах излучения с последующим усреднением полученных параметров, что позволяет повысить достоверность из счет повышения помехоустойчивости; измерение параметров окружающей трубопровод среды, геометрических характеристик позволяют оценить причины дефектов трубы в единых координатах, позволяют оценить причины возникновения того или иного аварийно-опасного состояния трубопровода.

Можно утверждать, что способ обладает новизной и соответствует критерию "изобретательский уровень".

Устройство измерения и сбора данных для определения дефектов трубопровода имеет следующие с прототипом признаки.

Устройство содержит носитель с возможностью перемещения под давлением газа внутри трубопровода в продольном направлении, установленные на нем датчики, измерительную и регистрирующую аппаратуру. Каждый датчик содержит ультразвуковой преобразователь, установленный неподвижно внутри звукопрозрачного колеса с жидкостью, способного катится вдоль внутренней поверхности трубы.

Устройство от прототипа отличается следующими признаками.

Устройство включает канал первичных параметров признаков дефектов материала трубы; канал первичных параметров глубины заложения трубопровода и типа прилегающей к нему среды; канал первичных параметров дефектов геометрических характеристик внутренней поверхности трубы и канал измерения текущей скорости и продольных координат. Выходы каждого канала подсоединены к регистратору. Блок управления обеспечивает синхронную работу всего устройства.

Канал первичных параметров признаков дефектов материалов трубы содержит ультразвуковые преобразователи колесных датчиков, подключенные к входам коммутатора. Передающий второй выход коммутатора через усилитель мощности соединен с блоком формирования сигнала, а первый выход коммутатора подключен к выходу усилителя- ограничителя. Выход усилителя-ограничителя через блок частотных фильтров подключен к блоку амплитудного детектирования и блоку ограничителей, выход первого непосредственно, а выход второго через первых блок фазовой обработки подключены к соответствующим входам блоков поциклового накопления фазовых и частотных параметров, выходы которых подключены к соответствующим входам первого оперативного запоминающего устройства /ОЗУ/.

С помощью колесных датчиков этого канала возбуждаю цилиндрическую оболочку трубы ультразвуковыми полигармоническими импульсными колебаниями.

Затем усиленные и ограниченные по амплитуде сигналы разделяются по частотным диапазонам, соответствующих различным зонам по толщине трубы. Сигналы каждой зоны в одном канале детектируют и обрабатывают в блоке поциклового накопления. В другом канале сигналы каждой зоны ограничивают и подвергают фазовой обработке, чтобы затем также обработать в другом блоке поциклового накопления. Результаты накопления после сравнения с порогом записываются в первом ОЗУ с указанием кода соответствующего частотного канала.

Канал первичных параметров глубины заложения трубопровода и типа прилегающей к нему среды содержит датчик звуковых колебаний, установленный на носителе с возможностью контакта с внутренней поверхностью трубы трубопровода. Датчик подcоединен своим входом к выходу генератора частотно-модулированного сигнала, а выходом к одному входу измерителя фазы, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора частотно-модулированного сигнала, а выходом к одному входу измерителя фазы. Второй вход измерителя фазы соединен с вторым входом генератора частотно-модулированного сигнала и входом преобразователя периода сигнала в код. Выход измерителя фазы подсоединен через блок управления записью к управляющему входу второго ОЗУ, выход преобразователя периода сигнала в код подключены к входу второго ОЗУ.

В данном канале звуковой контактный датчик зондирует трубопровод частотно-модулированными звуковыми колебаниями. В измерителе фазы сравнивается фаза излучаемого и принимаемого сигналов, данные о частоте сигнала в момент изменения фазы и значение разности фаз регистрируются во втором ОЗУ с помощью блока управления. Эти данные при вторичной обработке позволяют судить о глубине заложения трубопровода и типе прилегающей к нему среды.

Канал первичных параметров дефектов геометрических характеристик внутренней поверхности трубы содержит акустическую антенну, установленную на оси носителя, с устройством сканирования луча, направленного на внутреннюю поверхность трубы.

Вход антенны для возбуждения ультразвуковых колебаний подключен через усилитель мощности к блоку формирования сигнала. Выход антенны через усилитель подсоединен к входу блока амплитудного детектирования. Выход второго блока амплитудного детектирования через измеритель времени запаздывания аналого-цифрового преобразователя /АЦП/ подключен к входу третьего ОЗУ.

С помощью антенны, находящейся на оси прибора, сканируют узким лучом по окружности через газовую среду по внутренней поверхности трубы. Принятые эхо-сигналы усиливают, определяют время их запаздывания относительно посылки, преобразуют в цифровую форму и записывают в четвертое ОЗУ с указанием кода текущих угловых координат.

