Комунікації за методом «максимум»

Використання методу «мінімум» зображено на рис. 4.4. Цей метод передбачає використання вертикально орієнтованої магнітної антени 2. У такому випадку силові лінії під час роз­міщення приймача над віссю ІПК 1 будуть перетинати маг­нітну антену 2 перпендикулярно до її осі, відповідно під час такої орієнтації сигнал на виході антени 2 буде мінімальним.

Під час переміщення приймача вліво і вправо від осі ІПК сигнал на виході вертикальної антени різко зростає, тобто під час використання пошуку за методом «мінімум» по обидва боки від ІПК спостерігаються два чіткі максимуми сигналу. Точний вихід на вісь ІПК легше здійснюється за методом «мінімум» оскільки мінімум сигналу легше відстежити на фоні двох максимумів сигналу, ніж просто пошук максимуму сигналу. Метод «максимум» сигналу зручно використовувати для приблизного швидкого пошуку траси ІПК а потім, вико­ристовуючи метод «мінімум», вже точно визначають вісь ІПК.

 

 

Рисунок 4.4 – Пошук траси інженерної підземної

Комунікації за методом «мінімум»

 

Найпростіший метод визначення глибини залягання ІПК зображений на рис. 4.5. Суть цього методу полягає у вико­ристанні додаткової магнітної антени 3 чи переорієнтації вер­тикальної антени 2 на кут (рис. 4.5). Під час цього від­стань між точкою А, яка проходить над віссю ІПК 1 і визна­чена за методом «мінімум» магнітною антеною 2, і точ­кою В, яка проходить на перетині осі магнітної антени 3 і лінії ґрун­ту, дорівнює глибині залягання ІПК . Положення антени при куті орієнтації також визначається за мінімумом сигналу на її виході. Вираз (4.4) описує криву профілювання для нахиленого давача 3. Важливо, що дана крива є неси­метричною.

 

Рисунок 4.5 – Схема визначення місця й глибини залягання інженерної підземної комунікації

Опис лабораторної установки. Для моделювання зна­ходження траси ІПК з поверхні і визначення глибини її за­лягання використовується лабораторна установка, яка зобра­жена на рис. 4.6.

Як ІПК для моделювання використовується елек­тричний кабель 8 (рис. 4.6), який вкладений по периметру ла­бораторії і проходить під основою 5. На основі 5 закріплений механізм переміщення 3, який дозволяє переміщувати маг­нітну антену 1 перпендикулярно до електричного кабелю 6. Магнітна антена 1 може встановлюватись в горизонтальне, вертикальне і під кутом положення. Для визначення пере­міщення маг­нітної антени використовується відлікова стрічка 4. Струмо­вий сигнал створюється в електричному ка­белі за допомогою пошукового генератора звукової частоти 7, який приєднується через навантаження 8.

 

 

1–магнітна антена; 2–сигнальний кабель; 3–механізм переміщення; 4–відлікова стрічка; 5­–основа; 6–електричний кабель;

7–пошуковий генератор звукової частоти; 8–навантаження

Рисунок 4.6 – Лабораторний стенд для моделювання знаходження траси інженерної підземної комунікації з поверхні і визначення глибини її залягання за допомогою трасошукача

 

Схема електрична принципова лабораторного макету трасошукача зображена на рис. 4.7.

Трасошукач, схема електрична принципова якого зобра­жена на рис.4.7, працює таким чином. Зміна напру­женості магнітного поля над провідником сприймається маг­нітною антеною і перетворюється у електричний сигнал. Для мак­симального виділення інформаційного сигналу, який пов’я­заний із положенням ІПК і з частотою на якій працює пошуковий генератор звукової частоти, паралельно магнітній антені приєднується конденсатор таким чином утворюється коливальний контур, який налаштований на частоту пошу­кового генератора ().

