Глава III
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ СКРЫТЫХ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
Определение местоположения подземных коммуникаций и глубины их заложения может быть осуществлено двумя методами: шурфованием и индукционным методом (с использованием трубокабелеискателей).
1. ВЫЯВЛЕНИЕ И СЪЕМКА ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
Общие принципы действия приборов поиска подземных коммуникаций
Поиск с определением планово-высотного положения подземных коммуникаций, не имеющих выходов на поверхность, а также от дельных участков трубопроводов, проложенных между колодцами (выходами), выполняют с помощью трубокабелеискателей. При боры позволяют определить место и глубину заложения прокладок без вскрытия их шурфами.
В принципе действия большинства приборов поиска подземных коммуникаций лежит закон электромагнитной индукции, на основе которого производится обнаружение переменного магнитного поля, искусственно создаваемого вокруг исследуемого проводника (трубопровода или кабеля).
Функционально приборы поиска подземных коммуникаций обычно выполняют из двух блоков (рис. 44): передающего и приемного.
Передающий блок состоит из передатчика Г с управляющим устройством Р, питанием Б1 и антенны или выхода А1, приемный блок — из антенны А2, усилителя П с питанием Б2 и воспроизводящим устройством В.
Функциональная схема обнаружения токопроводящих подземных коммуникаций изображена на рис. 45. При помощи генератора в токопроводящую линию подается переменный электрический ток звуковой частоты, что вызывает появление переменного магнитного поля. В антенне, помещенной в магнитное поле, наводится индукционный электрический ток той же частоты, на которой работает генератор. В усилителе ток усиливается до необходимой величины и подается на воспроизводящее устройство (индикаторный блок).
Рис. 44. Функциональные блоки приборов поиска подземных коммуникаций:
1 — передающий блок; 2 — приемный блок
Рис. 45. Принципиальная схема обнаружения токопроводящих подземных коммуникаций
Приборы поиска подземных коммуникации по основным техническим данным можно разделить на три класса:
— приборы I класса с мощностью генератора на выходе не менее 20 Вт, с выходным напряжением от 1 до 200 В, коэффициентом усиления поискового контура не менее 10000, хорошей помехоустойчивостью, наличием автономного питания (ВТР-IVМ, ВТР-V, ТПК-1);
— приборы II класса с мощностью генератора на выходе до 20 Вт, выходным напряжением от 1 До 200 В и коэффициентом усиления: поискового контура не менее 2000 (ТКИ-2, ВТР-1П, ВТР-IV, ИПК-2, ИПКТ);
— приборы III класса с мощностью генератора на выходе до 2 Вт (КИ-3; ИПЛ-4; ИП-7 с генератором ГИП (ГКИ)); И. П. Казакова, г. Харьков; прибор П. Скопина и А. Макарова, г. Усть-Каменогорск) и приборы типа миноискателей — колодцеискатели.
В настоящее время применяется ,до 20 типов отечественных и зарубежных трубокабелеискателей. Технические характеристики трубокабелеискателей даны в прил. 4. В настоящем Руководстве подробно рассматриваются трубокабелеискатели следующих типов: ТПК-1, ВТР-V ИПК-2, КИ-3, ИП-7 с генератором ГИП (ГКИ).
Основные технические характеристики приборов поиска подземных коммуникации
Для определения местоположения и глубины заложения под земных сетей рекомендуются высокочувствительные трассоискатали (ВТР-V, ТПК-1), кабелеискатели КИ-3, ИП-7 с генератором ГИП (ГКИ), искатель подземных коммуникаций ИПК.-2, искатель подземных кабелей и трубопроводов ИПКТ и др. Приборы работают на одном и том же принципе и различаются только электрическими схемами, оформлением и техническими характеристиками.
С помощью данных приборов возможно также определение повреждения силовых и телефонных кабелей и местоположения муфт без вскрытия грунта.
Трубокабелеискатели состоят из двух основных узлов:
— генератора,
— приемного устройства.
Генератор служит для создания переменного электромагнитного поля определенной частоты. Частота звукового сигнала, посылаемого генератором, выбирается так, чтобы она отличалась от промышленных частот и легко воспринималась на слух. У рассматриваемых трубокабелеискателей она составляет в основном 1000 Гц.