Канал измерения текущей скорости и продольных координат содержит датчик скорости, выход которого подключен к входу четвертого ОЗУ и первому входу блока вычисления координат. Выход блока вычисления координат соединен с входом пятого ОЗУ.

Датчик скорости измеряет текущее значение скорости движения прибора, которое непосредственно записывается в четвертое ОЗУ для дальнейшей регистрации и также обрабатывается в блоке вычисления координат совместно со значениями времени для определения координат движения прибора. Затем эти значения записываются в пятое ОЗУ.

Выходы первого, второго, третьего и пятого ОЗУ каналов подсоединены к регистратору для записи значений измеренных параметров в процессе движения прибора. Эти параметры используются во вторичной обработке для обнаружения аварийно-опасных видов изменения состояния трубопровода.

Управление устройством осуществляется блоком управления, причем выход четвертого ОЗУ соединен с входом блока управления, выходы которого подсоединены к шине управления. К этой шине подсоединены управляющие входы всех блоков формирования сигнала, блоков поциклового и ОЗУ, а также генератора частотно-модулированного сигнала, блока управления записью, сканирующей антенны, измерителя, АЦП, блока вычисления координат.

Устройство, осуществляющее вышерассмотренный способ, также повышает надежность обнаружения аварийно-опасных видов изменения состояния трубопровода.

Этот технический результат достигается, с одной стороны, за счет измерения новых, не применявшихся раньше для исследования трубопроводов, параметров, с другой стороны, записи этих параметров в одной системе координат. Свойства устройства аналогичны вышерассмотренным свойствам способа, что позволяет утверждать, что он обладает новизной и соответствует критерию "изобретательский уровень".

Частные случаи выполнения устройства заключаются в следующем. Каждый блок фазовой обработки состоит из отдельных каналов. Каждый канал содержит блок выделения разностной частоты, имеющий два входа. Первый подключен к первому входу фазового детектора. Выход блока выделения разностной частоты через умножитель подключен к второму входу фазового детектора. Входы блока выделения разностной частоты являются входами блока фазовой обработки. Выход фазового детектора является выходом блока.

Блок поциклового накопления содержит блок стробирования, вход которого является входом блока. Выходы блока стробирования через АЦП подключены к входам мультиплексора. Выходы мультиплесора подключены к входам вычислителя, выходы которого связаны через блок пороговых устройств с входами схемы ИЛИ. Входы вычислителя и схема ИЛИ являются выходами блока.

Вычислитель содержит стековый регистр, вход которого является входом вычислителя. Выход стекового регистра подключен к второму входу блока разности, первый вход которого подключен к входу стекового регистра. Выход блока разности соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через регистр задержки соединен с выходом сумматора. Сумматор также подключен к входу порогового устройства, выходы которого являются выходами блока поциклового накопления.

При применении полигармонических сигналов в канале первичных параметров дефектов геометрических характеристик внутренней поверхности трубы между предварительным усилителем и блоком амплитудного детектирования включен блок частотных фильтров. К выходу последнего подключены также последовательно соединенные дополнительные блоки ограничения, блок фазовой обработки, АЦП и ОЗУ, выход которого соединен с дополнительным входом регистратора. Управляющие входы АЦП и ОЗУ подключены к шине управления.

Введение дополнительного фазового канала в сочетании с полигармоническими сигналами позволяет также определять отложения в трубе, отличая их от вмятин трубы.

Блок управления записью содержит два пороговых устройства, входы которых объединены и являются входом блока, а выходы подсоединены к S входам соответствующих RS-триггеров. Выходы каждого из триггеров подсоединены к входам схемы. R-входы триггеров подсоединены к портам шины управления.

Блок управления содержит первый и второй вычислители. Первый вход первого вычислителя подсоединен к выходу преобразователя периода в код и к первому входу второго вычислителя. Второй вход первого вычислителя подсоединен к выходу первого запоминающего устройства, вход которого является входом блока управления. Третий вход вычислителя подсоединен к выходу счетчика. Выход первого вычислителя подсоединен к второму входу второго вычислителя выход которого связан с входом второго ОЗУ и входом компаратора Выход компаратора соединен с установочным входом счетчика. Выход блока синхронизации связан с управляющим входом первого запоминающего устройства, счетным входом счетчика. Выходы второго вычислителя, второго ОЗУ и блока синхронизации подсоединены к шине управления.

