Приборы для поиска и диагностики подземных инженерных коммуникаций

Третий глаз (Часть 3)

Благодаря многонаправленным антеннам повышается чувствительность приборов и уменьшается вероятность ошибок. Оператору больше нет необходимости ходить зигзагами по исследуемой территории – стоит только нажать на кнопку питания и выбрать тип нужной трассы, и прибор сам найдет ее и отобразит на экране. Такой подход позволяет пользоваться локатором даже работникам с невысокой квалификацией и практически без специального обучения.

Акустические течеискатели (локаторы)

Достаточно широко применяется ряд методов нахождения подземных коммуникаций, основанных на акустической локации. Часто такие методы используются для поиска утечек воды и газа в трубопроводах из любых металлических и неметаллических материалов. Поэтому приборы для поиска утечек так и называются – течеискатели.

Акустический неактивный метод

Вытекая из трубы, жидкость или газ издает шум, который может уловить акустический течеискатель с функцией пассивного обнаружения, иначе говоря – неактивный акустический детектор.

Акустические датчики-микрофоны, которые могут быть контактными, прикладываемыми непосредственно к грунту, или бесконтактными, улавливают звуковые волны, распространяющиеся по грунту. Когда оператор подходит к месту утечки, шум становится сильнее. Определив точку, где звук самый сильный, можно установить местонахождение утечки. Этот метод работает при залегании трубопровода на глубине примерно до 10 м.

Если имеется доступ к трубе через смотровые колодцы, можно прослушивать шум, прикрепив микрофон к трубе или рукоятке вентиля, так как звуковые волны лучше распространяются по материалу трубопровода. Этим способом можно выявить участок трубы между двумя колодцами, на котором есть протечка, а далее, по силе звука, к какому из колодцев она ближе. Точность метода невелика, зато им можно выявить утечку на намного большей глубине, чем при прослушивании с поверхности. Если у прибора имеется функция псевдокорреляции, он может по разности силы звука рассчитывать расстояние до места утечки и уточнять результат поиска.

В комплект прибора обычно входят наушники, мощный усилитель звука (усиление до 5000–12 000 раз), фильтр помех, пропускающий звуки только той частоты, которые заложены в его «память», а также электронный блок, который обрабатывает и записывает результаты и может составлять отчеты. Некоторые приборы совместимы с компьютером.

Считается, что использование течеискателей позволяет сократить расходы на устранение аварий на коммунальных трубопроводах до 40–45%.

Однако у акустических течеискателей есть ряд недостатков. Результаты исследований сильно зависят от наличия шумовых помех, поэтому лучше всего они работают в условиях тишины при исследовании трубопроводов неглубокого заложения – до 1,5 м. Впрочем, современные приборы оснащены микропроцессорами цифровой обработки сигнала и фильтрами, отсеивающими шумовые помехи. Необходимо точно знать маршрут прокладки исследуемого трубопровода, чтобы пройти точно над ним и прослушать шум от утечки в разных точках.

Акустический активный метод – по генератору ударов

В ситуации, когда необходимо отыскать неметаллическую трубу и поэтому нельзя использовать электромагнитный трассоискатель, а к какой-то части трубы имеется доступ, одной из альтернатив является звуковой активный метод. В этом случае применяют генератор звуковых импульсов (ударник), который устанавливается в доступном месте на трубе и методом ударного воздействия создает акустические волны в материале трубы, которые затем улавливаются с поверхности земли акустическим датчиком прибора (микрофоном). Таким образом можно определить местоположение трубопровода. Конечно, этот метод можно использовать и на металлических трубах. Дальность действия прибора зависит от разных факторов, таких как глубина заложения и материал трубы, а также вид грунта. Сила и частота ударов могут регулироваться. 

Акустический электрический – по звуку электрического разряда

Если в месте повреждения кабеля можно создать искровой разряд с помощью генератора импульсов, то звук от этого разряда можно прослушивать с поверхности грунта микрофоном. Для возникновения устойчивого искрового разряда необходимо, чтобы величина переходного сопротивления в месте повреждения кабеля превышала 40 Ом. В состав генератора импульсов входят высоковольтный конденсатор и разрядник. Напряжение с заряженного конденсатора через разрядник мгновенно передается на кабель, возникшая электромагнитная волна вызывает пробой в месте повреждения кабеля, и раздается щелчок. Обычно генерируется по одному импульсу через несколько секунд.

Этот метод применяют для локации кабелей всех видов с глубиной залегания до 5 м. Применять этот метод для поиска повреждений у кабелей в металлическом рукаве, проложенных открыто, не рекомендуется, так как звук хорошо распространяется по металлической оболочке и точность локализации места будет невысокой.

Ультразвуковой метод

В основе данного метода лежит регистрация ультразвуковых волн, не слышных человеческому уху. При выходе находящихся под высоким давлением (или наоборот – подсосе при высоком разрежении) жидкости или газа из трубопровода через трещины в сварных швах, неплотности в запорной арматуре и уплотнениях возникает трение между молекулами вытекающего вещества и молекулами среды, в результате генерируются волны ультразвуковой частоты. Благодаря коротковолновой природе ультразвука оператор может точно определять местоположение утечки даже при сильном шумовом фоне, в наземных газопроводах и подземных трубопроводах. Также с помощью ультразвуковых приборов обнаруживают неисправности в электрооборудовании – дуговые и коронные разряды в трансформаторах и распределительных шкафах.

В состав ультразвукового течеискателя входят датчик-микрофон, усилитель, фильтр, преобразователь ультразвука в слышимый звук, который транслируется наушниками. Чем ближе микрофон к месту утечки, тем сильнее звук в наушниках. Чувствительность прибора регулируется. На ЖК-экране результаты сканирования отображаются в цифровом виде. В комплект может входить контактный щуп, с помощью которого также можно прослушивать колебания. Для активного выявления мест негерметичности в состав прибора включают генератор (передатчик) ультразвуковых колебаний, который можно поместить в исследуемый объект (например, емкость или трубопровод), излучаемый им ультразвук будет выходить наружу через неплотности и трещины.

Преимущества. Метод простой, для поиска утечек не требуется сложной процедуры, обучение работе с прибором занимает около 1 часа и при этом метод весьма точный: позволяет обнаруживать утечки через мельчайшие отверстия на расстоянии 10 м и более на фоне сильных посторонних шумов.

Корреляционный метод

В данном случае на трубу по обе стороны от места утечки (например, в двух колодцах или на запорной арматуре на поверхности земли) устанавливают два (или больше) датчиков виброакустических сигналов (пьезодатчиков). От датчиков сигнал передается в прибор по кабелям или по радиоканалу. Поскольку расстояние от датчиков до места утечки разное, звук от утечки будет приходить к ним в разное время. По разнице во времени поступления сигнала на датчики электронный блок-коррелятор рассчитывает функцию кросс-корреляции и место нахождения повреждения между датчиками.

Данный метод применяется на сложных для акустического сканирования зашумленных участках, таких как городские и заводские территории.

Точность расчета зависит от точности измерения времени прохождения сигналов прибором, точности измерения расстояния между датчиками и точности значения скорости распространения звука по трубе. Как утверждают специалисты, при правильном проведении данных измерений надежность, чувствительность и точность корреляционного метода значительно превышают результаты других акустических методов: отклонение не более 0,4 м и вероятность обнаружения утечек составляет 50–90%. Точность результата не зависит от глубины залегания трубопровода. Метод очень устойчив к помехам.

Недостаток корреляционного метода состоит в том, что результаты искажаются при наличии неоднородностей в трубах: засоров, изгибов, ответвлений, деформаций, резких изменений диаметра. Корреляционные течеискатели – дорогостоящие и сложные приборы, работать на которых могут только специально подготовленные специалисты.

Газоискатели

Для выявления утечек газов из трубопроводов используются газоискатели. Микронасос, который входит в состав прибора, закачивает пробу воздуха с проверяемого места. Отобранная проба сравнивается с эталонным воздухом (например, методом нагревания спиралью: при нагревании пробы с газом и воздуха температура спирали будет разная), и прибор фиксирует наличие в пробе газа. Также имеются газоискатели (сравнивающие пробу и эталонный воздух) на основе других принципов. Такое оборудование способно уловить газ или другое опасное летучее вещество даже в том случае, если его в воздухе содержится всего 0,002%!

Газоискатель – легкий и компактный, удобный и простой в эксплуатации прибор. Однако он весьма чувствителен к температуре окружающего воздуха: при слишком высокой или низкой температуре его работоспособность снижается и даже может стать нулевой, например при температуре ниже –15 и выше +45 °С.

Комплексные приборы

Как мы видим, у локаторов каждого типа имеются определенные ограничения и недостатки. Поэтому для служб, эксплуатирующих подземные коммуникации, современные трассопоисковые приборы часто выполняются комплексными, состоящими из аппаратуры разных типов, например, в них вместе с электромагнитным трассоискателем могут входить акустический локатор, георадар и пирометр, а акустический приемник может иметь еще и канал приема электромагнитных сигналов. Поиск может проводиться одновременно на частотах электромагнитных и радиоволн, либо прибор может переключаться в режимы приема магнитных, радио- или акустических волн. Причем модульная конструкция приборов позволяет комплектовать комплексы индивидуально для каждой компании-клиента в зависимости от его конкретных задач. Использование комплексных приборов повышает вероятность точного нахождения местоположения объекта, облегчает и ускоряет проведение работ по обслуживанию подземных коммуникаций.

Инновации в отрасли оборудования для поиска подземных коммуникаций

Запись координат объектов поиска в GPS/ ГЛОНАСС

У некоторых современных трассопоисковых приборов есть возможность определять координаты обнаруженного объекта по GPS/ ГЛОНАСС и записывать их (даже онлайн) в базу данных цифрового плана участка, созданного методом автоматизированного проектирования CAD, обозначив там выявленные инженерные коммуникации. Параллельно данные поступают на компьютер в головной офис компании. Информация может быть представлена в виде простых меток, которые помогут оператору экскаватора визуально ориентироваться на схеме, показанной на дисплее машины. Еще проще будет работать оператору, если управление экскаватором частично автоматизировано и связано с GPS/ ГЛОНАСС – автоматика поможет избежать повреждения коммуникаций.

Новинки трассопоискового оборудования

Ведущие разработчики данного оборудования предлагают сканеры, которые сканируют стройплощадку и на основе анализа характеристик местного грунта и прочих условий на строительном объекте автоматически указывают оптимальную величину частоты, на которой рекомендуется вести локацию подземных коммуникаций. Для достижения наилучшей чувствительности некоторые трассоискатели оснащаются функцией автоматического подбора оптимальной частоты сигнала – это удобно в условиях «грязного» эфира и когда под землей проходит сразу несколько трасс.

Появились приборы с двумя выходами, которые могут теперь подсоединяться и вести исследования одновременно двух инженерных коммуникаций.

Приборы оснащаются высококонтрастным жидкокристаллическим дисплеем, изображение на котором видно даже при освещении прямыми солнечными лучами, информативность дисплеев повышается: в режиме реального времени отображаются все необходимые параметры: глубина коммуникации, направление движения к ней, интенсивность сигнала и т. п. На экране прибора даже может формироваться наглядная схема расположения коммуникаций, трассоискатель способен одновременно «видеть» до трех подземных коммуникаций, «рисуя» на большом дисплее карту их расположения и пересечений.

Георадары

(Подробнее о георадарах см. Часть 1)

Работа георадара основана на излучении электромагнитного импульса в грунт и регистрации отраженного сигнала от подземных объектов и границ среды с разными электрофизическими свойствами.

Области применения георадара огромны: он позволяет определять глубину залегания коммуникаций, местоположение пустот и трещин, зоны переувлажнения и уровень грунтовых вод, характер залегания геологических границ, зоны разуплотнения, незаконные врезки, дефекты земляного полотна, наличие арматуры, мин и снарядов, а также другие объекты.

Основное распространение георадиолокация получила в области поиска подземных коммуникаций, во многом благодаря тому, что этот метод обнаруживает коммуникации из любого материала, в том числе неметаллические.

Для поиска подземных коммуникаций подбирают георадар с антеннами, имеющими среднюю центральную частоту (200–700 МГц). Поиск на таких частотах обеспечивает глубину зондирования до 5 м, а также позволяет находить кабели и трубы малого диаметра.

При необходимости обследования больших территорий используются георадарные системы с массивом антенн, устанавливаемые на транспортное средство. Такие системы сканируют до нескольких гектаров в день.

Современные георадары могут находить подземные коммуникации в режиме реального времени и имеют возможность совместного использования с GPS-оборудованием, что позволяет привязываться к местности и, используя полученные координаты, переносить георадарные данные в CAD-системы, а также наносить обнаруженные коммуникации на имеющиеся схемы.

Долгое время считалось, что георадар – это сложная в понимании и управлении техника, однако с появлением современных технологий и продвинутого программного обеспечения ситуация в корне изменилась. Георадары лидирующих производителей имеют максимальную автоматизацию получения и интерпретации данных, что исключает ошибки, связанные с человеческим фактором. Таким образом, на сегодняшний день георадар является незаменимым помощником в поиске подземных коммуникаций и по праву может считаться «третьим глазом» инженера-изыскателя.

Трубоискатель, тестер трассоискатель кабельный / Приборы для поиска коммуникаций в Ростове от фирмы ЮжГеоСеть

• Трассоискатели

    Трассоискатель ( трубоискатель ) – предназначен для определения местоположения кабельных линий и металлических трубопроводов, а также глубины их залегания (прямым или косвенным методом). Опционально могут иметь функции трассировки неметаллических коммуникаций, поиска повреждений кабельных линий и изоляции трубопроводов. Тестер трассоискатель – прибор для контроля состояния кабеля или кабельной линии. Современные трассоискатели имеют набор доп. функций, которые позволяют не только выявлять сбои в работе кабельных линий, но и помогут измерить расстояние до места обрыва кабеля или показать ошибки в схеме.

• Течеискатели

  
  Течеискатель – предназначен для обнаружения мест разгерметизации подземных трубопроводов систем тепло-, водо-, нефтеснабжения, находящихся на глубине до 6 м в канальной и бесканальной прокладке.

  Акустические течеискатели “Успех” применяются в основном для трубопроводов подземной прокладки, с помощью акустических датчиков можно принять шум воды, возникающий в месте утечки.

  Корреляционные течеискатели для обнаружения утечек воды в трубопроводах и определения мест их расположения основаны на измерении виброакустического сигнала, генерируемого утечкой, с помощью двух датчиков, установленных непосредственно на трубопроводе.

• Кабелеискатели

     Кабелеискатель – предназначен для определения местоположения и глубины залегания скрытых коммуникаций (кабельные линии, силовые и сигнальные кабели, трубопроводы с системами катодной защиты) на глубине до 6м. В основном используются для пассивного поиска кабеля, находящегося под напряжением.

Трассоискатели

Трассоискатель – прибор, позволяющий производить поиск подземных коммуникаций. Трассоискатели делят на такие группы:

1) безгенераторный;

2) генераторный;

3) акустический;

4) георадар.