Для более надежного выделения сигнала генераторы снабжаются прерывателем сигналов (модулятором).
Трассоискатель ТПК-1
Трассоискатель подземных коммуникаций ТПК-1 относится к приборам первого класса и рассчитан для работы в диапазоне температур окружающего воздуха от —20 до +40° С и относительной влажности 65 ± 15%. Выходная мощность генератора 35 Вт. Вес комплекта трассоискателя 14 кг.
Генератор звуковой частоты состоит из трех каскадов, схемы прерывания и выходного трансформатора (рис. 46).
Задающий генератор -представляет собой симметричный мультивибратор на транзисторах Т1 и Т2 типа МП36А и работает в режиме самовозбуждения.
Цепь питания задающего генератора прерывается ключевым транзистором Т7. Усилитель собран на двух (ТЗ, Т4) транзисторах типа П214В по двухтактной схеме и работает в ключевом режиме.
Оконечный каскад собран на транзисторах Т5 и Т6 типа П210А по двухтактной схеме и работает в ключевом режиме.
Выходной трансформатор Тр2 служит для согласования с нагрузочными сопротивлениями оконечного каскада. Вторичная обмотка трансформатора — секционная. Переключателем изменяется выходное напряжение генератора от 1 до 200 В.
Прерыватель введен в схему генератора с целью улучшения соотношения полезного сигнала к шуму. При таком режиме работы значительно экономится расход энергии аккумуляторов и утомляемость оператора снижается.
Рис. 46. Принципиальная электрическая схема генератора ТПК-1
Рис. 47 Зарядное устройство (принципиальная электрическая схема) питания ТПК-1
Основой прерывателя является коммутирующий мультивибратор, собранный на транзисторах Т8 и Т9 типа МП39. При установке переключателя рода работ в положение «Работа» мультивибратор генерирует импульсы, которые управляют работой транзистора Т7. В паузах транзистор Т7 запирается, разрывая цепь питания задающего генератора (350 мкс), затем открывается на время 50 мкс, подавая питание на генератор. Если переключатель рода работы поставить в положение «Настройка», прерыватель отключится, и генератор начнет работать непрерывно.
Схема защиты от короткого замыкания на выходе представлена датчиком защиты, выпрямительным мостом и реле. При токе в выходной цепи генератора более ЗА реле срабатывает, и генератор отключается. При срабатывании защиты необходимо понизить выходное напряжение на 1—2 ступени и нажать кнопку повторного включения КН2, при этом разрывается цепь самоблокировки, и генератор вновь возобновит работу.
Блок питания состоит из двух аккумуляторных батарей типа ЗМТ-6 и зарядного устройства (рис. 47), собранного по мостовой схеме на четырех диодах типа Д202. Первичная обмотка трансформатора рассчитана на включение в сеть напряжением 220 В.
Приемное устройство трассоискателя (рис. 48) представляет собой усилитель низкой частоты с избирательным элементом (приемной антенной) на входе. Избирательным элементом является контур магнитной антенны, настроенной на частоту, близкую к 1000 Гц. Согласование контура с входом усилителя осуществляется при помощи эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе Т1 типа МП39Б.
Усилитель собран на транзисторах Т2—Т5 по два каскада со взаимосвязанным смещением, обеспечивающим высокую стабильность усиления.
Включение и выключение поискового устройства осуществляется выключателем, а регулирование громкости — потенциометром К.5. Схема питается от двух последовательно включенных элементов типа 1,ЗФМЦ-0,25.
Конструктивно прибор выполнен в виде трех отдельных блоков (рис.49):
1) блок генератора,
2) блок питания,
3) поисковый контур.
Генератор помещен в металлический корпус, на боковую стен ку которого выведены стандартные разъемы для подключения питания, нагрузки и заземления, предусмотрена защита от неправильного подключения питания по полярности.
Органы управления генератора и контроля работы выведены на лицевую панель (рис. 50): тумблер включения генератора 1, ручка переключения выходного напряжения 2, тумблер переключателя режима работы генератора (импульсный или непрерывный) 3, кнопка 4 повторного включения генератора при выключении его защитой, предохранитель 5, вольтамперметр 6 с кнопкой 7, контрольная лампочка 8.