На фиг. 1 представлена схема общей компоновки устройства; на фиг. 2 - обобщенная структурная схема; на фиг. 3 структурная схема устройства; на фиг. 4 структурная схема канала текущей скорости и продольных координат; на фиг. 5 схема блока поциклового накопления; на фиг. 6 блок вычислителя; на фиг. 7 вариант выполнения канала первичных параметров дефектов геометрических характеристик трубы; на фиг. 8 блок фазовой обработки; на фиг. 9 раскрыт блок управления записью; на фиг. 10 блок управления; на фиг. 11 -схема возбуждения оболочки трубы; на фиг. 12 временная диаграмма принципа формирования системы координат; на фиг. 13 схема формирования частотного блока синхронизации.

Устройство /фиг.1/ содержит носители аппаратуры 1 и 2, соединенные между собой и перемещающиеся внутри трубопровода 3 под давлением транспортируемого продукта, в частности газа. На одном из носителей 2 установлены колесные датчики 4 и 5, содержащие ультразвуковые 4 и звуковой 5 преобразователи. На одном из носителей 1 по его оси установлена цилиндрическая акустическая антенна 6. Колесные датчики 4 и 5 катятся по внутренней поверхности трубопровода 3 и контактируют с ней, антенна 6 трубы не касается.

Устройство /фиг. 2/ состоит из канала 7 первичных параметров признаков дефектов материала трубы, канала 8 первичных параметров глубины заложения трубопровода и типа прилегающей к нему внешней среды, канала 9 параметров дефектов геометрической формы внутренней поверхности трубопровода /фиг.3/, канала 10 /фиг. 4/ измерения текущей скорости устройства и определения координат дефектов, регистратора 11 блока управления 12 /фиг.10/.

В канале 7 первичных параметров признаков дефектов материала трубы /фиг. 3/ ультразвуковые преобразователи колесных датчиков /КДУ/ 4 подключены к входам коммутатора /К/13, который через усилитель-ограничитель /УО/ 14 соединен по выходу с блоком частотных фильтров /ЧФ/ 15. Второй выход коммутатора 13 через усилитель мощности 16 соединен с блоком формирования сигнала /БФС/17, управляемый от блока управления 12. Выход блока частотных фильтров 15 подключен к первому блоку амплитудного детектирования /АД/18 и блоку ограничения /О/19. Первый блок амплитудного детектирования 18 подключен к блоку поциклового накопления частотных параметров /НЧП/20. Блок ограничения 19 через блок фазовой обработки /БФО/21 подключен к блоку поциклового накопления фазовых параметров /НФП/ 22. Выходы блоков 20 и 22 подключены к первому ОЗУ₁ 23. Блоки 20, 22 и 23 управляются блоком управления 12, а выход ОЗУ₁ 23 подключен к регистратору 11.

Канал 8 первичных параметров глубины заложения трубопровода и типа прилегающей к нему среды /фиг. 3/ содержит колесный датчик звуковых колебаний /КДЗ/ 5, подсоединенный входом к выходу генератора частотно-модулированного сигнала /ЧМС/24, а выходом к одному входу измерителя фазы 25. Второй вход измерителя фазы 25 связан со вторым выходом генератора частотно-модулированного сигнала 24, который подключен также к входу преобразователя периода сигнала в код /ППС/26. Измеритель фазы 25 через блок управления записью /БУЗ/27 подключен к управляющему входу второго ОЗУ₂ 28. Выход преобразователя 26 подключен к входу ОЗУ₂ 28. Выход 28 подключен к регистратору 11.

Канал 9 параметров дефектов геометрических характеристик внутренней поверхности трубы /фиг. 3/ содержит цилиндрическую сканирующую узконаправленную акустическую антенну /АА/ 6, вход которой подключен к усилителю мощности /УМ/29, а последний к блоку формирования сигнала /БФС/ 30. Выход антенны 6 через усилитель /У/ 31 подсоединен последовательно к второму блоку амплитудного детектирования /АД/32, измерителю времени запаздывания /ИВЗ/33, аналого-цифровому преобразователю /АЦП/34 и третьему оперативно-запоминающему устройству /ОЗУ₃/ 35. Выходы всех вышеперечисленных ОЗУ подсоединены к соответствующим входам регистратора 11, к особому входу подключен также выходам регистратора 11, к особому входу подключен также выход сигналов текущего углового положения дефектов.