Безгенераторный трассоискатель

Производит поиск подземных электрических коммуникаций посредством идентификации магнитного поля кабеля. Это говорит о том, что прибор может использоваться для определения конфигурации заложения кабелей, находящихся под током. Для определения местоположения обесточенных коммуникаций применяют второй тип трассоискателей.

Генераторный трассоискатель

Прибор производит идентификацию кабеля аналогично методу, используемому в предыдущем варианте. Единственное отличие – наличие генератора, открывающего возможность поиска обесточенных линий. Возможны такие комплектации генераторных трассоискателей:

1) контактный генератор;

2) бесконтактный генератор.

Первая комплектация предусматривает подключение генератора к кабелю. Впоследствии подключения в линии возникает ток, что дает возможность трассоискателю определить конфигурацию заложения кабеля. Вторая ― разработана для случаев, когда отсутствует возможность контакта с линией. Кабель индуцируется бесконтактным генератором, и его местоположение становится известным.

Акустический трассоискатель

Применяется для определения местоположения пластиковых труб, имеющих выход на поверхность. На выходе устанавливается ударник, производящий удары по трубе. Акустические колебания распространяются вдоль линии, что открывает возможность трассоискателю улавливать микровибрации приемником.

Георадар

В случаях, когда пластиковые трубы не имеют выхода на поверхность, применяют георадар – прибор, локализующий неоднородности в толще земли. На сегодняшний день является самым удобным трассоискателем, позволяющим без вспомогательных работ производить выискивание подземных коммуникаций.

Как пользоваться трассоискателем?|Советы от специалистов Москве и России в Элкип

В зависимости от назначения данный класс приборов можно классифицировать по типу используемого датчика:

• трассоискатель с электромагнитным датчиком;
• трассоискатель с акустическим датчиком;
• трассоискатель с оптическим датчиком.

   

            Трассоискатели с электромагнитным датчиком можно разделить на следующие подгруппы:

• поиск кабелей и проводников по электромагнитному полю промышленной частоты, генерируемому при прохождении тока по проводникам. Частным случаем является детектор скрытой проводки.
• поиск кабелей и проводников по электромагнитному полю высокой частоты, наводимому электрическим током высокой частоты. Источником тока высокой частоты служит дополнительный генератор, который входит в состав прибора. Приборы, основанные на данном принципе работы, являются одними из самых точных и совершенных из всех представленных на рыке. Данный принцип работы позволяет выполнять широкий спектр работ по идентификации кабелей при одиночной и групповой прокладке, а также точно идентифицировать и определять трассу кабелей уложенных в грунт или воду.
• отдельно стоит отметить отдельный класс приборов — рефлектометров. Принцип работы данного типа приборов основан на генерации импульса и измерения «отклика» от линии. Данный метод позволяет точно определять длину кабельной трассы до точки повреждения.

Трассоискатели с акустическим датчиком широко используются при поиске полиэтиленовых труб и иной трубопроводной арматуры, для которых не применим электромагнитный принцип работы. В данном принципе работы генератор акустического излучения передает механические колебания на поверхность исследуемого участка трубопроводной арматуры. Для поиска труб приборы оснащаются акустическими датчиками контактного действия.

Трассоискатели с оптическим датчиком активно используются в ВОЛС. Здесь стоит отметить как простейшие устройства «светящие» в оптическое волокно в видимой области спектра (детекторы непрерывности), так и более сложные приборы – оптические рефлектометры. Данный тип приборов один из самых дорогих и высокотехнологичных.

Из наиболее часто используемых видов трассоискателей можно отдельно отметить некоторые из них:

1. трассоискатель для витой пары — используются для работы с сетями Ethernet и позволяют определять целостность линии и расстояние до обрыва/короткого замыкания.
2. трассоискатель для кабельных линий — ориентирован для поиска, определения состояния и измерения параметров кабельной трассы. Это самый распространенный тип трассоискателей.
3. трассоискатель для полиэтиленовых труб. В связи с особенностями трубопроводной арматуры данный вид использует акустические колебания.
4. трассоискатель для скрытой проводки. Данный вид прибора один из наиболее востребованных в быту и строительстве.
5. трассоискатель для трубопроводов. Прибор специально предназначен поиска стальных (ферромагнитных) трубопроводов и металлических трубопроводов, имеющих катодную защиту. Генератор, входящий в состав данного типа прибора, характеризуется высокой выходной мощностью и может достигать нескольких сотен Вт. Данный тип приборов может оснащаться генератором высокого напряжения для определения точки повреждения изоляции и механическим зондом.

Современные трассоискатели могут иметь различный функционал – начиная от проверки целостности кабелей и определения трассы прокладки заканчивая поиском повреждений в телефонных и компьютерных сетях (Ethernet). Ярким примером служит кабельный тестер-трассоискатель Мегеон 40017. Данный прибор позволяет уверенно определять трассу прокладки кабеля, а также работать с телефонными линиями.

Как пользоваться

Прибор состоит из двух функциональных блоков — генератора и приемника, каждый из которых питается от одного элемента типа «Крона» 9В. Для поиска определения трассы прокладки кабеля подключите контакты генератора к началу исследуемого участка. Приемником исследуйте площадь вероятной трассы прокладки кабеля. Максимальный уровень звука, излучаемый приемником, будет указывать на наличие кабеля возле приемника. В случае, если кабель локализовать не удается, увеличьте зону поиска.

В кабельном тестере-трассоискателе Мегеон 40017 также реализована функция определения состояния телефонной линии.

Рекомендации по эксплуатации и хранению.

Все трассоискатели представляют собой сложные измерительные приборы. Перед началом работы с прибором внимательно ознакомьтесь с инструкцией по эксплуатации прибора. Выполнение всех требований инструкции, а также требований техники безопасности позволит продлить срок службы прибора на многие годы и обеспечит безопасную работу. С учетом многообразия представленных на рынке приборов можно выделить некоторые основные моменты по эксплуатации и хранению приборов:

• Всегда держите прибор в чистоте;
• Не подключайте генератор к электрическим цепям, напряжения в которых могут превышать максимально-допустимые для данного типа прибора;
• Строго выполняйте все требования правил охраны труда на электроустановках;
• Храните прибор в отапливаемом помещении где отсутствую агрессивные газы и исключается попадание влаги.

При длительном хранении прибора всегда извлекайте гальванические элементы питания — это позволит исключить повреждение внутренних компонентов прибора в случае нарушения герметичности элементов питания (протекание электролита). Приемник трассоискателя – прецизионный элемент, который требует бережного обращения. От состояния приемника зависит точность и достоверность результатов. Не прикладывайте чрезмерные усилия на головку приемника при поиске скрытых коммуникаций.

Советы и рекомендации

                При выборе трассоискателя необходимо четко установить тип коммуникацийработ и их особенности. В зависимости от типа исследуемых коммуникаций (силовой кабель, телефония, Ethernet, ВОЛС) требуются различные приборы. В зависимости от типа решаемых задач необходимо определить их особенности: для кабеля — наличие напряжения и его величина, для ВОЛС — длина используемой волны и тип волокна и т.д.

Для бытового применения рекомендуются тестеры-трассоискатели Мегеон 40017. Данный прибор при минимальной цене обеспечивает приемлемую точность поиска скрытых кабельных коммуникаций и дополнительно имеет возможность тестирования телефонной линии.

Как увеличить мощность приема

                При работе с трассоискателем следите за тем, чтобы между приемной частью и исследуемым объектом не находились металлические предметы — они вносят значительные ошибки.

                Для увеличения чувствительности и точности трассоискателя при обнаружении кабельных коммуникаций, работающего на принципе обнаружения электромагнитного поля промышленной частоты, рекомендуется подключать мощную нагрузку на конечный участок кабельный трассы.

Трассотечеискатель Успех ТПТ-522Н

 Трассотечеискатель «Успех ТПТ-522Н» для диагностики металлических и неметаллических трубопроводов представляет собой многофункциональный комплект, в котором объединены три устройства: трассоискатель с электромагнитным датчиком, трассоискатель с акустическим датчиком, течеискатель с акустическим датчиком. Особенностью данной модели является совмещение генератора электромагнитных импульсов и генератора ударной установки. Комплект предназначен для определения местоположения и глубины залегания скрытых коммуникаций (силовые и сигнальные кабельные линии, армированные оптоволоконные линии, трубопроводы из электропроводных материалов) на глубине до 6 м и удалении до 5 км от места подключения генератора; трассировки коммуникаций в канальной и бесканальной прокладке электромагнитным и акустическим методами; определения мест повреждения кабельных линий электромагнитным и акустическим методами; обследования участков местности перед проведением земляных работ; а также для обнаружения мест разгерметизации трубопроводов на глубине до 3 м. Рекомендуемая область применения: Теплосети Водоканал Газораспределительные сети Технические характеристики трассотечеискателя Успех ТПТ-522Н, заявленные производителем, приведены в таблице Характеристики Значения Приемник “АП-027” Вид работы в зависимости от датчика Определяется автоматически, при подключении датчика Вид принимаемого сигнала: Датчик ЭМД/ДКИ/ДОДК/КИ Датчик АД Выбирается оператором как «непрерывный / импульсный» Выбирается оператором как «течепоиск (непрерывный сигнал) / акустический трассопоиск (импульсный сигнал)» Частоты переключаемых полосовых фильтров: Датчик ЭМД/ДКИ/ДОДК/КИ Датчик АД Центральная частота квазирезонансного фильтра 50/60Гц, 100…450Гц через 50Гц, 120…540Гц через 60Гц, 512Гц, 1024Гц, 8192Гц, 33кГц. Ограничение диапазона «снизу» 0,1 / 0,15 / 0,21 / 0,31 / 0,45 / 0,65 / 0,95 / 1,38 кГц. Ограничение диапазона «сверху» 2,00 / 1,38 / 0,95 / 0,65 / 0,45 / 0,31 / 0,21 / 0,15 кГц. «Широкая полоса» (частотный диапазон): Датчик ЭМД/ДКИ/ДОДК/КИ Датчик АД 0,05…8,6 кГц 0,09…2,2 кГц Коэффициент усиления электрического тракта и динамический диапазон входного сигнала: Датчик ЭМД/ДКИ/ДОДК/КИ Датчик АД 100 dB 120 dB Визуальная индикация ЖКИ – символы и значения выбираемых режимов и параметров – анимированная шкала уровня входного сигнала – цифровое значение и анимированная шкала уровня выходного сигнала – график (движущаяся диаграмма) уровня выходного сигнала – частотный спектр выходного сигнала – цифровое и графическое отображение уровней выходного сигнала, записанных в «памяти» Звуковая индикация Головные телефоны – натуральный широкополосный или отфильтрованный сигнал. Головные телефоны -синтезированный звук ЧМ. Встроенный излучатель – синтезированный звук ЧМ. Питание Напряжение 4…7В. – аккумуляторы «тип АА» 1,2В 4шт. в комплекте с зарядным устройством, питающимся от осветительной (220В) или бортовой (12В) сети или – щелочные (алкалиновые) батареи «тип АА» 1,5В 4шт. Время непрерывной работы, не менее 20 часов Допустимый диапазон температур окружающей среды при эксплуатации -20ºС…+50ºС Класс защиты от внешних воздействий IP54 Габаритные размеры электронного блока 220 х 102 х 42 мм Масса электронного блока, не более 0,46 кг Генератор “АГ-144. 1″ Частоты генерируемого сигнала, Гц: – частоты SIN f1 / f2 / f3, ±0,1% – частоты следования ударов нч / сч / вч 512/1024/8192 0,5/1/2 Режимы генерации «SIN» «непрерыв» «SIN» «_⊓_» «SIN» «3част» «УДАР» Максимальное выходное напряжение, В: – при автономном питании – с добавлением внешнего аккумулятора 12/24В – при питании от сетевого блока 220 330 140 Выходная мощность, Вт: – при автономном питании – с добавлением внешнего аккумулятора 12/24В – при питании от сетевого блока от 7,5 до 120 от 45 до 180 от 18 до 72 Допустимое сопротивление нагрузки любое (0…∞) Согласование с нагрузкой автоматическое Источники питания – встроенный акк. комплект – сетевой блок питания Габаритные размеры электронного блока (кейса), не более, мм 250х215х165 Вес электронного блока, не более, кг 8,5 – допустимый диапазон температур окружающей среды при эксплуатации -30…+45ºС – класс климатической защиты IP54 Электромагнитный датчик “ЭМД-247” Тип преобразователя резонансная ферритовая магнитная антенна Частота резонанса 50…60 Гц /100 Гц / 512 Гц / 1024 Гц / 8192 Гц / 33 кГц Тип питания от приемника Коммутация резонанса принудительная (управляется приемником) Акустический датчик “АД-247” Габаритные размеры прибора, не более, мм 60 х 130 Масса, не более, кг 0,95 Индуктивная антенна “ИЭМ-301. 3″ Максимальная мощность, подводимая к «рамке», не более, Вт 10 Модуль полного комплексного сопротивления на частоте 8192 Гц, Ом 36 Тип корпуса пластмассовый, герметичный Механизм ударный “УМ-112М” Рабочее положение крепления ударного механизма на трубу:   допустимое – любое оптимальное для максимальной дальности трассировки – верхнее Длина соединительного кабеля, не менее, м 5 Диаметр исследуемой трубы, мм от 50 Габаритные размеры, не более, мм 90х200 Масса комплекта, не более, кг 3 Комплект поставки трассотечеискателя Успех ТПТ-522Н Трассопоисковый приемник “АП-027”. Генератор “АГ-144.1”. Индукционная антенна «ИЭМ-301.3». Электромагнитный датчик «ЭМД-247». Комплект акустического датчика «АД-247». Ударный механизм «УМ-112». Головные телефоны. Батарейки для приемника (АА). Держатель для приемника. Источник питания. Кабель АГ144.02.020. Кабель AG144.02.060. Кабель АГ120.02.030. Кабель АГ105.02.020. Контакт магнитный АГ120.02.090. Штырь заземления АГ110.02.004. Ключ шестигранный 2,5*57 мм. Крестовая отвертка. Кабель мини-USB для подключения внешнего аккумулятора AP027.02.030. Сумка для индукционной антенны «ИЭМ-301.3». Сумка для электромагнитного датчика «ЭМД-247». Сумка для генератора “АГ-144.1”. Сумка для ударного механизма «УМ-112». Сумка для комплекта. Руководство по эксплуатации и паспорт Дополнительное оборудование: Акустический датчик малогабаритный “АДМ-227” с функцией магнитного датчика. Клещи индукционные “КИ-110/x”. Датчик контроля качества изоляции “ДКИ-117”. Датчик определитель дефектов коммуникаций “ДОДК-117”. Датчик контроля качества изоляции “ДКИ-127”. Накладная рамка “НР-117”. Малогабаритный электромагнитный датчик «МЭД-127». Портативный искатель металлических люков ИЭМ-300 “Люк”. Комплект внешнего аккумулятора для приемника “АП-027”. Комплект аккумуляторов и зарядное устройство для приемника “АП-027”. Комплект аксессуаров для заземления коммуникации. Дополнительные материалы: Трассотечеискатель “Успех ТПТ-522Н” (акустический трассопоиск) Подпишитесь на наш канал YouTube   Трассотечеискатель Успех ТПТ-522Н можно купить с доставкой до двери или до терминалов транспортной компании в следующих городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города, кроме того, в Республике Крым. А также Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

ОПРОС: Какое оборудование кроме НК вас интересует:

Акустическая локация | Военная вики

Шведские солдаты, использующие акустический локатор в 1940 году

Акустическая локация — это наука об использовании звука для определения расстояния и направления чего-либо. Определение местоположения может осуществляться активно или пассивно, а также в газах (например, в атмосфере), жидкостях (например, в воде) и твердых телах (например, в земле).

