, (3.5)

де ()- кут між вектором і газопроводом при інтегруванні по дузі вигину, l()- віддаль від пристрою контролю до газопроводу.

Використовуючи (3.3)-(3.5) визначаємо похибку вимірювання струму в газопроводі при наявності вигину імітаційним способом, враховуючи, що пристрій визначає струм лінійного газопроводу[12].

За результатами дослідження емпірично було встановлено, що при віддалі до початку вигину приблизно 8·h2 відносна приведена похибка вимірювання струму в газопроводі від вигину газопроводу становить приблизно 0.1%.

Крім похибки, що утворюється при повороті газопроводу виникають похибки, спричинені відгалуженнями від газопроводу, по яких протікає струм і які приєднані до трубопроводу не під прямим кутом.

Оцінка впливу оточуючого середовища на точність вимірювання струму.

Газопровід знаходиться в провідному середовищі і по ньому проходить змінний струм, навколо газопроводу виникає основне електромагнітне поле і вторинне. Основне поле утворюється при протіканні по газопроводі досліджуваного струму, а вторинне поле утворюється вихровими струмами в

оточуючому провідному середовищі, що утворюється індукцією основного поля. Величина вторинного поля пропорційна електропровідності оточуючого середовища.

Окрім похибки від наявності вторинного електромагнітного поля необхідно врахувати, що магнітна проникність ґрунту в загальному випадку відмінна від магнітної проникності повітря, в якому вимірюється значення напруженості магнітного поля, утвореного протіканням по газопроводі досліджуваного струму. Для точного визначення струму необхідно вносити корекцію, що залежить від величини магнітної проникності діелектричної та електричної провідностей двох середовищ: повітря і ґрунту[13].

На визначення магнітної і електричної проникностей грунту вздовж траси газопроводу з метою аналітичного визначення впливу похибок, спричинену цими факторами витрачається багато часу. Тому для врахування всіх факторів, пов’язаних з впливом оточуючих середовищ, в яких знаходиться газопровід необхідно проводити градуювання пристрою вимірювання в умовах, близьких до робочих[14].

3.1.3 Визначення інструментальної складової похибки пристрою

Для встановлення інструментальної похибки визначення струму пристроєм та з метою усунення впливу методичних похибок дослідження проводились на лабораторному макеті газопроводу. В якості газопроводу використовувався провідник довжиною 20 м.

В цьому випадку при довжині системи приймальних котушок 1.8м і

розташуванні її посередині провідника та перпендикулярно до нього, напруженість створена провідником буде відмінною від напруженості створеної безкінечним газопроводом. Тому величину струму отриману в результаті вимірювання необхідно перерахувати з врахуванням геометричних обмежень макету газопроводу.

На рисунку 3.4 схематично зображено спосіб встановлення пристрою для визначення струму в газопроводі. Віддаль від макетованого газопроводу до пристрою становить 1м.

1-пристрій вимірювання; 2-провідник зі струмом.

Рисунок 3.4 - Схема встановлення пристрою для визначення струму в провіднику (вид зверху).

На рисунку L1 - довжина провідника, L2 - віддаль від краю провідника до місця встановлення пристрою, L3- віддаль від краю пристрою до провідника. L2=L1/2, а L3=1м

Напруженість магнітного поля створене провідником зі струмом в даному випадку визначається за формулою:

(3.6)

Оскільки на практиці пристрій працює при довгому лінійному газопроводі, то результати струму, визначені пристроєм при повірці будуть відрізнятись від заданго в макеті струму.

Для визначення відповідності між струмом у макеті врахуваємо, що для визначення струму в трубопроводі використовується формула (1.10) для безкінечного провідника, а поле макету створюється провідником малої довжини. Прирівнявши величини напруженості з (1.10) і (3.6) визначаємо, що для корекції визначеного струму, який протікає по макеті газопроводу необхідно скористатися наступною формулою:

(3.7)

де I`-струм в макеті, I- струм, визначений пристроєм, h- висота встановлення.

При дослідженні інструментальної похибки встановлена похибка визначення горизонтального і вертикальних зміщень системи приймальних котушок відносно осі макету.

3.1.4. Аналіз впливу сторонніх завад на результати вимірів

В індустріально розвинутих районах рівень електромагнітних завад досить високий. Особливо високий рівень завад на частотах мережі живлення і кратних їй гармоніках.

Вимірювання напруженості магнітного поля саме цих частот використовується при пошуку газопроводу в ґрунті і при контролі струму станцій катодного захисту.

Значний рівень завад в польових умовах створюють паралельно прокладені газопроводи, лінії електропередач, блукаючі струми.

Проаналізувавши експериментальні дані, для розробленого пристрою, враховуючи віддаль між котушками, було встановлено, що при віддаленні пристрою шириною l від лінії електропередачі на 30·h·l, похибку, спричинену цими лініями електропередач можна не враховувати.

На результати вимірювання також мають вплив трубопроводи, які прокладені поряд з досліджуваним газопроводом, і по яких протікає струм з частотою близькою до частоти досліджуваного струму. Згідно нормативних документів [15] віддаль між газопроводами в різних випадках може бути від 75м до 100м. Проте деякі технологічні трубопроводи можуть прокладатися і на меншій віддалі один від одного.

Враховуючи дослідження полів, паралельно прокладених газопроводів [16] і характеристики системи приймальних котушок розробленого пристрою емпірично встановлено, що віддаль між газопроводами повинна становити не менше 10·h, де h - глибина залягання найглибшого трубопроводу.

Описані вимоги до встановлення пристрою по відношенню до джерела завад, дають можливість звести приведену до діапазону відносну похибку вимірювання струму при наявності поряд газопроводу, бо лінії електропередачі до величини 0.1%.

- Схема встановлення пристрою для визначення струму в провіднику (вид зверху).

3.1.5 Похибка, що виникає внаслідок орієнтаційної залежності характеристик приймальної котушки

При розробці пристрою вимірювання приймалося, що вектор напруженості магнітного поля, яке пронизує приймальну котушку наводить в ній ЕРС пропорційну модулю і напрямку вектора напруженості. Однак приймальна котушка має діаграму направленості у вигляді симетричної "вісімки", тому вектор напруженості має свою проекцію не тільки на магнітну вісь котушки, але й на інших векторах чутливості, які виходять з центра котушки під різними кутами.

В (додаток З) наведено математичне дослідження ЕРС, наведеної в котушці, при врахуванні нелінійності напруженості магнітного поля по площі витка. Із зроблених досліджень можна зробити висновок, що похибка сприйняття величини напруженості магнітного поля носить

мультиплікативний