 

 

Рисунок 4.7 – Схема електрична принципова лабораторного макету трасошукача

 

Підбір ємності здійснюється вихо­дячи із залежності, яка визначає резонансну частоту коливаль­ного контура:

. (4.5)

 

З виходу коливального контура вимірювальний сигнал подається на попередній підсилювач, який побудований на операційному підсилювачі . Для максимального подав­лення сигналів завади, що є присутні у вимірювальному сиг­налі після підсилення вимірювальний сигнал фільтрується за допомогою блоку фільтрів. На базі операційного підсилювача побудований фільтр високої частоти (ФВЧ) 2-го по­рядку, який максимально подавлює усі сигнали завади у вимірювальному сигналі з частотами, які лежать нижче час­тоти зрізу ФВЧ (). Як правило вибирають такою, що є вищою від частот основних джерел електромагнітних завад (в більшості випадків це 50 і 100 Гц).

 

Для наведеного ФВЧ визначається з залежності:

 

, (4.6)

 

де і .

З метою виділення вимірювального сигналу на робочій частоті і максимального подавлення усіх сигналів завад, що пройшли через ФВЧ використовується смуговий фільтр (СФ) 1-го порядку, налаштований на частоту і побудований на базі операційного підсилювача . Розрахунок параметрів для даного СФ здійснюється за залежностями:

(робоча частота СФ)

 

, (4.7)

 

де ;

(коефіцієнт підсилення )

 

; (4.8)

 

(смуга пропускання СФ)

. (4.9)

 

Після фільтрації відфільтрований вимірювальний сигнал подається на кінцевий підсилювач виконаний на опера­цій­ному підсилювачі . З виходу кінцевого підсилювача під­силений вимірювальний сигнал подається на реєструючий пристрій – в ролі якого в даній лабораторній роботі вико­ристовується цифровий вольтметр змінного струму.

Загальний коефіцієнт підсилення вимірювального каналу трасошукача визначається як:

 

, (4.10)

 

де і відповідно коефіцієнти підсилення попереднього і кінцевого підсилювачів, які побудовані за неінверсною схемою підсилення, коефіцієнт підсилення фільтра високої частоти.

 

Порядок виконання роботи

1) Встановити магнітну антену 1 (рис. 4.6) у горизон­таль­не положення. За допомогою механізму переміщення 3 від­вести магнітну антену у крайнє положення в позицію 5 см по відліковій стрічці 4.

2) Під керівництвом викладача виконати під’єднання пошукового генератора звукової частоти 7 і навантаження 8 до електричного кабелю 6.

3) Подати живлення на лабораторний макет трасошукача і увімкнути пошуковий генератор звукової частоти.

4) Здійснювати переміщення магнітної антени до поло­ження 40 см по відліковій стрічці з кроком 1 см, фіксуючи під час цього значення напруги на виході трасошукача. Виконати аналогічну операцію із вертикальним і під кутом 45° поло­женням магнітної антени із занесенням отриманих значень у табл. 4.1.

5) В одних координатах побудувати залежність , , від . Проаналізувати отримані графічні залеж­нос­ті, спів ставити їх з положенням магнітної антени відносно електричного кабелю, який моделює ІПК. Результати аналізу занести у висновки до лабораторної роботи.

6) На основі значень: =13 кОм, =1,3 МОм, =1,3 МОм, =1,3 МОм, =390 Ом, =150 Ом, =9,1 кОм, =1 кОм, =47 кОм, =160 пФ, =160 пФ, =0,1 мкФ, =0,1 мкФ, =960 мГн визначити:

– робочу частоту трасошукача ;

– коефіцієнт підсилення вимірювального каналу трасо­шукача ;

– частоту зрізу ФВЧ трасошукача ;

– значення ємності коливального контуру.

 

Таблиця 4. 1 – Результати дослідження лабораторного макету трасошукача під час різних положеннях магнітної антени

 

№ досліду	Переміщення L, см	, В	, В	, В
.. N

 

7) Отримані значення занести у висновки до лаборатор­ної роботи.

 

Запитання до самоконтролю

4.1) Які інженерно-геодезичні методи використовуються для пошуку інженерних підземних комунікацій?

4.2) Які радіоелектронні геодезичні засоби використо­вуються для пошуку інженерних підземних комунікацій?

4.3) Який первинний вимірювальний перетворювач ви­ко­ристовується у трасошукачах?

4.4) З яких електронних блоків складається трасошукач?

4.5) З якою метою у трасошукачах використовується фільтрація вимірювальних сигналів і як вона реалізується за допомогою радіоелектронних засобів?

 

 

Лабораторна робота № 5