• Active Акустическая локация включает в себя создание звука для создания эха, которое затем анализируется для определения местоположения рассматриваемого объекта.
• Пассивная акустическая локация предполагает обнаружение звука или вибрации, создаваемых обнаруживаемым объектом, которые затем анализируются для определения местоположения рассматриваемого объекта.

Оба этих метода при использовании в воде известны как гидролокаторы; широко используются пассивный гидролокатор и активный гидролокатор.

Акустические зеркала и тарелки могут использоваться как активно, так и пассивно для локализации. Микрофоны, используемые с этими устройствами, обеспечивают активную локализацию, а динамики обеспечивают пассивную локализацию.При использовании нескольких устройств они располагаются треугольно по отношению к источнику звука. В качестве военного средства противовоздушной обороны пассивная акустическая локация использовалась с середины Первой мировой войны ^[1] до первых лет Второй мировой войны для обнаружения самолетов противника по шуму их двигателей. Он устарел до и во время Второй мировой войны из-за появления радара, который был гораздо более эффективным (но перехватываемым). Преимущество акустических методов заключалось в том, что они могли «видеть» за углами и над холмами из-за преломления звука.

Гражданское использование включает поиск диких животных ^[2] и определение места стрельбы из огнестрельного оружия. ^[3]

Военное использование

Звуковой локатор T3 1927

Военные используются для обнаружения подводных лодок ^[4] и самолетов. ^[5]

Инструменты ПВО обычно состояли из больших рупоров или микрофонов, подсоединенных к ушам оператора с помощью трубок, очень похожих на очень большой стетоскоп. ^{[6] [7]}

Большая часть работ по зенитной звуковой дальности была выполнена англичанами.Они разработали обширную сеть звуковых зеркал, которые использовались с Первой мировой войны до Второй мировой войны. ^{[8] [9]} Звуковые зеркала обычно работают с использованием подвижных микрофонов, чтобы найти угол, который максимизирует амплитуду принимаемого звука, который также является углом азимута к цели. Два звуковых зеркала в разных положениях будут генерировать два разных пеленга, что позволяет использовать триангуляцию для определения положения источника звука.

По мере приближения Второй мировой войны радар стал надежной альтернативой звуковому местонахождению самолетов. Для обычных скоростей самолетов того времени звуковая локация давала предупреждение всего за несколько минут. ^[5] Станции акустической локации были оставлены в работе в качестве резерва для радаров, как это было во время Битвы за Британию. ^[10] Сегодня заброшенные участки все еще существуют и легкодоступны. ^[8] После Второй мировой войны звуковая дальность больше не играла роли в зенитных операциях.

Для обнаружения вражеской артиллерии см. звуковую дальность.

Активные/пассивные локаторы

Активные локаторы имеют какое-то устройство генерации сигналов в дополнение к подслушивающему устройству.Два устройства не обязательно должны располагаться вместе.

Сонар

SONAR (звуковая навигация и определение дальности) — или гидролокатор — это метод, который использует распространение звука под водой (или иногда в воздухе) для навигации, связи или обнаружения других судов. Сонар бывает двух видов — активный и пассивный. Один активный гидролокатор может определять дальность и пеленг, а также измерять радиальную скорость. Однако одиночный пассивный гидролокатор может определять только пеленг напрямую, хотя анализ движения цели можно использовать для локализации на расстоянии в заданное время.Несколько пассивных гидролокаторов могут использоваться для определения дальности путем триангуляции или корреляции напрямую.

Биологическая эхо-локация

Дельфины, киты и летучие мыши используют эхолокацию, чтобы обнаруживать добычу и избегать препятствий.

Локализация времени прибытия

Имея громкоговорители/ультразвуковые передатчики, излучающие звук в известном месте и в определенное время, положение цели, оснащенной микрофоном/ультразвуковым приемником, можно оценить на основе времени прихода звука.Точность обычно низкая в условиях отсутствия прямой видимости, когда между передатчиками и приемниками есть препятствия. ^[11]

Сейсморазведка

Трехмерное эхолотное изображение каньона под Красным морем, полученное исследовательским судном HMS Enterprise.

Сейсморазведка включает генерацию звуковых волн для измерения подземных сооружений. Источники волн обычно создаются ударными механизмами, расположенными вблизи поверхности земли или воды, как правило, падающими грузами, вибросейсмическими тележками или взрывчатыми веществами.Данные собираются с помощью геофонов, затем сохраняются и обрабатываются компьютером. Современные технологии позволяют создавать трехмерные изображения подземных горных пород с использованием такого оборудования.

См. также: Сейсмология отражений

Экотрейсер

Ecotracer — это акустический локатор, который использовался для определения присутствия и положения кораблей в тумане. Некоторые могли обнаруживать цели на расстоянии до 12 километров. Статические стены могли обнаруживать самолеты на расстоянии до 30 миль.

Типы

Было четыре основных вида систем: ^[12]

• Персональные/носимые рожки
• Переносные управляемые рога
• Статические тарелки
• Статические стены

Ударные

американских акустических локатора использовались в 1941 году для обнаружения нападения японцев на остров-крепость Коррехидор на Филиппинах.

Другое

Поскольку стоимость соответствующих датчиков и электроники падает, использование технологии звуковой локации становится доступным для других целей, например, для обнаружения диких животных. ^[13]

См. также

• Акустическое зеркало, параболический микрофон
• Эхолокация животных, животные, излучающие звук и слушающие эхо для определения местоположения объектов или навигации
• Эхолокация человека, использование эхолокации слепыми людьми
• Акустическая навигация, практика использования слуховых сигналов и звуковых маркеров для навигации внутри и снаружи помещений
• Гидролокатор (, и n , a nd r anging), для использования на гидроцикле
• Эхолот, прослушивание эха звуковых импульсов для измерения расстояния до дна моря, частный случай гидролокатора
• Медицинская ультрасонография, использование эхо-сигналов ультразвука для исследования внутренних органов
• Сенсорная замена
• Японская военная туба, японский акустический локатор 1930-х годов
• Локализация звука

Каталожные номера

1. ↑ Насколько далеко это немецкое ружье? Как 63 немецких орудия были обнаружены только с помощью звуковых волн за один день , Ежемесячник Popular Science, декабрь 1918 г. , стр. 39, отсканировано Google Книгами: http://books.google.com/books?id=EikDAAAAMBAJ&pg=PA39
2. ↑ «Избранные проекты». Гринридж Сайенсиз Инк . http://www.greeneridge.com/projects.html. Проверено 16 мая 2006 г. .
3. ↑ Лоррейн Грин Мазероль и др. (декабрь 1999 г.). «Случайные проблемы с огнестрельным оружием и системы обнаружения выстрелов». http://www.ncjrs.gov/pdffiles1/nij/179274.pdf.
4. ↑ Кристиан Йоханссан и др.. «Отслеживание подводных лодок с использованием мультисенсорного синтеза и реактивного планирования для позиционирования пассивных гидроакустических буев» (PDF) .Архивировано из оригинала 07 июня 2011 г. http://web.archive.org/web/20110607151144/http://www.foi.se/fusion/fusion20.pdf. Проверено 16 мая 2006 г. .
5. ↑ ^{5,0 5,1} В. Ричмонд (2003). «Перед РАДАРОМ – акустическим обнаружением самолетов». http://www.design-technology.info/inventors/page29.htm.
6. ↑ Дуглас Селф. «Акустическая локация и звуковые зеркала». http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/COMMS/ear/ear.htm. Проверено 1 июня 2006 г. .
7. ↑ Джим Маллиган.«Фото звукового локатора» . http://www.skylighters.org/photos/slimages/slsloc.html. Проверено 15 мая 2006 г. .
8. ↑ ^{8.0 8.1} Фил Хайд (январь 2002 г.). «Звуковые зеркала на Южном берегу». http://www.doramusic.com/soundmirrors.htm. Проверено 13 мая 2006 г. .
9. ↑ Эндрю Грэнтэм (8 ноября 2005 г.). «Звуковые зеркала раннего предупреждения». http://www.andrewgrantham.co.uk/soundmirrors/.
10. ↑ Ли Бриммикомб Вудс (7 декабря 2005 г.). «Пылающая синева: Битва за Британию 1940 года» (PDF) .ООО «ГМТ Геймз». http://www.gmtgames.com/living_rules/TBB_Scenarios.pdf.
11. ↑ Чан, Ю.Т.; Tsui, WY, So, HC и Ching, PC (2006). «Локализация на основе времени прибытия в условиях NLOS». Общество автомобильных технологий IEEE. стр. 17–24. Цифровой идентификатор объекта: 10.1109/TVT.2005.861207. ISSN 0018-9545. http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all. jsp?tp=&arnumber=1583910&isnumber=33430.
12. ↑ http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/COMMS/ear/ear.htm
13. ↑ Джон Л.Списбергер (июнь 2001 г.). «Гиперболические ошибки определения местоположения из-за недостаточного количества приемников». стр. 3076–3079. Бибкод 2001ASAJ..109.3076S. Цифровой идентификатор объекта: 10.1121/1.1373442. PMID 11425152.

Внешние ссылки

Акустическая локация | Военная вики

Шведские солдаты, использующие акустический локатор в 1940 году

Акустическая локация — это наука об использовании звука для определения расстояния и направления чего-либо.Определение местоположения может осуществляться активно или пассивно, а также в газах (например, в атмосфере), жидкостях (например, в воде) и твердых телах (например, в земле).

• Active Акустическая локация включает в себя создание звука для создания эха, которое затем анализируется для определения местоположения рассматриваемого объекта.
• Пассивная акустическая локация предполагает обнаружение звука или вибрации, создаваемых обнаруживаемым объектом, которые затем анализируются для определения местоположения рассматриваемого объекта.

Оба этих метода при использовании в воде известны как гидролокаторы; широко используются пассивный гидролокатор и активный гидролокатор.

Акустические зеркала и тарелки могут использоваться как активно, так и пассивно для локализации. Микрофоны, используемые с этими устройствами, обеспечивают активную локализацию, а динамики обеспечивают пассивную локализацию. При использовании нескольких устройств они располагаются треугольно по отношению к источнику звука. В качестве военного средства противовоздушной обороны пассивная акустическая локация использовалась с середины Первой мировой войны ^[1] до первых лет Второй мировой войны для обнаружения самолетов противника по шуму их двигателей.Он устарел до и во время Второй мировой войны из-за появления радара, который был гораздо более эффективным (но перехватываемым). Преимущество акустических методов заключалось в том, что они могли «видеть» за углами и над холмами из-за преломления звука.

Гражданское использование включает поиск диких животных ^[2] и определение места стрельбы из огнестрельного оружия. ^[3]

Военное использование

Звуковой локатор T3 1927

Военные используются для обнаружения подводных лодок ^[4] и самолетов. ^[5]

Инструменты ПВО обычно состояли из больших рупоров или микрофонов, подсоединенных к ушам оператора с помощью трубок, очень похожих на очень большой стетоскоп. ^{[6] [7]}

Большая часть работ по зенитной звуковой дальности была выполнена англичанами. Они разработали обширную сеть звуковых зеркал, которые использовались с Первой мировой войны до Второй мировой войны. ^{[8] [9]} Звуковые зеркала обычно работают с использованием подвижных микрофонов, чтобы найти угол, который максимизирует амплитуду принимаемого звука, который также является углом азимута к цели. Два звуковых зеркала в разных положениях будут генерировать два разных пеленга, что позволяет использовать триангуляцию для определения положения источника звука.

По мере приближения Второй мировой войны радар стал надежной альтернативой звуковому местонахождению самолетов. Для обычных скоростей самолетов того времени звуковая локация давала предупреждение всего за несколько минут. ^[5] Станции акустической локации были оставлены в работе в качестве резерва для радаров, как это было во время Битвы за Британию. ^[10] Сегодня заброшенные участки все еще существуют и легкодоступны. ^[8] После Второй мировой войны звуковая дальность больше не играла роли в зенитных операциях.

Для обнаружения вражеской артиллерии см. звуковую дальность.

Активные/пассивные локаторы

Активные локаторы имеют какое-то устройство генерации сигналов в дополнение к подслушивающему устройству. Два устройства не обязательно должны располагаться вместе.

Сонар

SONAR (звуковая навигация и определение дальности) — или гидролокатор — это метод, который использует распространение звука под водой (или иногда в воздухе) для навигации, связи или обнаружения других судов.Сонар бывает двух видов — активный и пассивный. Один активный гидролокатор может определять дальность и пеленг, а также измерять радиальную скорость. Однако одиночный пассивный гидролокатор может определять только пеленг напрямую, хотя анализ движения цели можно использовать для локализации на расстоянии в заданное время. Несколько пассивных гидролокаторов могут использоваться для определения дальности путем триангуляции или корреляции напрямую.

Биологическая эхо-локация

Дельфины, киты и летучие мыши используют эхолокацию, чтобы обнаруживать добычу и избегать препятствий.

Локализация времени прибытия

Имея громкоговорители/ультразвуковые передатчики, излучающие звук в известном месте и в определенное время, положение цели, оснащенной микрофоном/ультразвуковым приемником, можно оценить на основе времени прихода звука. Точность обычно низкая в условиях отсутствия прямой видимости, когда между передатчиками и приемниками есть препятствия. ^[11]

Сейсморазведка

Трехмерное эхолотное изображение каньона под Красным морем, полученное исследовательским судном HMS Enterprise.

Сейсморазведка включает генерацию звуковых волн для измерения подземных сооружений. Источники волн обычно создаются ударными механизмами, расположенными вблизи поверхности земли или воды, как правило, падающими грузами, вибросейсмическими тележками или взрывчатыми веществами. Данные собираются с помощью геофонов, затем сохраняются и обрабатываются компьютером. Современные технологии позволяют создавать трехмерные изображения подземных горных пород с использованием такого оборудования.

См. также: Сейсмология отражений

Экотрейсер

Ecotracer — это акустический локатор, который использовался для определения присутствия и положения кораблей в тумане.Некоторые могли обнаруживать цели на расстоянии до 12 километров. Статические стены могли обнаруживать самолеты на расстоянии до 30 миль.

Типы

Было четыре основных вида систем: ^[12]

• Персональные/носимые рожки
• Переносные управляемые рога
• Статические тарелки
• Статические стены

Ударные

американских акустических локатора использовались в 1941 году для обнаружения нападения японцев на остров-крепость Коррехидор на Филиппинах.