Рис. 48. Принципиальная электрическая схема приемного устройства ТПК-1
Рис. 49. Комплект прибора ТПК-1:
1-генератор; 2—аккумуляторная батарея; 3— приемное устройство; 4—заземлитель; 5 — головные телефоны; 6 — стандартный разъем
Рис. 50. Генератор ТПК-1 (вид со стороны лицевой панели)
Шкала переключателя выходного напряжения градуирована на 10 положений, изменяющих выходное напряжения от 1 до 200 В. Размеры корпуса генератора 293*165*177 мм. Масса блока генератора 4,2 кг.
Блок питания состоит из двух батарей аккумуляторов ЗМТ- б зарядного устройства, принадлежностей и размещен в металлическом ящике размером 275 X 180 X 170 мм. На боковую стенку ящика выведен стандартный разъем для подключения генератора.
рис.51. Приемное устройство ТПК-1:
(1-рукоядка;2-штанга;3 — разъемные щечки: 4 —трубчатый корпус антенны (экран),
5-разъем малогабаритный; 6 - движковый переключатель; 7- ручка регулировки
усиления
Аккумуляторы в отсеке размещены так, что неправильное включение по полярности исключено. Масса блока питания в комплекте 9 КГ.
Приемное устройство (рис. 51) выполнено в виде дюралюминиевой трубчатой штанги, на одном из концов которой крепится магнитная антенна с экраном под углом 45° к штанге, а на другом конце в рукоятке помещена монтажная плата приемника с элементами питания, движковый переключатель и регулятор усиления. В торцовую часть рукоятки вмонтирована розетка разъема для головных телефонов.
Общая масса укладки приемного устройства с соединительным кабелем 2.8кг.
Трассоискатель ВТР-V
Высокочувствительный трассоискатель ВТР-V относится к приборам первого класса и рассчитан для работы в диапазоне температур окружающего воздуха от -40 до +40 C
Выходная мощность генератора 50Вт.Масса комплекта трассоискателя 26 кг. Трассоискатель ВТР-Vвыполнен из двух функциональных блоков: передающего ( генератор звуковой частоты ) и приемного (приемная антенна и усилитель)
Генератор состоит из задающего генератора, модулятора выходного каскада и выходного трансформатора (рис 52) 
Задающий генератор представляет собой генератор LС, собранный по трехточечной схеме на транзисторе Т4 типа П4В, и служит для формирования колебаний тока звуковой частоты 1000 ± 20 Гц.
Модулятор, включающийся тумблером, собран по схеме мультивибратора на транзисторах Т1 и Т2 типа П40 и служит для создания импульсного режима работы генератора.
Выходной каскад выполнен по двухтактной схеме на транзисторах Т5 и Т6 типа П210. Выходной трансформатор обеспечивает согласование генератора с различными нагрузками. Выводы секций трансформатора подсоединены к переключателю на 12 положений, с помощью которого подачу выходного напряжения в искомые прокладки можно менять в пределах от 1 до 200 В.
Защита генератора от перегрузки, в случае неправильности подключения источника питания по полярности, осуществляется на реле типа РКМ и диоде Д7Ж.
В качестве источника питания применены щелочные аккумуляторные батареи типа КН-10 (ГОСТ 9240—59) или КН-14 (ФБЗ. 576. 022ТУ).
Приемное устройство трассоискателя ВТР-V (рис. 53) состоит ;из двух основных узлов: поискового контура (ферритовой антенны) и усилителя, выполненных раздельно.
Электрическая схема усилителя имеет четыре каскада усиления, собранных на транзисторах Т1 — Т4 типа П39Б, включенных по схеме с общим эмиттером. Входной контурL1C1 настроен на частоту генератора (1000 ± 20 Гц). Согласование сопротивления контура с первым каскадом усилителя осуществляется за счет подключения лишь части витков катушки L1.
Первые три каскада охвачены обратной связью по напряжению.
