на рисунку 2.8.
Рисунок 2.8 - Загальна конструкція вимірювального пристрою
Котушки 1 та 6 обертаються під дією траверса 3, що опучені через шарніри 2. В рух котушки приводяться двигуном 4, який відділений від вимірювального блоку 7 і вміщено в блок обробки 8. В цьому блоці окрім двигуна встановлено і все електронне обладнання 5.
Пристрій переносний. Переносять його за допомогою ремня 9.
3 Похибки вимірювання струму в підземному газопроводі розробленим пристроєм
На точність визначення струму в підземному газопроводі впливають фактори, які наведені в наступному переліку[10].
Похибка вибраної математичної моделі електромагнітного поля, утвореного протіканням по газопроводі досліджуваного струму. При розробці математичних залежностей для вимірювання струму в підземному газопроводі було прийнято припущення, що газопровід є нескінченно довгим лінійним провідником без вигинів і поряд немає інших лінійних провідників зі струмом.
Похибка, яка зумовлена впливом двох оточуючих середовищ: того, в якому знаходиться газопровід і того, в якому вимірюється струм. Допускається, що магнітні властивості ґрунту і повітря вздовж газопроводу не впливають на вид і величину магнітного поля, яке виникає внаслідок протікання по газопроводу досліджуваного струму.
Похибка, яка зумовлена наявністю сторонніх магнітних полів, напрям вектора напруженості яких направлений в тому ж напрямку, що й напрям вектора напруженості магнітного поля досліджуваного газопроводу і частота стороннього поля при цьому знаходиться в робочому частотному діапазоні досліджуваного струму, а напруженість поля є нерівномірною в місці вимірювання.
Похибка встановлення приймальних котушок, в яку входить похибка, що зумовлена орієнтаційною залежністю приймальних котушок і похибка визначення віддалі між точками вимірювання напруженості магнітного поля над газопроводом, яка залежить від товщини намотування котушок і віддалі між ними.
Похибка налагоджування каналу обробки, яка визначається різною передавальною характеристикою каналів обробки для різних величин і
частот вхідних сигналів при різній навколишній температурі. Похибку, що зумовлена різною передавальною характеристикою можна представити як сумуючу, що залежить від: похибки встановлення коефіцієнту передачі приймальної котушки і попереднього підсилювача; похибки фільтрування аналогового сигналу, тобто наявність сигналу в смузі затримки фільтру; похибки лінійності передачі аналогового сигналу від приймальної котушки до АЦП, а також похибка від нелінійності, що викликана внутрішніми шумами каналу обробки.
Похибка квантування при перетворенні аналогового сигналу в АЦП;
Похибка, яка зумовлена обмеженою розрядністю при представленні числа в цифровому вигляді під час обробки в мікропроцесорі пристрою.
Загальна схема накопичення похибок представлена на рисунку 3.1:
Рисунок 3.1 - Загальна схема накопичення похибок
Враховуючи вплив кожного із вказаних вище факторів можна визначити сумарну відносну похибку вимірювання струму в газопроводі таким чином[11]:
(3.1)
де М, І, В - відповідно відносна методична, інструментальна та випадкова похибки.
Методичні похибки визначення струму в газопроводі за допомогою розробленого пристрою
При розробці математичної моделі за допомогою якої визначається струм в газопроводі за величиною напруженості магнітного поля приймалось, що газопровід можна вважати лінійним провідником зі струмом, який знаходиться в середовищі, відносна магнітна проникність якого рівна одиниці. Сторонні магнітні поля, рівномірно впливають на всі котушки пристрою контролю. Також приймалось, що ЕРС в приймальній котушці наводять тільки магнітні поля, вектор напруженості яких спрямований вздовж осі котушки.
На практиці умови вимірювання струму інші. Тому враховуючи особливості кожної із складових методичної похибки загальна методична похибка визначається за формулою:
(3.2)
де МОДЕЛІ - похибка, обумовлена невідповідністю математичної моделі вимірювання; СЕРЕДОВИЩА - похибка, що виникає внаслідок впливу оточуючого середовища; ЗАВАД -похибка, яка визначається впливом сторонніх неоднорідних завад в місці контролю; КОТУШКИ -похибка, яка залежить від виду сприймаючих котушок пристрою.
3.1.1. Похибка обумовлена спрощенням вибраної математичної моделі електромагнітного поля створеного струмом при його протіканні по підземному газопроводі.
Газопровід являє собою інженерну споруду з великою кількістю вигинів і відгалужень. Тому при вимірюванні струму в газопроводі на ділянці, яка має вигин, відгалуження або при наявності поряд інших комунікацій виникають похибки. Для зменшення їх впливу необхідно визначити і приймати до уваги вплив шкідливих факторів.
При повороті газопроводу, напрям і величина магнітного поля навколо нього змінюються, порівняно з лінійною ділянкою. Максимальні зміни спостерігаються на самому вигині. Враховуючи, що за допомогою вимірювання струму в газопроводі визначається інтегральна оцінка стану покриття газопроводу, можна визначити струм до і після вигину та за величиною втраченого струму визначити стан покриття газопроводу на цій ділянці. Тому нема необхідності проводити контроль безпосередньо на вигині.
Для того, щоб зменшити вплив похибок від впливу вигину газопроводу необхідно визначити мінімальну віддаль до вигину газопроводу, при якій похибками вимірювання можна нехтувати.
На рисунку 3.2 зображено схему встановлення вимірювального пристрою на висоті h над газопроводом (вид зверху), в якому вимірюється струм. Пристрій встановлюється горизонтально над віссю, в площині паралельній до тієї в якій знаходиться вісь газопроводу. Радіус заокруглення вигину - R, віддаль від пристрою по горизонталі до початку вигину - a.
Після повороту газопроводу вектор напруженості магнітного поля, що утворюється навколо нього змінює свій напрям на 900 і на впливає на результати вимірювання, тому напруженість поля в місці знаходження пристрою буде рівна сумі напруженостей утворених лінійними ділянками від безкінечності до місця встановленні пристрою (ділянка A), від місця встановлення пристрою до початку вигину (ділянка B) та криволінійною ділянкою вигину (ділянка C)(рисунок 3.2).
1-вимірювальний пристрій; 2-газопровід.
Рисунок 3.2 - Визначення похибки від впливу вигину газопроводу
Згідно закону Біо-Савара напруженість, що створюється протіканням струму i по частині газопроводу A (від безкінечності до місця встановлення пристрою) визначається за формулою:
, (3.3)
а по частині газопроводу B за формулою:
. (3.4)
Для того, щоб визначити напруженість, що утворюється криволінійною ділянкою газопроводу