Другое

Поскольку стоимость соответствующих датчиков и электроники падает, использование технологии звуковой локации становится доступным для других целей, например, для обнаружения диких животных. ^[13]

См. также

• Акустическое зеркало, параболический микрофон
• Эхолокация животных, животные, излучающие звук и слушающие эхо для определения местоположения объектов или навигации
• Эхолокация человека, использование эхолокации слепыми людьми
• Акустическая навигация, практика использования слуховых сигналов и звуковых маркеров для навигации внутри и снаружи помещений
• Гидролокатор (, и n , a nd r anging), для использования на гидроцикле
• Эхолот, прослушивание эха звуковых импульсов для измерения расстояния до дна моря, частный случай гидролокатора
• Медицинская ультрасонография, использование эхо-сигналов ультразвука для исследования внутренних органов
• Сенсорная замена
• Японская военная туба, японский акустический локатор 1930-х годов
• Локализация звука

Каталожные номера

1. ↑ Насколько далеко это немецкое ружье? Как 63 немецких орудия были обнаружены только с помощью звуковых волн за один день , Ежемесячник Popular Science, декабрь 1918 г. , стр. 39, отсканировано Google Книгами: http://books.google.com/books?id=EikDAAAAMBAJ&pg=PA39
2. ↑ «Избранные проекты». Гринридж Сайенсиз Инк . http://www.greeneridge.com/projects.html. Проверено 16 мая 2006 г. .
3. ↑ Лоррейн Грин Мазероль и др. (декабрь 1999 г.). «Случайные проблемы с огнестрельным оружием и системы обнаружения выстрелов». http://www.ncjrs.gov/pdffiles1/nij/179274.pdf.
4. ↑ Кристиан Йоханссан и др.. «Отслеживание подводных лодок с использованием мультисенсорного синтеза и реактивного планирования для позиционирования пассивных гидроакустических буев» (PDF) .Архивировано из оригинала 07 июня 2011 г. http://web.archive.org/web/20110607151144/http://www.foi.se/fusion/fusion20.pdf. Проверено 16 мая 2006 г. .
5. ↑ ^{5,0 5,1} В. Ричмонд (2003). «Перед РАДАРОМ – акустическим обнаружением самолетов». http://www.design-technology.info/inventors/page29.htm.
6. ↑ Дуглас Селф. «Акустическая локация и звуковые зеркала». http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/COMMS/ear/ear.htm. Проверено 1 июня 2006 г. .
7. ↑ Джим Маллиган.«Фото звукового локатора» . http://www.skylighters.org/photos/slimages/slsloc.html. Проверено 15 мая 2006 г. .
8. ↑ ^{8.0 8.1} Фил Хайд (январь 2002 г.). «Звуковые зеркала на Южном берегу». http://www.doramusic.com/soundmirrors.htm. Проверено 13 мая 2006 г. .
9. ↑ Эндрю Грэнтэм (8 ноября 2005 г.). «Звуковые зеркала раннего предупреждения». http://www.andrewgrantham.co.uk/soundmirrors/.
10. ↑ Ли Бриммикомб Вудс (7 декабря 2005 г.). «Пылающая синева: Битва за Британию 1940 года» (PDF) .ООО «ГМТ Геймз». http://www.gmtgames.com/living_rules/TBB_Scenarios.pdf.
11. ↑ Чан, Ю.Т.; Tsui, WY, So, HC и Ching, PC (2006). «Локализация на основе времени прибытия в условиях NLOS». Общество автомобильных технологий IEEE. стр. 17–24. Цифровой идентификатор объекта: 10.1109/TVT.2005.861207. ISSN 0018-9545. http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all. jsp?tp=&arnumber=1583910&isnumber=33430.
12. ↑ http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/COMMS/ear/ear.htm
13. ↑ Джон Л.Списбергер (июнь 2001 г.). «Гиперболические ошибки определения местоположения из-за недостаточного количества приемников». стр. 3076–3079. Бибкод 2001ASAJ..109.3076S. Цифровой идентификатор объекта: 10.1121/1.1373442. PMID 11425152.

Внешние ссылки

Акустическая локация | Военная вики

Шведские солдаты, использующие акустический локатор в 1940 году

Акустическая локация — это наука об использовании звука для определения расстояния и направления чего-либо.Определение местоположения может осуществляться активно или пассивно, а также в газах (например, в атмосфере), жидкостях (например, в воде) и твердых телах (например, в земле).

• Active Акустическая локация включает в себя создание звука для создания эха, которое затем анализируется для определения местоположения рассматриваемого объекта.
• Пассивная акустическая локация предполагает обнаружение звука или вибрации, создаваемых обнаруживаемым объектом, которые затем анализируются для определения местоположения рассматриваемого объекта.

Оба этих метода при использовании в воде известны как гидролокаторы; широко используются пассивный гидролокатор и активный гидролокатор.

Акустические зеркала и тарелки могут использоваться как активно, так и пассивно для локализации. Микрофоны, используемые с этими устройствами, обеспечивают активную локализацию, а динамики обеспечивают пассивную локализацию. При использовании нескольких устройств они располагаются треугольно по отношению к источнику звука. В качестве военного средства противовоздушной обороны пассивная акустическая локация использовалась с середины Первой мировой войны ^[1] до первых лет Второй мировой войны для обнаружения самолетов противника по шуму их двигателей.Он устарел до и во время Второй мировой войны из-за появления радара, который был гораздо более эффективным (но перехватываемым). Преимущество акустических методов заключалось в том, что они могли «видеть» за углами и над холмами из-за преломления звука.

Гражданское использование включает поиск диких животных ^[2] и определение места стрельбы из огнестрельного оружия. ^[3]

Военное использование

Звуковой локатор T3 1927

Военные используются для обнаружения подводных лодок ^[4] и самолетов. ^[5]

Инструменты ПВО обычно состояли из больших рупоров или микрофонов, подсоединенных к ушам оператора с помощью трубок, очень похожих на очень большой стетоскоп. ^{[6] [7]}

Большая часть работ по зенитной звуковой дальности была выполнена англичанами. Они разработали обширную сеть звуковых зеркал, которые использовались с Первой мировой войны до Второй мировой войны. ^{[8] [9]} Звуковые зеркала обычно работают с использованием подвижных микрофонов, чтобы найти угол, который максимизирует амплитуду принимаемого звука, который также является углом азимута к цели. Два звуковых зеркала в разных положениях будут генерировать два разных пеленга, что позволяет использовать триангуляцию для определения положения источника звука.

По мере приближения Второй мировой войны радар стал надежной альтернативой звуковому местонахождению самолетов. Для обычных скоростей самолетов того времени звуковая локация давала предупреждение всего за несколько минут. ^[5] Станции акустической локации были оставлены в работе в качестве резерва для радаров, как это было во время Битвы за Британию. ^[10] Сегодня заброшенные участки все еще существуют и легкодоступны. ^[8] После Второй мировой войны звуковая дальность больше не играла роли в зенитных операциях.

Для обнаружения вражеской артиллерии см. звуковую дальность.

Активные/пассивные локаторы

Активные локаторы имеют какое-то устройство генерации сигналов в дополнение к подслушивающему устройству. Два устройства не обязательно должны располагаться вместе.

Сонар

SONAR (звуковая навигация и определение дальности) — или гидролокатор — это метод, который использует распространение звука под водой (или иногда в воздухе) для навигации, связи или обнаружения других судов.Сонар бывает двух видов — активный и пассивный. Один активный гидролокатор может определять дальность и пеленг, а также измерять радиальную скорость. Однако одиночный пассивный гидролокатор может определять только пеленг напрямую, хотя анализ движения цели можно использовать для локализации на расстоянии в заданное время. Несколько пассивных гидролокаторов могут использоваться для определения дальности путем триангуляции или корреляции напрямую.

Биологическая эхо-локация

Дельфины, киты и летучие мыши используют эхолокацию, чтобы обнаруживать добычу и избегать препятствий.

Локализация времени прибытия

Имея громкоговорители/ультразвуковые передатчики, излучающие звук в известном месте и в определенное время, положение цели, оснащенной микрофоном/ультразвуковым приемником, можно оценить на основе времени прихода звука. Точность обычно низкая в условиях отсутствия прямой видимости, когда между передатчиками и приемниками есть препятствия. ^[11]

Сейсморазведка

Трехмерное эхолотное изображение каньона под Красным морем, полученное исследовательским судном HMS Enterprise.

Сейсморазведка включает генерацию звуковых волн для измерения подземных сооружений. Источники волн обычно создаются ударными механизмами, расположенными вблизи поверхности земли или воды, как правило, падающими грузами, вибросейсмическими тележками или взрывчатыми веществами. Данные собираются с помощью геофонов, затем сохраняются и обрабатываются компьютером. Современные технологии позволяют создавать трехмерные изображения подземных горных пород с использованием такого оборудования.

См. также: Сейсмология отражений

Экотрейсер

Ecotracer — это акустический локатор, который использовался для определения присутствия и положения кораблей в тумане.Некоторые могли обнаруживать цели на расстоянии до 12 километров. Статические стены могли обнаруживать самолеты на расстоянии до 30 миль.

Типы

Было четыре основных вида систем: ^[12]

• Персональные/носимые рожки
• Переносные управляемые рога
• Статические тарелки
• Статические стены

Ударные

американских акустических локатора использовались в 1941 году для обнаружения нападения японцев на остров-крепость Коррехидор на Филиппинах.

Другое

Поскольку стоимость соответствующих датчиков и электроники падает, использование технологии звуковой локации становится доступным для других целей, например, для обнаружения диких животных. ^[13]

См. также

• Акустическое зеркало, параболический микрофон
• Эхолокация животных, животные, излучающие звук и слушающие эхо для определения местоположения объектов или навигации
• Эхолокация человека, использование эхолокации слепыми людьми
• Акустическая навигация, практика использования слуховых сигналов и звуковых маркеров для навигации внутри и снаружи помещений
• Гидролокатор (, и n , a nd r anging), для использования на гидроцикле
• Эхолот, прослушивание эха звуковых импульсов для измерения расстояния до дна моря, частный случай гидролокатора
• Медицинская ультрасонография, использование эхо-сигналов ультразвука для исследования внутренних органов
• Сенсорная замена
• Японская военная туба, японский акустический локатор 1930-х годов
• Локализация звука

Каталожные номера

1. ↑ Насколько далеко это немецкое ружье? Как 63 немецких орудия были обнаружены только с помощью звуковых волн за один день , Ежемесячник Popular Science, декабрь 1918 г. , стр. 39, отсканировано Google Книгами: http://books.google.com/books?id=EikDAAAAMBAJ&pg=PA39
2. ↑ «Избранные проекты». Гринридж Сайенсиз Инк . http://www.greeneridge.com/projects.html. Проверено 16 мая 2006 г. .
3. ↑ Лоррейн Грин Мазероль и др. (декабрь 1999 г.). «Случайные проблемы с огнестрельным оружием и системы обнаружения выстрелов». http://www.ncjrs.gov/pdffiles1/nij/179274.pdf.
4. ↑ Кристиан Йоханссан и др.. «Отслеживание подводных лодок с использованием мультисенсорного синтеза и реактивного планирования для позиционирования пассивных гидроакустических буев» (PDF) .Архивировано из оригинала 07 июня 2011 г. http://web.archive.org/web/20110607151144/http://www.foi.se/fusion/fusion20.pdf. Проверено 16 мая 2006 г. .
5. ↑ ^{5,0 5,1} В. Ричмонд (2003). «Перед РАДАРОМ – акустическим обнаружением самолетов». http://www.design-technology.info/inventors/page29.htm.
6. ↑ Дуглас Селф. «Акустическая локация и звуковые зеркала». http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/COMMS/ear/ear.htm. Проверено 1 июня 2006 г. .
7. ↑ Джим Маллиган.«Фото звукового локатора» . http://www.skylighters.org/photos/slimages/slsloc.html. Проверено 15 мая 2006 г. .
8. ↑ ^{8.0 8.1} Фил Хайд (январь 2002 г.). «Звуковые зеркала на Южном берегу». http://www.doramusic.com/soundmirrors.htm. Проверено 13 мая 2006 г. .
9. ↑ Эндрю Грэнтэм (8 ноября 2005 г.). «Звуковые зеркала раннего предупреждения». http://www.andrewgrantham.co.uk/soundmirrors/.
10. ↑ Ли Бриммикомб Вудс (7 декабря 2005 г.). «Пылающая синева: Битва за Британию 1940 года» (PDF) .ООО «ГМТ Геймз». http://www.gmtgames.com/living_rules/TBB_Scenarios.pdf.
11. ↑ Чан, Ю.Т.; Tsui, WY, So, HC и Ching, PC (2006). «Локализация на основе времени прибытия в условиях NLOS». Общество автомобильных технологий IEEE. стр. 17–24. Цифровой идентификатор объекта: 10.1109/TVT.2005.861207. ISSN 0018-9545. http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all. jsp?tp=&arnumber=1583910&isnumber=33430.
12. ↑ http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/COMMS/ear/ear.htm
13. ↑ Джон Л.Списбергер (июнь 2001 г.). «Гиперболические ошибки определения местоположения из-за недостаточного количества приемников». стр. 3076–3079. Бибкод 2001ASAJ..109.3076S. Цифровой идентификатор объекта: 10.1121/1.1373442. PMID 11425152.

Внешние ссылки

Акустическая локация | Военная вики

Шведские солдаты, использующие акустический локатор в 1940 году

Акустическая локация — это наука об использовании звука для определения расстояния и направления чего-либо.Определение местоположения может осуществляться активно или пассивно, а также в газах (например, в атмосфере), жидкостях (например, в воде) и твердых телах (например, в земле).

• Active Акустическая локация включает в себя создание звука для создания эха, которое затем анализируется для определения местоположения рассматриваемого объекта.
• Пассивная акустическая локация предполагает обнаружение звука или вибрации, создаваемых обнаруживаемым объектом, которые затем анализируются для определения местоположения рассматриваемого объекта.

Оба этих метода при использовании в воде известны как гидролокаторы; широко используются пассивный гидролокатор и активный гидролокатор.

Акустические зеркала и тарелки могут использоваться как активно, так и пассивно для локализации. Микрофоны, используемые с этими устройствами, обеспечивают активную локализацию, а динамики обеспечивают пассивную локализацию. При использовании нескольких устройств они располагаются треугольно по отношению к источнику звука. В качестве военного средства противовоздушной обороны пассивная акустическая локация использовалась с середины Первой мировой войны ^[1] до первых лет Второй мировой войны для обнаружения самолетов противника по шуму их двигателей.Он устарел до и во время Второй мировой войны из-за появления радара, который был гораздо более эффективным (но перехватываемым). Преимущество акустических методов заключалось в том, что они могли «видеть» за углами и над холмами из-за преломления звука.