Рис. 53. Принципиальная схема приемного устройства трассоискателя ВТР-V
Для обеспечения помехоустойчивости приемного устройства в схему введен полосовой КС фильтр верхних частот с полюсом затухания на частотах 50 Гц. При включении фильтра КС уровень полезного сигнала снижается в 2 раза, а сигнала помех — в 35 раз. Переменное сопротивление К5 регулирует величину сигнала на входе второго каскада усилителя, обеспечивая плавную регулировку выходного напряжения, что необходимо для более точного определения трассы.
Питание приемного устройства осуществляется от батареи типа КБС-Х-0,70 (КБС-Л-0,50).
Конструктивно прибор состоит из трех узлов: генератора, приемного устройства и аккумуляторной батареи (рис. 54).
Генератор (рис. 55) вмонтирован в металлический футляр с крышкой, в котором при транспортировке размещаются усилитель . приемного устройства, соединительные провода (3 м), головные телефоны, ЗИП, магнитоконтакт.
Органы управления генератора состоят из кнопки включения 1 и выключения 2 генератора, сигнальной лампочки 3, предохранителя 4, тумблера включения модулятора 5, переключателя выходного напряжения 6, клемм для подключения исследуемой коммуникации 7, клемм для подключения нагрузки в виде короткого замыкания 8, клемм для подключения аккумуляторной батареи 9.
Блок питания состоит из батарей щелочных аккумуляторов и размещен в деревянном ящике, в отдельном отсеке которого на. вставляемом щитке помещаются заземлитель, соединительный кабель и напильник для зачистки мест подключения генератора к
прокладкам.
Усилитель приемного устройства (рис. 56) смонтирован вместе с источником питания в отдельном металлическом корпусе, имеет звуковую (телефон) и визуальную (микроамперметр) индикации.
Органы управления усилителя состоят из тумблера включения усилителя 1, тумблера включения фильтра 2, гнезд 3 для подключения головных телефонов, ручки регулировки усиления 4, штеккера с соединительным проводом 5 для включения в поисковый контур и микроамперметра 6.
Поисковый контур (рис. 57) выполнен в виде ферритовой антенны 2, укрепленной на специальном трубчатом держателе с ручкой 1, через который проходит провод, соединяющий усилитель с антенной.
Металлический уголок-насадка 3 надевается на поисковый, контур при определении глубины заложения отыскиваемых коммуникаций.
Искатель подземных коммуникаций ИПК-2
Искатель подземных коммуникаций ИПК-2 относится к приборам второго класса и рассчитан для работы в диапазоне темпера- тур окружающего воздуха от —20 до +40° С и относительной влажности 65 ± 15%. Выходная мощность генератора 6 Вт. Масса комплекта прибора 6 кг.
Основным узлом искателя подземных коммуникаций является генератор, принципиальная схема которого представлена на рис. 58.
Задающий генератор импульсных колебаний с частотой 1000 Гц и периодом посылок 3 Гц в секунду собран на транзисторе Т1типа МП42Б. Индуктивность контура Ll С1, определяющего частоту колебаний, выполнена, в броневом карбонильном сердечнике типа СБ-3. Подстройка генератора по частоте осуществляется изменением индуктивности L1 путем введения стального сердечника. Ручка подстройки частоты выведена на переднюю панель. Частота посылок генератора определяется интегрирующей цепью С2R.2 и может регулироваться потенциометром C2R2 смонтированным на шасси генератора.
Напряжение с задающего генератора через разделительную емкость С4 подается на согласующий каскад, собранный на транзисторе Т2 типа МП42Б ПО схеме эмиттерного повторителя. Нагрузкой каскада является согласующий трансформатор Тр1, вторичная обмотка которого имеет заземленную среднюю точку, что обеспечивает получение двух противофазных напряжений, необходимых для работы двухтактного усилителя мощности. Усилитель мощности собран на транзисторах ТЗ и Т4 типа П216. Выходной трансформатор Тр2 обеспечивает согласование генератора с нагрузками в 6; 60 и 600 Ом.
Питание генератора осуществляется от 12 батарей типа «Марс» или «Сатурн».