Канал 10 измерения текущей скорости и продольных координат /фиг. 4/ содержит датчик скорости /ДС/36 /акустический или механический/, подключенный к входу четвертого ОЗУ₄ 37 и входу блока вычисления координат /БВК/38, выходом подключенного к входу пятого ОЗУ₅ также подключен к регистратору 11. Выход ОЗУ₄ 37 соединен с блоком управления 12. Выходы блока управления 12 через шину управления соединены с управляющими входами блоков формирования сигнала 17, 30 генератора чистотно-модулированного сигнала 24, преобразователя периода сигнала в код 26, блоков поциклового накопления 20, 22, ОЗУ 23, 28, 35, 37, 39, блока управления записью 27, акустической антенны 6, измерителя 33, АЦП 34, блока вычисления координат 38.

Блоки поциклового накопления 20, 22 /фиг. 5/ содержат блок стробирования 40, который подключен через многоканальный АЦП 41 к мультиплексору 42, выходы которого соединены со входами вычислителя 43. Выходы вычислителя 43 соединены через блок пороговых устройств 44 с входами схемы ИЛИ 45. Вычислитель 43 /фиг. 6/ состоит из стекового регистра /СР/46, подключенного к блоку разности 47. Выход блока разности /БР/ 46, в котором вычисляется разность S-m, где m среднее значение суммарного содержимого регистра 46, где n число ячеек регистра 46, S_i содержание i -й ячейки, соединен с сумматором /С/ 48, который через регистр задержки 49 /РЗ/ подключен к своему второму входу.

В частном варианте выполнения канала 9 /фиг. 7/ между усилителем 31 и вторым блоком амплитудного детектирования 32 введен блок частотных фильтров 50, к выходу которого подключен второй блок амплитудного детектирования 32, а также последовательно соединенные блок ограничения 51, блок фазовой обработки 52, АЦП 53 и шестого ОЗУ 54, которое связано с регистратором 11.

Блок фазовой обработки 21, 52 /фиг. 8/ содержит блоки выделения разностной частоты /ВРЧ/ 55, умножитель/У/ 56 и фазовый детектор /ФД/57.

Блок управления записью 27 /фиг. 9/ содержит два пороговых устройства /ПУ/ 58, 59, их выходы подсоединены к триггерам /Тр/ 60, 61, а выходы последних подключены к логической схеме И 62.

Блок управления 12 /фиг. 9/ содержит преобразователь 69 периода Тц в код первый 63 /в t^*/ и второй 64 /В/ Тц t^*/ / вычислители. Первый вычислитель 63 подключен к первому запоминающему устройству 65 /регистр скорости V/ и входу второго вычислителя 64. Другой вход вычислителя 63 соединен со счетчиком числа тактов /периодов Тц/ 66. Вычислитель 63 выполняет операцию где n число циклов, сосчитанное счетчиком 66, с скорость звука в трубе. Вычислить 64 выполняет операцию Тц t^*. Выход второго вычислителя 64 соединен с цифровым компаратором /ЦК/67, выполняющим операцию D < t_nгде t_n пороговое значение, и с ОЗУ₇ 68. Компаратор 67 связан также со счетчиком 66. Второе запоминающее устройство 69 связано со входами вычислителей 63, 64. Блок синхронизации 70 /таймер/ соединен с первым запоминающим устройством 65 и счетчиком 66.

Способ исследования дефектов трубопровода осуществляется ледующим образом.

Прибор перемещается внутри трубы 3 /фиг. 1 / под давлением газа. На одном носителе 2 колесные датчики 4 перемещаются вдоль внутренней поверхности трубы 3. Датчики 4 канала 7 первичных параметров признаков дефектов материала трубы /фиг. 3/ возбуждают цилиндрическую оболочку трубы 3 импульсными полигармоническими сигналами, формируемые блоком 17 и усилителем мощности 16. Возбуждение оболочки происходит на нескольких частотах. Возникающие в оболочке волны Рэлея Лэмба различной длины волны распространяются в приповерхностном слое и глубинных слоях, причем слой распространения колебаний зависит от длины волны.

Принимаемые импульсные эхо-сигналы датчиками 4, входы которых подключаются коммутатором 13, усиливаются и ограничиваются по амплитуде усилителем-ограничителем 14 и разделяются блоком частотных фильтров 15 на сигналы от дефектных участков трубы различных частотных диапазонов. Такое разделение обеспечивает селекцию признаков дефектов материала по различным зонам по толщине трубы. При этом отстройка от амплитуды эхо-сигналов путем ограничения позволяет снизить влияние неравномерности движения датчиков по трубе, избежать ложных отметок о дефектах.

Далее обработка эхо-сигналов производится в различных частотных диапа