Гражданское использование включает поиск диких животных ^[2] и определение места стрельбы из огнестрельного оружия. ^[3]

Военное использование

Звуковой локатор T3 1927

Военные используются для обнаружения подводных лодок ^[4] и самолетов. ^[5]

Инструменты ПВО обычно состояли из больших рупоров или микрофонов, подсоединенных к ушам оператора с помощью трубок, очень похожих на очень большой стетоскоп. ^{[6] [7]}

Большая часть работ по зенитной звуковой дальности была выполнена англичанами. Они разработали обширную сеть звуковых зеркал, которые использовались с Первой мировой войны до Второй мировой войны. ^{[8] [9]} Звуковые зеркала обычно работают с использованием подвижных микрофонов, чтобы найти угол, который максимизирует амплитуду принимаемого звука, который также является углом азимута к цели. Два звуковых зеркала в разных положениях будут генерировать два разных пеленга, что позволяет использовать триангуляцию для определения положения источника звука.

По мере приближения Второй мировой войны радар стал надежной альтернативой звуковому местонахождению самолетов. Для обычных скоростей самолетов того времени звуковая локация давала предупреждение всего за несколько минут. ^[5] Станции акустической локации были оставлены в работе в качестве резерва для радаров, как это было во время Битвы за Британию. ^[10] Сегодня заброшенные участки все еще существуют и легкодоступны. ^[8] После Второй мировой войны звуковая дальность больше не играла роли в зенитных операциях.

Для обнаружения вражеской артиллерии см. звуковую дальность.

Активные/пассивные локаторы

Активные локаторы имеют какое-то устройство генерации сигналов в дополнение к подслушивающему устройству. Два устройства не обязательно должны располагаться вместе.

Сонар

SONAR (звуковая навигация и определение дальности) — или гидролокатор — это метод, который использует распространение звука под водой (или иногда в воздухе) для навигации, связи или обнаружения других судов.Сонар бывает двух видов — активный и пассивный. Один активный гидролокатор может определять дальность и пеленг, а также измерять радиальную скорость. Однако одиночный пассивный гидролокатор может определять только пеленг напрямую, хотя анализ движения цели можно использовать для локализации на расстоянии в заданное время. Несколько пассивных гидролокаторов могут использоваться для определения дальности путем триангуляции или корреляции напрямую.

Биологическая эхо-локация

Дельфины, киты и летучие мыши используют эхолокацию, чтобы обнаруживать добычу и избегать препятствий.

Локализация времени прибытия

Имея громкоговорители/ультразвуковые передатчики, излучающие звук в известном месте и в определенное время, положение цели, оснащенной микрофоном/ультразвуковым приемником, можно оценить на основе времени прихода звука. Точность обычно низкая в условиях отсутствия прямой видимости, когда между передатчиками и приемниками есть препятствия. ^[11]

Сейсморазведка

Трехмерное эхолотное изображение каньона под Красным морем, полученное исследовательским судном HMS Enterprise.

Сейсморазведка включает генерацию звуковых волн для измерения подземных сооружений. Источники волн обычно создаются ударными механизмами, расположенными вблизи поверхности земли или воды, как правило, падающими грузами, вибросейсмическими тележками или взрывчатыми веществами. Данные собираются с помощью геофонов, затем сохраняются и обрабатываются компьютером. Современные технологии позволяют создавать трехмерные изображения подземных горных пород с использованием такого оборудования.

См. также: Сейсмология отражений

Экотрейсер

Ecotracer — это акустический локатор, который использовался для определения присутствия и положения кораблей в тумане.Некоторые могли обнаруживать цели на расстоянии до 12 километров. Статические стены могли обнаруживать самолеты на расстоянии до 30 миль.

Типы

Было четыре основных вида систем: ^[12]

• Персональные/носимые рожки
• Переносные управляемые рога
• Статические тарелки
• Статические стены

Ударные

американских акустических локатора использовались в 1941 году для обнаружения нападения японцев на остров-крепость Коррехидор на Филиппинах.

Другое

Поскольку стоимость соответствующих датчиков и электроники падает, использование технологии звуковой локации становится доступным для других целей, например, для обнаружения диких животных. ^[13]

См. также

• Акустическое зеркало, параболический микрофон
• Эхолокация животных, животные, излучающие звук и слушающие эхо для определения местоположения объектов или навигации
• Эхолокация человека, использование эхолокации слепыми людьми
• Акустическая навигация, практика использования слуховых сигналов и звуковых маркеров для навигации внутри и снаружи помещений
• Гидролокатор (, и n , a nd r anging), для использования на гидроцикле
• Эхолот, прослушивание эха звуковых импульсов для измерения расстояния до дна моря, частный случай гидролокатора
• Медицинская ультрасонография, использование эхо-сигналов ультразвука для исследования внутренних органов
• Сенсорная замена
• Японская военная туба, японский акустический локатор 1930-х годов
• Локализация звука

Каталожные номера

1. ↑ Насколько далеко это немецкое ружье? Как 63 немецких орудия были обнаружены только с помощью звуковых волн за один день , Ежемесячник Popular Science, декабрь 1918 г. , стр. 39, отсканировано Google Книгами: http://books.google.com/books?id=EikDAAAAMBAJ&pg=PA39
2. ↑ «Избранные проекты». Гринридж Сайенсиз Инк . http://www.greeneridge.com/projects.html. Проверено 16 мая 2006 г. .
3. ↑ Лоррейн Грин Мазероль и др. (декабрь 1999 г.). «Случайные проблемы с огнестрельным оружием и системы обнаружения выстрелов». http://www.ncjrs.gov/pdffiles1/nij/179274.pdf.
4. ↑ Кристиан Йоханссан и др.. «Отслеживание подводных лодок с использованием мультисенсорного синтеза и реактивного планирования для позиционирования пассивных гидроакустических буев» (PDF) .Архивировано из оригинала 07 июня 2011 г. http://web.archive.org/web/20110607151144/http://www.foi.se/fusion/fusion20.pdf. Проверено 16 мая 2006 г. .
5. ↑ ^{5,0 5,1} В. Ричмонд (2003). «Перед РАДАРОМ – акустическим обнаружением самолетов». http://www.design-technology.info/inventors/page29.htm.
6. ↑ Дуглас Селф. «Акустическая локация и звуковые зеркала». http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/COMMS/ear/ear.htm. Проверено 1 июня 2006 г. .
7. ↑ Джим Маллиган.«Фото звукового локатора» . http://www.skylighters.org/photos/slimages/slsloc.html. Проверено 15 мая 2006 г. .
8. ↑ ^{8.0 8.1} Фил Хайд (январь 2002 г.). «Звуковые зеркала на Южном берегу». http://www.doramusic.com/soundmirrors.htm. Проверено 13 мая 2006 г. .
9. ↑ Эндрю Грэнтэм (8 ноября 2005 г.). «Звуковые зеркала раннего предупреждения». http://www.andrewgrantham.co.uk/soundmirrors/.
10. ↑ Ли Бриммикомб Вудс (7 декабря 2005 г.). «Пылающая синева: Битва за Британию 1940 года» (PDF) .ООО «ГМТ Геймз». http://www.gmtgames.com/living_rules/TBB_Scenarios.pdf.
11. ↑ Чан, Ю.Т.; Tsui, WY, So, HC и Ching, PC (2006). «Локализация на основе времени прибытия в условиях NLOS». Общество автомобильных технологий IEEE. стр. 17–24. Цифровой идентификатор объекта: 10.1109/TVT.2005.861207. ISSN 0018-9545. http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all. jsp?tp=&arnumber=1583910&isnumber=33430.
12. ↑ http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/COMMS/ear/ear.htm
13. ↑ Джон Л.Списбергер (июнь 2001 г.). «Гиперболические ошибки определения местоположения из-за недостаточного количества приемников». стр. 3076–3079. Бибкод 2001ASAJ..109.3076S. Цифровой идентификатор объекта: 10.1121/1.1373442. PMID 11425152.

Внешние ссылки

BGC-034 Акустический локатор

Акустические локаторы использовались военными службами с середины Первой мировой войны до начала Второй мировой войны для пассивного обнаружения приближающихся вражеских самолетов путем прослушивания шума их двигателей. Обычно они состояли из больших акустических рупоров, прикрепленных к наушникам типа стетоскопа, которые носили мониторы.

О первом применении этого типа техники заявил командир Альфред Роулинсон из Королевского военно-морского добровольческого резерва, который осенью 1916 года командовал мобильной зенитной батареей на восточном побережье Англии. Ему нужно было средство для обнаружения цеппелинов в пасмурную погоду, и он импровизировал устройство из пары граммофонных рупоров, установленных на вращающемся шесте. Некоторые из этих единиц оборудования могли довольно точно определять приближающиеся дирижабли, позволяя наводить на них орудия, несмотря на то, что они находились вне поля зрения.

Хотя при использовании этого метода не было зафиксировано ни одного попадания, Роулинсон утверждал, что однажды заставил дирижабль сбросить бомбы.

Выдержка с веб-сайта Канадского военного музея:

Звукоискатель Mk 1 был изготовлен компанией A.W. Gamage Ltd. в Великобритании во время Первой мировой войны. В первые дни Первой мировой войны противовоздушная оборона была совершенно новой областью. Обнаружение невидимых приближающихся самолетов было серьезной проблемой. Единственным возможным решением с доступной в то время технологией были детекторы звука, которые могли дать приблизительное представление о направлении и высоте самолета на основе звука его двигателя. Трубки соединяли основания двух горизонтально установленных граммофонных рупоров с парой наушников-стетоскопов. Оператор перемещал детектор до тех пор, пока звук не стал одинаково слышен в каждом ухе, после чего (теоретически) он был бы направлен в сторону самолета. Второй оператор использовал вертикально установленные рожки для оценки высоты. Однако система была в лучшем случае рудиментарной, поскольку местоположение самолета можно было установить только на время записи звука. После того, как был установлен звуковой контакт, требовались трудоемкие расчеты, чтобы правильно навести зенитное орудие, и любое отклонение от траектории полета самолета делало систему бесполезной.Однако это была единственная система, доступная для обнаружения приближения невидимых самолетов до разработки радара в 1930-х годах.

Трубки, соединяющие основания двух горизонтальных рупоров граммофонного типа с парой наушников-стетоскопов. Оператор перемещал детектор до тех пор, пока он не услышал звук одинаково в каждом ухе, после чего в идеале пушки могли быть направлены в сторону самолета. Два вертикальных конуса оценивали высоту цели..

Усовершенствованные формы этого прибора все еще использовались в 1939-1940 годах, прежде чем его заменил радар..

Большое спасибо Скотту Даммитту и Канадскому военному музею за помощь в воспроизведении этого уникального образца техники времен Великой войны.

Быстрый и простой способ перемещения подводного объекта

Акустические датчики

JW Fishers позволяют быстро и легко перемещать подводное место или часть объекта. оборудование. Пингер прикреплен к подводному месту, где он постоянно передает сонар. сигнал.Дайвер, оснащенный приемником пингера, может обнаружить акустический сигнал и следовать за ним. прямо на пингер. Имеются пингеры с разными частотами передачи, поэтому можно использовать несколько развернуты в одном и том же районе, не мешая друг другу. Дайвер устанавливает пингер ресивер на нужную частоту и направляется непосредственно на пингер.

Семейство акустических пингеров Fishers коммерческого класса доступно в среднечастотном диапазоне (20 – 50кГц), который может передавать на 2-3 тысячи футов; или в низкочастотном диапазоне (11-16 кГц), который может передавать 3-6 миль.И среднечастотные, и низкочастотные пингеры доступны как одночастотные пингеры; или как многочастотный пингер, который позволяет оператору выбирать желаемую частоту передачи в поле. Одночастотные пингеры можно заказать на выбранных частотах, которые устанавливаются на фабрика.

С помощью пингеров Fishers оператор может выбрать количество импульсов в секунду, длину каждого импульс, выходная мощность и с некоторыми агрегатами отложенный старт (от минуты до 365 дней).Длина регулировка каждого импульса и выходной мощности позволяет оператору контролировать расстояние, на которое пингеры могут быть обнаруженным. Эти особенности делают пингеры чрезвычайно универсальными и лучшим выбором практически для любых задач. операция по переселению.

Среднечастотные пингеры

доступны в виде одночастотных пингеров (SFP1) и многочастотных пингеров. Пингер (MFP1). SFP1 доступен на нескольких частотах, одна из которых указана во время порядок (22, 26, 30 или 37.5 кГц) без дополнительной оплаты. MFP1 имеет частоты, выбираемые пользователем. от 20 до 50 кГц с шагом 500 Гц. Оператор выбирает одну из 60 различных частот, прежде чем развертывание пингера. Акустический пингер может автоматически активироваться при погружении в воду или активируется вручную перемычкой на плате. Многие пингеры MFP-1 могут быть развернуты в одна и та же общая область, каждая из которых передает другую частоту.Дайвер, использующий пингер-приемник, может определить точное местоположение каждого пингера без помех со стороны других.

SFP-1: 795 долларов США
MFP-1: 995 долларов США

ЗАКАЗАТЬ SFP-1 СЕЙЧАС ЗАКАЗАТЬ МФУ-1 СЕЙЧАС Читать далее

Быстрый и простой способ перемещения подводного объекта

Акустические датчики

JW Fishers позволяют быстро и легко перемещать подводное место или часть объекта. оборудование.Пингер прикреплен к подводному месту, где он постоянно передает сонар. сигнал. Дайвер, оснащенный приемником пингера, может обнаружить акустический сигнал и следовать за ним. прямо на пингер. Имеются пингеры с разными частотами передачи, поэтому можно использовать несколько развернуты в одном и том же районе, не мешая друг другу. Дайвер устанавливает пингер ресивер на нужную частоту и направляется непосредственно на пингер.

Семейство акустических пингеров Fishers коммерческого класса доступно в среднечастотном диапазоне (20 – 50кГц), который может передавать на 2-3 тысячи футов; или в низкочастотном диапазоне (11-16 кГц), который может передавать 3-6 миль. И среднечастотные, и низкочастотные пингеры доступны как одночастотные пингеры; или как многочастотный пингер, который позволяет оператору выбирать желаемую частоту передачи в поле.Одночастотные пингеры можно заказать на выбранных частотах, которые устанавливаются на фабрика.

С помощью пингеров Fishers оператор может выбрать количество импульсов в секунду, длину каждого импульс, выходная мощность и с некоторыми агрегатами отложенный старт (от минуты до 365 дней). Длина регулировка каждого импульса и выходной мощности позволяет оператору контролировать расстояние, на которое пингеры могут быть обнаруженным.Эти особенности делают пингеры чрезвычайно универсальными и лучшим выбором практически для любых задач. операция по переселению.

Низкочастотные пингеры доступны в виде одиночного низкочастотного пингера (SLFP-1) и нескольких Низкочастотный пингер (MLFP-1). Стандартная частота SLFP-1 составляет 12 кГц. Дополнительные частоты доступны и должны быть указаны во время заказа (11-16 кГц с шагом 1 кГц) по экономичной цене. То MFP1 имеет выбираемые пользователем частоты от 11 до 16 кГц с шагом 500 Гц.Оператор выбирает одну из 11 различных частот перед развертыванием пингера. Акустический пингер может быть автоматически активируется при попадании в воду или вручную с помощью перемычки на цепи доска. Несколько пингеров MLFP-1 могут быть развернуты в одной и той же области, каждый из которых будет передавать разная частота. Дайвер, использующий приемник пингера, может определить точное местоположение каждого pinger без помех со стороны других.