Принципиальная схема приемного устройства ИПК-2 представлена на рис. 59. Контур L1С1 настроен на частоту 1000 Гц. Катушка контура намотана на ферритовом стержне с М0 = 600. Напряжение с контура через разделительную емкость С2 подается на усилитель, выполненный на интегральной микросхеме типа «Индукция» серии 2252. Напряжение с этого каскада подается на узкополосный фильтр , собранный на транзисторах T1 , T2 , T3 , T4 типа МП37
Все каскады охвачены отрицательной обратной связью через двойной Т-образный фильтр. Подобная схема позволяет получить частотную характеристику тракта с полосой ±25 Гц. Включение фильтра позволяет ослабить промышленные помехи 50 Гц не менее чем в 1000 раз. В режиме работы «50 Гц» фильтр отключается.
Напряжение с фильтра подается на усилитель, собранный на микросхеме типа «Индукция», и далее на усилитель мощности, нагрузкой которого служат головные телефоны. Напряжение последнего каскада поступает на интегрирующий каскад на транзисторе Т6.Среднее значение тока этого каскада измеряется приборами визуальной индукции.
Рис. 59. Принципиальная электрическая схема приемного устройства ИПК-2
рис. 60. Комплект искателя ИПК-2:
/—генератор; 2—приемное устройство; 3 — соединительные провода; 4 — штырь заземления; 5 — напильник: 6—головные телефоны; 7 —уголок; 8— магнитоконтакт
Рис. 61. Генератор ИПК-2 (вид со стороны лицевой панели):
/ — тумблер включения генератора; 2 ~ кнопка контроля работы генератора; 3 — сигнальная лампочка; 4 — ручка регулировки частоты; 5 — клеммы для подключения трассы;
6 — клемма заземления
Питание приемного устройства осуществляется от батареи типа КБС-Х-0,7,потребляемый ток 6мА.
Искатель подземных коммуникаций состоит из двух узлов: генератора и приемного устройства (рис. 60).
Генератор вмонтирован в удобный для переноски металлический футляр с крышкой. Для удобства пользования генератором все основные ручки выведены на переднюю панель (рис. 61). Слева на панели расположены тумблер «Вкл», кнопка «Контроль» и сигнальная лампочка, в центре — потенциометр «Частота» и справа — выходные клеммы генератора.
Размеры корпуса генератора 220 X 205 X 40 мм. Масса блока генератора с питанием 2,55 кг.
Рис. 62. Приемное устройство ИПК-2:
1 — поисковый контур; 2 — тумблер включения приемного устройства; 3 —гнезда для подключения головных телефонов; 4 — переключатель рода работ «50— 1000 Гц»; 5 — ручка регулировки усиления
Приемное устройство (рис. 62) включает в себя поисковый контур, усилительное устройство и головные телефоны.
Поисковый контур состоит из катушки индуктивности, собранной на ферритовом сердечнике, и конденсатора, которые помещены в специальный корпус.
Верхняя часть приемного устройства выполнена из трубы и ручки, в которые вмонтированы усилительное устройство и источник питания. Усилительное устройство имеет звуковую и визуальную индикации, для чего предусмотрены головные телефоны и вмонтированный в корпус микроамперметр.
Переключатель рода работ «50—1000 Гц» и регулировка усиления выведены на верхнюю панель корпуса приемника.
Приемное устройство и генератор размещены в деревянном ящике, где хранятся соединительные провода, уголок, зажим для трубопроводов, заземляющий штырь и напильник.
Кабелеискатель КИ-3
Кабелеискатель КИ-3 относится к приборам третьего класса и рассчитан для работы в диапазоне температур окружающего воздуха от —20 до +40° С и относительной влажности до 80%.
Генератор (рис. 63) состоит из задающего генератора, ступени усилителя, выходного каскада и устройства прерывания. Для обеспечения возможности питания от сети переменного тока генератор имеет свой выпрямитель. Задающий генератор собран на двух триодах Т1 и Т2 типа П14 с двойным Т-образным мостом в цепи положительной обратной связи. Каскад усиления собран на триоде ТЗ типа П14 по схеме с общим эмиттером. Выходной каскад работает по двухтактной схеме на триодах Т1 и Т7 типа П4Д. Триоды выходного каскада нагружены на трансформатор Тр2, вторичная обмотка которого имеет отводы для работы на линии с входным сопротивлением 10, 600 и 1 Ом. Для перевода генератора в импульсный режим работы применен несимметричный мультивибратор, выполненный на триодах Т4 и Т5 типа П16. В качестве выпрямителя использованы 4 диода Д7Ж, собранные по схеме моста.