SLFP-1: 1 995 долл. США
MLFP-1: 2 595 долл. США

ЗАКАЗАТЬ СЛФП-1 СЕЙЧАС ЗАКАЗАТЬ МЛФП-1 СЕЙЧАС Читать далее

Быстро найти любой пингер

PR-1 — это высокотехнологичный приемник пингера, который быстро обнаружит любой пингер, передающий сигнал. частота от 3 кГц до 97 кГц. Приемник может быть перенесен водолазом или развернут с лодки. с помощью дополнительного комплекта для развертывания лодки.

Управлять приемником легко; выберите частоту, которую нужно найти, и просканируйте область с помощью 360 градусная развертка. Когда дайвер направляет приемник в направлении пингера, раздается звуковой сигнал. звучит через подводный наушник, и мигает светодиодная полоса. За счет снижения чувствительности приемник, дайвер может получить точное направление к местоположению пингера. Когда ныряльщик плывет в этом направлении компас, установленный в верхней части приемника, обеспечивает точное направление.Как водолаз приближается к пингеру, звуковой сигнал становится громче, а на световой панели приемника мигает больше светодиодов.

Если в районе работает несколько пингеров, дайвер может переключить настройку приемника и повторить процедура. Частота быстро меняется с помощью регулятора на передней панели. Частота настройка отображается на большом, легко читаемом ЖК-дисплее (цифровой индикатор с подсветкой) в виде числа между 3 и 97 на панели управления.

4995 долларов США

ЗАКАЗАТЬ СЕЙЧАС Читать далее

Быстрый и простой способ перемещения подводного объекта

Акустический гидролокатор JW Fishers позволяет быстро и легко перемещать подводное место или объект оборудования. Транспондер сонара прикреплен к подводному месту, где он находится тихо. прослушивание кодированного сигнала акустического гидроакустического запросчика.Когда водолаз с гидролокатором запросчик, направляет опросчик в сторону транспондера, транспондер отправляет закодированный обратный сигнал, улавливаемый запросчиком акустического гидролокатора. Следователь отображает расстояние до транспондера (в футах или метрах), а компас показывает направление на транспондер. Дайвер может следовать сигналу прямо к цели. Акустический гидролокатор Транспондер может передавать любую из шестидесяти (60) различных частот (по выбору оператора), поэтому многие могут быть развернуты в одной общей области, не мешая друг другу.Дайвер устанавливает запросчика акустического гидролокатора на частоту акустического ответчика и направляется непосредственно на Это. Многочастотный транспондер MFT-1 имеет радиус действия более 3000 футов.

Стандартные частоты: от 20 кГц до 50 кГц с шагом 500 Гц (также доступны специальные частоты). MFT-1 может автоматически активироваться при погружении в воду или вручную с помощью переключателя. перед развертыванием.Многие MFT-1 могут быть развернуты в одной и той же области, каждый из которых будет передавать разная частота. Дайвер, использующий опросчик DHI-1, может определить точное местоположение. каждого транспондера MFT-1.

1395 долларов США

ЗАКАЗАТЬ СЕЙЧАС Читать далее

Быстрое обнаружение транспондеров акустического гидролокатора

Водолазный опросчик DHI-1 быстро обнаружит транспондер акустического гидролокатора, передающий частота 24, 25, 27, 28, 29, 30, 31, 32 или 33 кГц (также доступны специальные частоты).То Акустический гидроакустический запросчик DHI-1 может переноситься водолазом или сбрасываться с лодки с помощью дополнительный комплект для развертывания на лодке.

Управлять DHI-1 просто; выберите частоту транспондера, которую нужно найти, и просканируйте область с помощью Развертка на 360 градусов. Когда дайвер направляет DHI-1 в сторону транспондера, через подводный наушник звучит сигнал тревоги, а светодиодная полоса мигает. DHI-1 отображает расстояние до транспондера и компаса, установленного сверху DHI-1, дает дайверу точное наведение на цель. Акустический гидроакустический запросчик DHI-1 вычисляет расстояние до транспондер, измеряя время между сигналом передачи и обратным сигналом. Как водолаз движется в направлении цели расстояние (в футах или метрах) постоянно обновляется, чтобы дать точное расстояние.

Если в этом районе работает несколько транспондеров, дайвер может переключить частоту DHI-1, чтобы она соответствовала следующий акустический транспондер и повторите процедуру для следующей цели.

DHI-1 может обнаруживать и определять дальность и пеленг по акустическим транспондерам на расстоянии, превышающем 3000 футов и совместим с транспондерами большинства других производителей.

5 995 долларов США

ЗАКАЗАТЬ СЕЙЧАС Читать далее

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Всесторонний обзор акустических методов обнаружения подземных трубопроводов

1.

Введение Системы подземных трубопроводов играют важную роль в современной жизни, обеспечивая основные коммунальные услуги, особенно при транспортировке ресурсов для повседневного использования. Последние данные за 2014 год [1] дают в общей сложности чуть менее 2 175 000 миль трубопровода в 120 странах мира [2]. Количество подземных трубопроводов быстро растет в ответ на спрос со стороны населения, что делает задачу обнаружения этих подземных труб очень сложной. Соответственно, для решения этой проблемы были разработаны различные методы обнаружения.Традиционно основными средствами обнаружения подземных трубопроводов были металлодетекторы [3,4] и георадар (GPR) [5,6,7]. Однако в последние десятилетия все чаще используются пластиковые трубы из-за их низкой стоимости и низкой частоты отказов [8], что делает металлодетекторы неприменимыми в большинстве сценариев. Георадар годится для обнаружения как металлических, так и неметаллических объектов; тем не менее, сильное затухание электромагнитных волн в проводящих материалах делает его неэффективным при наличии влажной почвы. Альтернативным вариантом является использование методов акустической локации, которые основаны на несоответствии заглубленных объектов и окружающей среды с точки зрения акустических свойств, а также на распространении механических волн вместо электромагнитных волн. Метод акустической передачи, как бестраншейный метод, применялся для обнаружения подземных коммуникаций и зарекомендовал себя как полезный и эффективный подход для обнаружения как металлических, так и неметаллических подземных коммуникаций [9,10,11]. Недавно в рамках «Картирования подземного мира» [13,14] были разработаны виброакустические методы [12], которые показали очень многообещающие результаты при обнаружении подземных трубопроводов, особенно для пластиковых труб.По сравнению с электромагнитными методами, такими как металлолокаторы и георадар, акустические методы обладают преимуществом в эффективности для широкого спектра типов грунта и обнаружения неметаллических объектов. В этой статье рассматриваются акустические методы, относящиеся к локализации подземных труб. Исследование начинается с обзора литературы по теоретическому изучению механизма распространения волн в подземных трубопроводных системах в разделе 2, за которым следует подробное описание современных акустических методов обнаружения подземных труб в разделе 3.Обсуждаются принципы, лежащие в основе методов, а также применимость и ограничения каждого метода. В разделе 4 представлены несколько репрезентативных акустических локаторов, которые имеются в продаже, в качестве справочных материалов для практического использования. Факторы, которые могут повлиять на результаты измерений, обсуждаются в Разделе 5. После этого в Разделе 6 представлен анализ решений о предпочтительных методах локализации трубопровода. Наконец, выводы и рекомендации для будущих исследований приведены в Разделе 7.

2. Теоретическое исследование механизма распространения волн в трубных системах

Теоретические исследования поведения волн в трубных конструкциях привлекли к настоящему времени большое внимание и проводились многими исследователями. Лучшее понимание механизма распространения волн в трубопроводных системах необходимо не только для определения местоположения трубопровода, но также для обнаружения утечек [15,16,17] и оценки состояния [18,19,20,21]. Здесь представлен всесторонний обзор литературы по фундаментальным исследованиям механизма распространения волн в трубных конструкциях, чтобы обеспечить физическое понимание развития методов акустического обнаружения.Более ранние исследования распространения волн в трубах или жидких цилиндрах [22, 23, 24] обеспечивают теоретическую основу для локализации водопроводных труб, уделяя внимание волнам низкого порядка или относительно низкочастотному диапазону. Макфадден исследовал радиальные колебания полых цилиндров с толстыми стенками, уделяя особое внимание осесимметричному движению [25]. Дальнейшее исследование было проведено Газисом [26] на плоских колебаниях полых цилиндров, охватывающих корпуса от тонкой оболочки до корпуса Поххаммера [27] сплошного цилиндра.Затем в рамках теории упругости изучались как осесимметричные, так и неосесимметричные движения. Это привело к трехмерному решению характеристического уравнения распространения волн в полом круглом цилиндре [28] и соответствующим численным результатам [29]. Дель Гроссо решил точную формулировку характеристического уравнения для труб произвольной толщины, ориентируясь на осесимметричные волны [30,31]. На основе этого теоретического анализа Лафлер и Шилдс провели исследование двухмодовых волн (ET0 и ET1) в заполненной жидкостью эластичной трубке на низких частотах [32], где были представлены дисперсионные характеристики и смещения частиц, профилированные как в пластиковой, так и в алюминиевой трубках. .Синха и др. В работе [33] исследовано распространение осесимметричных волн в заполненных жидкостью цилиндрических оболочках, где были рассмотрены пять случаев, включая цилиндрическую оболочку в вакууме, цилиндрическую оболочку, окруженную жидкостью, гипотетический столб жидкости, цилиндрическую оболочку, заполненную жидкостью, и цилиндрическую оболочку. оболочка, погруженная в бесконечную жидкость. Были представлены численные результаты дисперсионных кривых, затухания из-за излучения, распределения смещения и распределения напряжения. Затем для проверки обоснованности теории были проведены эксперименты [34], в которых дисперсионные кривые были инвертированы из экспериментальных временных сигналов с помощью метода Прони [35].Для рассмотрения особого случая, когда толщина намного меньше радиуса, были адаптированы различные приближения для разработки различных теорий тонких оболочек, которые варьируются от первого приближения Лава [36,37], теории Доннелла и Муштари [38,39,40, 41] к теориям «типа Тимошенко» [42]. Типичная работа, основанная на теории типа Тимошенко, была проведена Линем и Морганом [43] и расширена до высоких мод на более высоких частотах в заполненной жидкостью цилиндрической оболочке. Исследование было ограничено осесимметричными волнами с чисто синусоидальным изменением по сравнению с распространением волны через цилиндрический канал, содержащий жидкость в [44].Было обнаружено, что на всех частотах существуют две моды, что ставит под сомнение ошибочный вывод Томсона [45] о том, что на более низких частотах существует только одна мода. Фуллер и Фахи [46] исследовали более полную дисперсию и распределение энергии волн в оболочках, содержащих жидкость, на основе уравнений Доннелла–Муштати, где наблюдались ветви в реальной, мнимой и комплексной плоскостях. Колебательное поведение оболочек, возбуждаемых внутренним монопольным источником, дополнительно изучалось в [47,48,49].Дополнительные ссылки, касающиеся различных теорий тонких оболочек, можно найти в [50], а в книге рекомендуются полезные статьи с точки зрения сравнения различных теорий тонких оболочек, таких как [51, 52, 53, 54, 55, 56]. Павич [57] изучали виброакустический поток энергии через прямую трубу, обнаружив, что четыре типа волн отвечают за большую часть передачи энергии, включая три осесимметричные волны (n = 0) и одну изгибную волну (n = 1). Из осесимметричных волн волна с преобладанием жидкости (s = 1) и волна с преобладанием оболочки (s = 2) имеют связанное осевое и радиальное движение.Третья – крутильная волна (s = 0), которая не связана с жидкостью и не имеет значительного радиального движения [58]. Эти формы колебаний в цилиндрических координатах показаны на рисунке 1. В последнее время исследования, проведенные Саутгемптонским университетом, были сосредоточены в основном на распространении волн в конструкциях труб в отношении этих четырех мод на низких частотах, значительно ниже частоты кольца трубы. Пиннингтон и Бриско [60] вывел уравнения движения двух осесимметричных волн в заполненной жидкостью трубе на основе упрощенной формы уравнения Кеннерда [61] и вычислил относительные размеры этих двух волн при различных граничных условиях.После полученных результатов был предложен внешний пьезоэлектрический датчик, чувствительный только к осесимметричным волнам, для контроля радиального движения стенки. Дальнейшее исследование измерения осесимметричной вибрационной мощности в пустых и заполненных жидкостью трубах было проведено в [62], где практические измерения с использованием четырех методов были исследованы с помощью различных комбинаций осевых акселерометров и датчиков окружности. Вышеупомянутая исследовательская работа в основном была сосредоточена на трубах в вакууме.Для понимания механизма распространения волны в заглубленной трубе в практических приложениях аналитическая модель в [60] была распространена на заполненную жидкостью трубу, окруженную бесконечной упругой средой [63]. Для упрощения расчета внешняя среда рассматривалась как жидкость, способная поддерживать как сдвиговые, так и продольные волны. Затем были получены выражения для волновых чисел волн с преобладанием жидкости и волн с преобладанием оболочки через компоненты жесткости содержащейся жидкости и стенки трубы, компонент массы стенки трубы и импедансы волн в окружающей среде.Таким образом, можно исследовать влияние окружающей среды, изображая действительные и мнимые части импедансов компонентов. Впоследствии были проведены экспериментальные измерения для подтверждения теоретических предсказаний [64]. Частный случай с погруженными пластиковыми водопроводными трубами был дополнительно исследован в [65]. На основе проволочного датчика из ПВДФ (поливинилиденфторида), предложенного в [60], была модифицирована и установлена ​​новая конфигурация кольцевых датчиков для контроля акустического давления в магистральной трубе.В предыдущей модели, установленной в [63], окружающий бесконечный грунт рассматривался как жидкость. Модель предсказания волнового числа осесимметричных волн была улучшена за счет включения связи сдвига на границе раздела смазанная труба/грунт [66,67]. Однако на низких частотах труба, скорее всего, будет иметь идеальное сцепление с окружающим грунтом. Были представлены упрощенные дисперсионные соотношения для волны с преобладанием жидкости [58] и волны с преобладанием оболочки [68], в которых учитывались как сдвиговая связь, так и идеальное сцепление на границе раздела труба/грунт.Системы координат, а также напряжения, действующие на границе раздела трубы и грунта аналитической модели, используемой в этих дисперсионных соотношениях, показаны на рисунке 2. Недавние исследования показали, что волна с преобладанием жидкости может эффективно излучаться в окружающий грунт на основе где местонахождение заглубленных труб может быть определено путем наблюдения за вибрацией поверхности земли с использованием, например, сейсмоприемников [69]. Для выяснения распространения волн в окружающем грунте была изучена вибрация поверхности земли из-за волны с преобладанием жидкости в заглубленных водопроводных трубах [70] после исследования перемещений поверхности, сопровождающих передачу плоских прогрессивных волн в заглубленной газовой трубе [71]. .Эти документы были сосредоточены только на смещениях поверхности земли непосредственно над трубой. Салами [72] распространил эту работу на общее расположение на поверхности и представил аналитическую модель волнового излучения с преобладанием жидкости из подземной водопроводной трубы. Торсионная волна изучалась в основном для оценки состояния и мониторинга [73,74]. В дополнение к различным аналитическим моделям также использовалось профессиональное программное обеспечение для исследования механизма распространения волн в трубах. Лонг и др.исследовал поведение дисперсии волн акустической моды в подземных железных водопроводных трубах и влияние смещения в системах на основе DISPERSE, программного обеспечения, разработанного Имперским колледжем Лондона [75,76]. Также были представлены эффекты свойств почвы [77] и характеристик затухания [78]. В качестве альтернативы для моделирования распространения волн в подземных трубопроводных системах обычно используются методы конечных элементов. Соответствующие исследования можно найти в [79]. Репрезентативные теоретические исследования механизма распространения волн в трубопроводных системах обобщены в таблице 1.