Питание генератора осуществляется от одного из следующих источников питания:
а) десяти элементов типа «Марс» или «Сатурн»;
б) сети переменного тока напряжением 220 или 24 В;
в) любого внешнего источника постоянного тока напряжением 12—15В.
Усилитель искателя (рис. 64) выполнен на триодах Т1 Т2, ТЗ типа П14 по схеме с общим эмиттером. Все каскады охвачены глубокой отрицательной обратной связью. Кроме того, предусмотрена стабилизация рабочей точки всех каскадов. В цепь коллектора выходного каскада включены телефоны. Индуктивность обмоток телефона с подключенной к ним емкостью образует резонансный контур, настроенный на частоту 1000 Гц. В схеме усилителя предусмотрена возможность плавного изменения коэффициента усиления с помощью потенциометра.
Рис. 65. Комплект прибора КИ-3:
/ — генератор; 3 — искатель; 3— выходные клеммы генератора; 4 — сигнальная лампочка; 5 — кнопка-контроль; 6 — переключатель напряжения сети; 7 — колодка и гнезда для подключения шнура питания; 8 —тумблер «Бат. -сеть»; 9—кнопка «Выкл. бат»; 10 — тумблер «Имп. непрерывн..»; 11- потенциометр «Частота»; 12 — гнезда для подключения головных телефоне» 13 — ручка регулировки усиления; 14 — пружинная защелка-фиксатор; 15 — угольник-сектор, 16 — переключатель рода работ «Узкая — широкая полоса»; 17 — клемма для настройки и проверки искателя в условиях завода или ремонтной мастерской
Контур искателя представляет собой катушку с ферритовым сердечником. Для работы при большом уровне помех на вход усилителя подключается часть контура (положение переключателя «Узкая полоса»), что повышает избирательность усилителя. В обычных условиях включается весь контур (положение переключателя «Широкая полоса»).
Питание искателя осуществляется от двух элементов 1. 5СНМЦ-О,6, соединенных последовательно. Генератор КИ-3 выполнен в виде прибора настольного типа (рис. 65). Для удобства пользования генератором все основные ручки выведены на переднюю панель. Справа внизу на панели расположены выходные клеммы генератора, вверху — сигнальная лампочка и кнопка «Контроль», внизу слева направо — переключатель напряжения сети, колодка и гнезда подключения шнура питания, тумблер «Бат.-— сеть», кнопка «Выкл.— бат.», тумблер «Имп. непрерывн.» и потенциометр «Частота».
Размеры корпуса генератора 168 X 260 X 150 мм. Масса блока генератора с питанием 4,5 кг.
В искателе (см. рис. 65) конструктивно объединены усилитель и контур с ферритовой антенной. В верхней части искателя выведены на наружную накладку, крепящуюся к трубе, гнезда для подключения головных телефонов и переменное сопротивление для регулировки усиления. Батарейный отсек расположен в верхней части дюралюминиевой трубы. Фиксация сочленения нижней и верхней частей искателя производится с помощью пружинной защелки-фиксатора. На конце трубы укреплен угольник-сектор, к которому крепится контур искателя. Поворот угольника позволяет выбирать нужный наклон ферритовой антенны относительно трубы.
Кабелеискатель ИП-7 с генератором ГКИ (ГИП)
Кабелеискатель ИП-7 разработан для определения трассы и глубины залегания подземного кабеля, места повреждения жил кабеля при полном заземлении.
Прибор относится к третьему классу, рассчитан для работы в диапазоне температур окружающего воздуха от —20 до -|-400С и относительной влажности 95 ± 3%.
Искатель ИП-7 работает в комплекте с генераторами типа ГКИ и ГИП.
Принципиальные схемы искателя ИП-7, генераторов ГКИ и ГИП представлены на рис. 66, 67,
Рис. 66. Принципиальная электрическая схема искателя ИП-7.
Конструктивно и по электрическим схемам искатель ИП-7 с генератором ГКИ (ГИП) аналогичен кабелеискателю КИ-3 Назначение основных частей понятно из описания устройств предыдущих трубокабелеискателей.
|