3. Акустические методы обнаружения подземных трубопроводов

Основной принцип акустических методов заключается в том, что когда одна часть трубы или структура среды возбуждается контролируемым образом от специально разработанного источника, могут создаваться волны, которые затем уходят от точки возбуждения во внешнюю среду, окружающую трубу, или во внутреннюю среду внутри трубы. После взаимодействия этих структур волновые сигналы будут улавливаться измерительной аппаратурой, расположенной на поверхности земли.Затем местоположение объекта можно определить путем обработки и анализа этих ответов, ссылка [12]. Принципиальная блок-схема акустических методов изображена на рис. 3. В дополнение к традиционному методу акустической передачи быстро развиваются виброакустические методы определения местоположения подземных коммуникаций, основанные на механизме распространения волн. Эти методы акустической локации можно разделить на две категории в зависимости от наличия или отсутствия доступа к трубе. Обзор основных методов акустической локализации представлен на рис. 4, включая традиционный метод акустической передачи, метод возбуждения трубы, точечные измерения вибрации, а также три метода сейсмических волн: метод продольных волн, метод поперечных волн и метод поверхностных волн.В данном разделе эти методы представляют большой интерес и будут подробно рассмотрены.

3.1. Традиционный метод акустической передачи

Традиционный метод акустической передачи берет свое начало в обнаружении утечек воды [69]. Шум течи распространяется по трубе и через грунт на поверхность земли, где его можно уловить прослушивающей штангой [15], а затем локализовать место утечки. Аналогичный принцип используется в методе акустической передачи для определения местоположения подземных коммуникаций, как показано на рис. 5а.В этом случае в трубопровод или внутритрубный продукт генерируются акустические волны. Кроме того, они путешествуют по почвенной среде, пока не достигают поверхности, и поэтому их можно обнаружить с помощью датчиков, таких как сейсмоприемники. Вибрация будет наиболее сильной непосредственно над трубой из-за кратчайшего пути и меньшего затухания сигнала. Таким образом, местоположение заглубленного объекта можно определить, отслеживая интенсивность самого сильного уровня звука. Прототип системы акустической передачи был собран и оценен путем проведения полевых испытаний на четырех площадках [11].Частота возбуждения варьировалась от 10 Гц до 300 Гц, так как известно, что затухание почвой звуковых волн низкое в этом диапазоне частот. Установлено, что в зависимости от типа почвы наиболее эффективен диапазон частот от 50 Гц до 150 Гц. Результат теста показан в качестве примера на рисунке 5b, где пики уровня звука соответствуют местоположению трубы. Существует три метода генерации акустической волны в заглубленных конструкциях, включая способность продукта трубы улетучиваться, как утечка воды) и резонансный звук [10].Активный звуковой метод включает в себя наведение звука на трубу или в нее, что может быть реализовано путем прикрепления источника к открытой точке (например, гидранта) или путем вставки источника шума в трубу. Резонансный акустический метод основан на том, что среда в трубе представляет собой несжимаемую жидкость (в большинстве случаев вода), где обнаруживаемое движение трубы может быть создано путем взаимодействия с поверхностью жидкости и создания волн давления. Большинство коммерчески доступных акустических локаторов основаны на активных звуковых и резонансных звуковых методах, см. примеры Fuji NPL100 [81], Radiodetection RD500 [82] и SEWERIN System Combiphon [83].Подробная информация об этих локаторах будет продемонстрирована в разделе 4. Исследования показывают, что традиционный метод акустической передачи оказывается полезным при обнаружении подземных коммуникаций и может быть эффективным дополнением к существующим в настоящее время методам обнаружения как металлических, так и неметаллических подземных сооружений [11]. . Однако требование доступа к инженерным системам и невозможность оценки глубины ограничивает использование метода акустической передачи в качестве стандартного метода трассировки, а не эффективного метода поиска.Кроме того, результаты обнаружения чувствительны к помехам от шума и искажениям от свойств окружающей среды [10].

3.2. Метод возбуждения через трубу — усовершенствованный метод акустической передачи

Как указывалось ранее, традиционный метод акустической передачи использует довольно грубые способы возбуждения, и для сбора результирующих сигналов вибрации на поверхности земли используется только один приемник. Более того, для интерпретации результатов обнаружения обрабатывается только информация об амплитуде собранных сигналов.Следовательно, большинство систем акустической локации для коммерческого использования имеют плохие характеристики. Чтобы преодолеть эти недостатки, было предложено использовать фазу данных о вибрации грунта [84]. Предыдущие исследования показывают, что в заглубленной заполненной жидкостью трубе волна с преобладанием жидкости может быть хорошо связана с окружающим грунтом и эффективно излучаться к поверхности земли [63, 64, 85], что означает, что этот тип волны является идеальным типом волны для обнаружения на поверхности земли. Поэтому была спроектирована специальная буровая установка и протестировано несколько методов возбуждения, чтобы найти наиболее эффективные средства для создания волны с преобладанием жидкости [86].Основываясь на выводах, упомянутых выше, метод возбуждения трубы был предложен и разработан в [69], обеспечивая надежный и многообещающий метод локализации подземных водопроводов, особенно для пластиковых труб. Метод возбуждения трубы имеет схожие принципы с традиционным методом акустической передачи. По сравнению друг с другом, в методе возбуждения трубы используются три основных усовершенствования. Во-первых, акустический источник специально спроектирован и установлен с инерционным вибратором, установленным на пластиковой торцевой пластине, прикрепленной болтами к фланцевому концу трубы, когда она выходит на поверхность земли, как показано на рис. 6а, б.Таким образом, волна с преобладанием жидкости может быть возбуждена в наибольшей степени. Встряхиватель возбуждался ступенчатым синусоидальным сигналом от 10 Гц до 400 Гц. Во-вторых, вибрация грунта измеряется с помощью массива сейсмоприемников I/O SM-24 на прямоугольной измерительной сетке, показанной на рис. 6c, что позволяет одновременно измерять несколько вибраций. Что наиболее важно, информация о фазе вибрации грунта используется для картирования прокладки заглубленных труб, что оказалось более надежным, чем оценки магнитуды при наличии шума и различных типов поверхности земли [69].Было показано, что метод возбуждения труб эффективен для обнаружения как пластиковых, так и металлических водопроводных труб, проложенных под травой и под асфальтом [12]. На рис. 7 показаны результаты обнаружения на одной частоте 62 Гц для той же водопроводной трубы из ПЭНД, при этом на развернутой фазе отчетливо виден весь участок трубы. Информация о величине может дополнять эту информацию и может быть особенно полезной для выявления неоднородностей, в которых могут возникать отражения, например, изгиба трубы, изменения материала или размеров трубы, даже утечки.При развертывании фазы в частотной области в одном месте над трубой происходят резкие фазовые изменения, которые могут быть неправильно учтены. Чтобы решить эту проблему, была создана аналитическая модель для прогнозирования смещения поверхности земли из-за волнового движения с преобладанием жидкости в подземной водопроводной трубе [70,87]. Эта работа расширила исследование, проведенное Джетте и Паркером [12], в котором первоначально изучались смещения поверхности земли, сопровождающие распространение акустических волн в заглубленной газонаполненной трубе.Теоретическая модель в [70] объяснила причину резких фазовых изменений, продемонстрировав интерференцию излучаемых волн, которая возникает в некоторых почвенных условиях, и лежит в основе метода возбуждения трубы для обнаружения подземных труб. Недавнее применение виброакустики заключалось в определении местоположения корень дерева по измерениям вибрации поверхности земли [88,89], где, к счастью, на контурных графиках на низких частотах был хорошо виден участок пластиковой трубы, примыкающий к корню дерева. Это открытие предполагает новые возможности для бесконтактного возбуждения метода возбуждения трубы при обнаружении закопанных пластиковых труб [88]. Возбуждение может быть достигнуто через близлежащие деревья или, возможно, путем возбуждения почвы поблизости, не прибегая к прямому доступу к трубам. Кроме того, было изучено влияние глубины залегания на вибрацию поверхности земли, что дает дополнительное представление о возможности улучшения метода возбуждения труб для получения информации о глубине заглубленных труб [70].

3.3. Точечные измерения вибрации

Точечные измерения вибрации для поиска труб, закопанных на небольшой глубине, были впервые предложены в [90].Основное обоснование применения точечных измерений вибрации для определения местоположения захороненных объектов состоит в следующем. При возбуждении гармонической нагрузкой в ​​низкочастотном диапазоне грунт, представляющий собой однородное упругое полупространство, ведет себя как классическая система с одной степенью свободы с тремя компонентами по массе, жесткости и демпфированию, как показано на рисунке 8. Это система обладает собственной резонансной характеристикой на резонансной частоте, определяемой упругими свойствами грунта и радиусом возбуждения, которые изменяются при наличии погребенного объекта, свойства которого отличаются от окружающего грунта. На основе анализа этих изменений можно определить местонахождение захороненных объектов. Экспериментальные измерения проводились на специальной трубной буровой установке и трубе для бытовых отходов. Оба они были закопаны на глубине около 30 см. В этой статье [90] в качестве примера представлена ​​процедура измерений, выполненных на специальной буровой установке, как показано на рис. 9а. Земля возбуждалась с помощью электродинамического вибратора со встроенным импедансным датчиком, как показано на рис. 9b, что позволяло напрямую измерять приложенную силу и ускорение грунта.Встряхиватель приводился в действие свип-сигналом в диапазоне частот от 10 Гц до 800 Гц. Схема расположения точек измерения над заглубленной буровой установкой представлена ​​на рис. 9в. На рис. 10 показаны результаты измерения трех линий. Подробнее об измерениях можно узнать в [90]. Из рисунка видно, что как резонансная частота, так и величина отклика на резонансе изменяются из-за наличия заглубленной трубы, по которой можно определить местоположение как по резонансным частотам, так и по величинам ускорений на резонансе вдоль линии измерения, даже несмотря на то, что пиковая величина не всегда была полезным индикатором.

Основное преимущество точечных измерений заключается в том, что их можно проводить напрямую, не прибегая к массивам датчиков, что более практично в перегруженных районах. Кроме того, результаты измерений легко интерпретировать. Важно отметить, что глубина обнаружения может быть улучшена за счет увеличения радиуса контакта возбуждения. Результаты эксперимента обнадеживают, и есть основания полагать, что измерение точечной вибрации может быть быстрым и осуществимым дополнением к обычным методам обнаружения подземных труб.

3.4. Методы сейсмических волн

Методы сейсмических волн представляют собой хорошо разработанные методы обнаружения, которые широко используются при разведке резервуаров (нефти и газа) [91]. При этом залежи углеводородов обычно находятся на глубине сотен метров и даже километров от поверхности. Метод суммирования общей точки глубины (CPD) [92] обычно используется для отображения местоположения резервуаров. Однако эти методы не подходят для обнаружения неглубоко заглубленных объектов из-за меньшего времени прохождения [93], требований более высоких частот [94] и наличия изменения скорости волны вблизи поверхности [95]. Поэтому были проведены исследования с целью модификации метода сейсмических волн для обнаружения малых глубин [96,97,98]. Совсем недавно были проведены исследования для оценки применимости сейсмического отражения для обнаружения заглубленных труб [99,100]. Следовательно, метод волн сжатия и метод поперечных волн, применяемые для определения местоположения заглубленных труб, были разработаны соответственно в [101]. Результаты обнаружения оказались обнадеживающими, что свидетельствует об эффективности использования методов сейсмических волн для обнаружения подземных коммуникаций.Основной принцип, лежащий в основе методов сейсмических волн, кратко показан на рис. окружающий грунт. Рассеянные волны, несущие информацию о местоположении объекта, могут быть уловлены массивом сейсмоприемников на поверхности земли. Соответственно обнаружение и анализ этих рассеянных волн позволяет определять местонахождение захороненных объектов [102].

В принципе, в системах захороненных объектов сосуществуют три основных типа сейсмических волн, включая волну сжатия, поперечную волну и волну Рэлея. Это приводит к трем методам сейсмических волн, включая метод продольных волн, метод поперечных волн и метод поверхностных волн, каждый из которых имеет одну преобладающую волну, возбуждаемую путем выбора конкретных форм возбуждения.

3.4.1. Метод волн сжатия

Метод волн сжатия был предложен для обнаружения объектов, зарытых на небольшой глубине [101].Экспериментальная установка показана на рисунке 12а. В этой установке вибросито помещалось на поверхность земли в качестве источника звука с использованием специально разработанной платформы (см. рис. 12b) для достижения хорошего сцепления с грунтом и создания волны сжатия. Этот метод представляет собой модифицированную работу, основанную на [103], где метод CDP был адаптирован для обнаружения захороненных точечных объектов. Одна из модификаций метода волн сжатия заключается в том, что для возбуждения вибрации вибростенда вместо импульсов использовался растянутый во времени сигнал.Таким образом, сигнал возбуждения может быть построен для ввода желаемого частотного содержания. Кроме того, энергия также может подаваться в землю в течение достаточного периода времени, не прибегая к входным амплитудам, которые вызывают нелинейный отклик в земле [101]. Однако использование расширенного во времени сигнала делает подход во временной области неприменимым. Следовательно, функция взаимной корреляции с дополнительной обработкой сигнала была использована в алгоритме визуализации для получения изображения поперечного сечения захороненного объекта.Для проверки эффективности метода волн сжатия были проведены полевые испытания, в которых в качестве цели была выбрана бетонная труба диаметром 0,6 м, заглубленная на глубину 1 м. Растянутый во времени сигнал представлял собой линейный чирп с частотным диапазоном входного сигнала от 50 Гц до 2 кГц. Результат визуализации показал четкое расположение трубы, как показано на рисунке 13, несмотря на ограниченное разрешение.

3.4.2. Метод поперечных волн

Было предложено использовать поперечные волны в подземных изображениях для обнаружения реликтов на основе суммирования отраженных рассеянных волн. Однако разрешения изображения недостаточно [96]. Соответственно, были проведены исследования для улучшения изображения подземных объектов с использованием фильтра верхних частот и коррекции положения пика принимаемых волн [104], применения метода отображения огибающей [105] и метода деконволюции [106]. Как сообщается в [103], экспериментальная работа была проведена для подтверждения возможности предлагаемого метода. Метод, предложенный Sugimote et al. Затем [103] был изменен на метод продольных волн, как мы представили ранее.Однако результаты визуализации имеют низкое разрешение, как показано на рисунке 13. Чтобы решить эту проблему, для освещения объекта было предложено использовать поперечную волну, поскольку она имеет меньшую скорость, чем волна сжатия, что подразумевает меньшую длину волны для данной частоты. [101]. Следовательно, для обнаружения заглубленных труб был предложен и представлен в [102] метод вибрации поверхности земли с поперечной волной. Экспериментальная установка показана на рисунке 14а. Другим преимуществом использования поперечной волны является то, что временной интервал между волной Рэлея и отраженной поперечной волной может быть максимальным, что предотвращает затенение меньшего отраженного сигнала доминирующей поверхностной волной [99].Суть этого метода аналогична методу продольных волн, тогда как поперечные волны являются преобладающим типом волн среди основных сейсмических волн. Это было достигнуто путем прикрепления вибростенда к специально разработанной гребенке (см. рис. 14b) для преимущественного возбуждения горизонтально поляризованных поперечных волн. Сигнал возбуждения представлял собой свипирующий синусоидальный сигнал с частотой от 10 Гц до 400 Гц. Помимо модификации аппаратных средств, также были усовершенствованы алгоритмы обработки сигналов. Модифицированная форма взаимной корреляции, которая включает сигнал возбуждения в качестве дополнительного эталона, использовалась для уменьшения помех от помех.Сглаженное преобразование когерентности использовалось для предварительного отбеливания сигналов для улучшения разрешения изображения. На рис. 15 показаны изображения разбивки в поперечном сечении, показывающие местонахождение закопанной пластиковой трубы. Экспериментальные результаты показали, что метод поперечных волн успешно обнаруживает как пластмассовые, так и чугунные трубы, несмотря на низкое разрешение изображений.

3.4.3. Метод поверхностных волн (волн Рэлея)

Основным применением метода поверхностных волн является обнаружение наземных мин [107].Когда земля озвучивается акустическим источником, движение наземной мины можно отличить от движения окружающего грунта, поскольку структурные резонансы, которыми обладают наземные мины, возбуждаются волнами Рэлея. Это приводит к большему движению в области непосредственно над наземными минами. Соответственно, местоположение наземных мин можно определить путем измерения местных сейсмических перемещений. Схема системы обнаружения мин показана на рисунке 16. Как правило, в этом случае используются удаленный источник и бесконтактный датчик, что привело к серьезным исследованиям связи акустических и сейсмических сигналов для обнаружения наземных мин [108, 109, 110]. В дополнение к обнаружению наземных мин поверхностные волны применялись для обнаружения подземных препятствий [97, 111], пустот [112] и полостей под тротуарами [113, 114]. В этих исследованиях экспериментальные установки для испытаний были аналогичны показанным на рис. 11, с источником и группой приемников, расположенных на поверхности земли. Пример экспериментальной установки показан на рисунке 17 для обнаружения подземных пустот с использованием поверхностной волны [112].

Несмотря на то, что размеры и глубина залегания некоторых целей, упомянутых выше, могут отличаться от размеров и глубины залегания подземных трубопроводов, прогресс в этой области был смоделирован желанием применить метод поверхностных волн для обнаружения подземных труб.Исследования, относящиеся к методу обнаружения поверхностных волн, подтвердили его потенциальные возможности для обнаружения подземных трубопроводов, что может стать направлением исследований для будущей работы.

3.4.4. Краткий обзор методов сейсмических волн

Преимущество методов сейсмических волн заключается в том, что доступ к интересующей трубе не требуется, поскольку источник возбуждения расположен на поверхности земли. Более того, глубина залегания мишени может быть определена по изображениям суммирования поперечных сечений, что значительно превосходит другие ранее представленные акустические методы.Однако изображение подземных объектов обычно имеет недостаточное разрешение и сильно зависит от скорости волны грунта, используемого при обработке сигнала. Следовательно, необходимо определение скорости волн через грунт на месте, что, к сожалению, не всегда точно из-за дисперсионного поведения и сосуществования волн разного типа.

Все три основных типа сейсмических волн (волна сжатия, поперечная волна и волна Рэлея) оценивались индивидуально [115], при этом выбор волны в основном зависел от глубины цели.Как правило, методы сейсмических волн эффективны для обнаружения захороненных объектов размером более половины длины волны. Более подробную теорию, лежащую в основе сейсмических методов и алгоритмов обработки сигналов, можно найти в [99, 100].

5. Факторы, влияющие на акустические методы при локализации трубопроводов

В соответствии с принципами, лежащими в основе акустических методов, для успешного определения местоположения подземных труб в процессе обнаружения необходимы три аспекта, включая генерацию упругих волн, распространение волн через системы труба-грунт и сбор сигналов после прохождения волны. Для генерации волн можно контролировать несколько факторов, включая диапазон частот, связь между генератором волн и точками, которые должны вибрировать, а также давление среды в трубе [10]. Как только появляется звук, распространение волн через системы «труба-грунт» выходит за рамки контроля технического специалиста из-за различий/неопределенностей в связанных системах труб, включая материал трубы, размер трубы, глубину залегания, окружающий грунт и среду в трубе. Кроме того, на качество принимаемых сигналов также могут влиять состояние поверхности земли и фоновый шум.Наличие адекватной информации о состоянии заглубленных труб является предпосылкой для выбора соответствующих акустических методов. В этом разделе кратко обсуждаются следующие основные факторы.

5.1. Фоновый шум

Нет сомнений в том, что результаты обнаружения акустическими методами могут быть подвержены влиянию шумов, создаваемых, например, самолетами, автомобилями, поездами и электрическими трансформаторами. Для большинства локаторов, используемых в коммерческих целях, в приемники часто встраиваются фильтры для перехвата внешних шумов.Кроме того, использование информации о фазе, а не интенсивности звука, дает возможность получить достаточно устойчивые результаты против помех фонового шума.

5.2. В Pipe Medium and Pipe Material

Предыдущая работа показала, что волна с преобладанием жидкости может быть выбрана в качестве целевой волны при применении метода возбуждения трубы для обнаружения подземных пластиковых водопроводных труб [69]. Однако применимость этого метода может быть разной для различных внутритрубных сред и материалов труб.В работе [127] проведены исследования возможности применения метода возбуждения трубы для обнаружения заглубленной газовой трубы. Численные результаты показали, что виброакустическое обнаружение может плохо работать при обнаружении газовых труб из-за слабой связи между газом и стенкой трубы, из-за чего волна с преобладанием газа не излучается в окружающий грунт так же эффективно, как волна с преобладанием воды. Кроме того, пластиковые трубы легче возбудить, чем металлические, так как они обладают меньшей плотностью и меньшей инерцией. Таким образом, ранг возможности размещения подземных труб от высокого к низкому – это пластиковые водопроводные трубы, металлические водопроводные трубы, пластиковые газовые трубы и, наконец, металлические газовые трубы.Для методов обнаружения, основанных на различии свойств между заглубленной трубой и окружающим грунтом, таких как точечные измерения вибрации [90], газовые трубы легче найти, чем водопроводные, поскольку свойства газа больше отличаются от свойств окружающего грунта. .

5.3. Структура трубы: разрыв и изгиб

Другим фактором, который может сильно повлиять на распространение волны, является конфигурация трубы. Обычные конструкции труб, в дополнение к прямым одиночным трубам, состоят из стыков, изгибов и разрывов, таких как изменение толщины стенок или материалов труб.Существующие акустические методы обнаружения заглубленных труб все еще находятся в стадии разработки, при этом на буровых установках, содержащих несплошности, было проведено несколько полевых испытаний. И это несмотря на то, что влияние несплошности на распространение волн в конструкции трубы изучалось многими исследователями.

Ранние исследования распространения волн в цилиндрической оболочке с разрывом были проведены Харари [128,129], где разрыв рассматривался как вставка линии или присоединение. Фуллер [130] исследовал влияние разрывов стенок на изгибные волны в рамках теории тонких оболочек, где разрыв рассматривался как конечное сечение трубы.Однако исследование Фуллера ограничивалось тонкостенными оболочками в вакууме. Для изучения более распространенного сценария Магглтон и Бреннан [131] создали аналитическую модель заглубленной заполненной жидкостью трубы, в которой учитывались три типа осесимметричных разрывов стенки трубы, как показано на рис. 20. Прохождение и отражение волн Теоретически исследовано поведение двух осесимметричных волн, включая волну с преобладанием жидкости и волну с преобладанием оболочки. Также были разработаны подходы к оценке коэффициентов отражения и пропускания несплошностей [132]. Поведение отражения сигналов шума утечки, когда они сталкиваются с неоднородностями, исследовалось в [133], где было выделено влияние отражения на оценку временной задержки для обнаружения утечки воды. Помимо разрыва стенки трубы, другой распространенной структурой трубы является изгиб. Предварительное исследование [134] было проведено по влиянию изгибов на распространение осесимметричной моды L(0,2) в трубах, окруженных вакуумом, с использованием мембранной модели конечных элементов, где поведение отражения и преобразование моды направленных волн были изучал.Было обнаружено, что мода L(0,2) преобразуется в изгибные моды при передаче через изгиб. Демма и др. изучали направленные волны в изогнутых трубах [135], рассчитывая дисперсионные кривые для тороидальных структур [136]. Поскольку обычные методы конечных элементов требуют вычислительного времени и памяти, полуаналитический метод конечных элементов был введен Hayashi et al. [137] при расчете прохождения направленной волны через отвод трубы. Совсем недавно подход к аналитическому моделированию был предложен в [138].Дальнейшее исследование характеристик передачи определенных мод можно найти в [139, 140]. Более подробное исследование влияния разрывов или изгибов на распространение направленных волн в трубах можно найти в [141].

5.4. Свойство почвы

Хорошо известно, что распространение электромагнитных волн сильно затухает в присутствии проводящей среды, такой как вода. Поэтому методы обнаружения, основанные на индукции или отражении электромагнитного излучения, такие как металлодетекторы и георадар, плохо работают для обнаружения объектов, закопанных во влажной почве.Как правило, акустические методы обнаружения не имеют этого ограничения [100]. Однако насыщенность почвы вместе с пористостью и степенью уплотнения тесно связана со скоростью движения почвы, что может повлиять на излучение акустических волн или интерпретацию результатов. Long et al. исследовали влияние свойств почвы на поведение дисперсии волн и характеристики затухания в подземных железных водопроводных трубах [77, 78], сделав вывод, что то, создает ли мода просачивающуюся объемную волну в окружающую почву, зависит от соотношения скоростей между модой и объемной волной грунта. [76].Подобные результаты были представлены в [70,142], где волна жидкости в заглубленной пластиковой водопроводной трубе не будет пропускать волны сжатия, когда скорость волны сжатия в окружающем грунте больше. Эти анализы могут пролить некоторый свет на практические проблемы, возникающие при применении методов возбуждения трубы для определения местоположения заглубленной трубы. обнаружение утечек в трубах [143], так как скорость волны напрямую связана с интерпретацией результатов измерений.Поэтому было проведено множество исследований по измерению свойств почвы, с которыми можно ознакомиться в [144,145,146,147,148].

6. Выбор методов локализации трубопроводов

Часто метод считается наиболее подходящим для конкретных условий. Ключевым вопросом, определяющим выбор соответствующих технологий реабилитации, является наличие адекватной информации о состоянии инфраструктуры, а также об ограничениях и применении различных технологий локализации.Основные характеристики различных акустических методов приведены в Таблице 3 вместе с их преимуществами и ограничениями. Помимо акустических методов (AT), рассмотренных в данной статье, существующие в настоящее время методы обнаружения подземных трубопроводов включают, помимо прочего, трассировочную проволоку (TW). ), георадар (GPR), электромагнитные методы (EM), магнитные методы и инфракрасная термография (IF), причем первые три широко используются на практике [9]. Чтобы обеспечить лучшее понимание этих неакустических методов, их ограничения и области применения кратко описаны в Таблице 4.Выбор подходящих методов локации в соответствии с условиями местности имеет большое значение [149], так как это косвенный способ повысить точность результатов. Поэтому был реализован подход дерева решений с использованием таких критериев, как тип почвы, наличие трассирующего провода, тип материала и простота доступа к люку, чтобы точно определить предпочтительный метод [11, 150]. Дополнительные критерии эффективности для обозначения или выбора подходящих технологий можно найти в [9]. В этом разделе, основанном на особенностях перечисленных выше методов локализации, а также анализе и дереве решений в [11,150], блок-схема для выбора предпочтительных методов локализации труб показана на рисунке 21. Трассировка проводов по-прежнему остается наиболее надежным методом [150]. При отсутствии проводов трассировки материал трубопроводов должен быть вторым критерием при выборе предпочтительных методов. Для металлических трубопроводов может быть применимо большинство методов определения местоположения. Таким образом, факторы окружающей среды могут быть следующими критериями. Для неметаллических трубопроводов обычно используемыми методами определения местоположения являются GPR и AT. Подходящий метод может быть выбран в зависимости от наличия доступа к системам и свойств окружающей почвы.Кроме того, в трубопроводы можно ввести гибкий жесткий провод и использовать его в качестве временного ДУ [150] для обеспечения хорошей работы в неблагоприятных условиях площадки [10], где наличие высокопроводящих грунтов ограничивает применение георадара, а наличие объектов искажает электромагнитные поля, используемые в обычной локации.

7. Выводы и будущие исследования

Традиционный метод акустической передачи продемонстрировал успех при обнаружении подземных трубопроводов. Однако на сегодняшний день виброакустические методы не нашли широкого применения на практике, хотя в настоящее время это быстро развивающаяся область исследований с обнадеживающими результатами испытаний.В данной статье были рассмотрены эти методы и исследованы основные особенности каждого из них.

Акустические методы обнаружения подземных трубопроводов зарекомендовали себя как потенциальное дополнение к существующим методам обнаружения как металлических, так и пластиковых труб. Примечательно, что они имеют возможность точно определять местонахождение неметаллических заглубленных труб.

Будущие исследования предлагаются следующим образом:

• Метод возбуждения трубы обладает устойчивыми характеристиками при наличии фонового шума.Однако он имеет ограничения требования доступа к трубе и невозможность оценить глубину залегания. Таким образом, предлагается исследовать альтернативные способы возбуждения волны с преобладанием жидкости для локализации трубы без доступа к трубе, а также ее потенциальную способность оценивать глубину.

• Преимущества сейсмоволновых методов заключаются в том, что не требуется доступа к цели, а глубина залегания может быть определена по изображениям. Ожидается, что для повышения эффективности сейсмических методов как оборудование, так и методы обработки сигналов будут оптимизированы для повышения производительности.

• Методы виброакустической локализации все еще находятся на ранней стадии разработки, с пробелами между существующими проектами и коммерческими потребностями. Ожидается, что коммерческие продукты будут запущены в ближайшем будущем.

• Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Разработка способов комбинирования различных методов является тенденцией будущих исследований.

Хотя в данном документе основное внимание уделяется прикладным аспектам локализации трубопроводов, изложенные методы применимы к подземным инфраструктурам, поскольку в локализации объектов существует значительное количество дублирующих друг друга методов и сходств.