WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 19 |

Методы обработки результатов дистанционного магнитометрического обследования подземных трубопроводов

-- [ Страница 7 ] --

В случае неоднородной намагниченности экстремум смещается от шва в сторону трубы с большей по модулю намагниченностью. В случае однородной намагниченности смещение происходит в другую сторону. При использованных для моделирования значениях намагниченностей труб и при типичных значениях h величина смещения экстремума относительно шва может достигать 1,2 м.

Рассмотрим случай, когда вектора намагниченности соседних труб направлены в одну сторону. Построим распределение магнитного поля для некоторых вариантов сочетаний намагниченности соседних труб (рисунок 2.18).

Рисунок 2.18. Распределение компонент магнитного поля вдоль оси y при некоторых вариантах сочетаний намагниченности соседних труб.

Пусть y0 – координата шва, а y1э и y2э – координаты экстремумов Hx, соответствующих этому шву. Расстояние b от шва до середины между экстремумами определим следующим образом Построим графики зависимости параметра b от расстояния до оси h для вариантов сочетаний намагниченности соседних труб, представленных в таблице 2.2 (рисунок 2.19). В таблице 2 отсутствуют варианты с однородной намагниченностью соседних труб, так как в этих случаях в районе шва вместо двух экстремумов Hx имеется только один экстремум.

Если в суммарной намагниченности каждой из соседних труб присутствует неоднородная составляющие (варианты 1 – 3, 7 – 9), то с увеличением h величина b увеличивается. С увеличением разности абсолютных значений намагниченности первой и второй трубы возрастают абсолютные значения величины b. Если намагниченность одной из соседних труб однородная (варианты 4 – 6), то зависимость b(h) может быть как возрастающей, так и убывающей.

Таблица 2.2. Некоторые варианты сочетаний намагниченности соседних труб.

Рисунок 2.19. Графики зависимостей b(h) для вариантов сочетаний намагниченности соседних труб, представленных в таблице 2.2.

Если намагниченность соседних труб одинакова, то максимум и минимум находятся на одинаковом расстоянии от шва, то есть шов располагается строго по центру между экстремумами. Если намагниченность соседних труб неодинакова, намагниченностью, располагается на большем расстоянии от шва, чем экстремум, находящийся над участком с большей по модулю намагниченностью. Иначе говоря, точка, находящаяся в середине между экстремумами, смещается от шва в сторону трубы с меньшей по модулю намагниченностью. При использованных для моделирования значениях намагниченностей труб и при типичных значениях h величина смещения середины между экстремумами относительно шва может достигать 2,2 м.

2.5. Принципы разделения полей локальных и протяженных источников Проведенные работы по моделированию пространственного распределения магнитных полей позволяют сформулировать два основных принципа, которые могут использоваться для разделения полей локальных и протяженных источников. Первый принцип основан на том, что ширина аномалии локального источника на полувысоте сравнима с расстоянием от источника до точек измерения. Пусть диаметр трубопровода 1000 мм, а глубина залегания оси трубопровода 1,5 м. Тогда ширина на полувысоте аномалии локального источника составит величину порядка 1 – 2 м в зависимости от углового расположения локального источника на трубопроводе. Изменения напряженности, связанные с различием остаточной намагниченности соседних труб характеризуются большей протяженностью. Если на магнитограмме имеются аномалии с шириной на полувысоте, меньшей, чем 1 м, то, скорее всего, эти аномалии связаны с посторонними ферромагнитными предметами, находящимися на меньшей глубине, чем трубопровод.

Второй принцип разделения полей локальных и протяженных источников основан на том, что поле локальных источников быстрее убывает с увеличением расстояния, чем поле протяженных источников. Рассмотрим результаты расчетов магнитного поля локальных источников на фоне поля протяженных источников (рисунок 2.20).

Рисунок 2.20. Результаты численного моделирования магнитного поля локальных и протяженных источников. Вертикальными стрелками показано направление векторов магнитных моментов P локальных источников. Горизонтальными стрелками показано направление векторов неоднородной продольной намагниченности J участков трубопровода.

При увеличении h от 1,6 м до 2,4 м высота аномалии локального источника с линейной координатой 35 м уменьшилась примерно в 5 раз, тогда как высота аномалии, связанной с различиями продольной намагниченности труб (линейная координата 90 м) уменьшилась приблизительно в 2 раза. Следовательно, выделение аномалий локальных источников возможно, если имеются результаты измерения магнитного поля на разных расстояниях от трубопровода.

1. Получены приближенные аналитические выражения для напряженности магнитного поля бесконечного однородно намагниченного цилиндра с произвольным направлением намагниченности.

2. Разработана математическая модель и программное обеспечение для численных расчетов магнитного поля трубопровода, участки которого имеют заданную намагниченность.

3. Получены зависимости высоты и ширины магнитных аномалий локальных источников от расстояния до точек наблюдения при разных магнитных моментах источников. Установлено, что ширина аномалии на полувысоте не зависит от магнитного момента источника, а ее величина сравнима с расстоянием от источника до точек измерения магнитного поля.

4. Показано, что при дистанционном магнитометрическом обследовании локализация отдельных магнитных источников возможна только в том случае, если расстояние между источниками превышает расстояние от источников до точек измерения магнитного поля.





5. Проведено численное моделирование распределения магнитного поля, связанного с протяженными источниками с разными сочетаниями намагниченности.

6. Установлено, что при неоднородной продольной намагниченности соседних труб имеют место два принципиально отличающихся типа распределения магнитного поля над кольцевым сварным швом. Если вектора намагниченности соседних труб направлены в разные стороны, то в районе шва наблюдается один экстремум Hx. Если вектора намагниченности соседних труб направлены в одну сторону, то в районе шва имеются два экстремума Hx (минимум и максимум).

7. Установлено, что расстояние от экстремумов Hx до кольцевых сварных швов зависит от величины намагниченностей соседних труб и расстояния от оси трубопровода до точек наблюдения. Исследован характер этой зависимости.

Глава 3. РАСЧЕТ НАМАГНИЧЕННОСТИ МЕТАЛЛА ТРУБОПРОВОДА

НА ОСНОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИСТАНЦИОННЫХ

МАГНИОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

магнитостатики при дистанционном магнитометрическом обследовании трубопроводов. Разработана методика определения намагниченности участков подземного трубопровода на основе результатов измерения магнитного поля на поверхности грунта. Проведена экспериментальная проверка предложенной методики решения обратной задачи. Проанализировано пространственное намагниченностью.

Прямая задача магнитостатики заключается в определении магнитного поля, создаваемого намагниченными объектами с заданными координатами, геометрическими характеристиками и намагниченностью. Эта задача всегда основывается на предположении о том, что любое намагниченное тело можно рассматривать как систему бесконечного числа магнитных диполей с упорядоченно расположенными магнитными моментами.

Обратная задача магнитостатики заключается в определении координат, геометрических характеристик и намагниченности источников магнитного поля на основании результатов измерений этого поля в определенных точках пространства. Обратная задача в общем случае однозначного решения не имеет [85, 86]. Можно найти множество различных распределений источников, создающих во внешнем пространстве одно и то же магнитное поле [10]. В качестве примеров обычно приводятся случаи полного совпадения полей различных по размеру концентрических шаров, концентрических круговых цилиндров и т. п. с равными магнитными моментами. Кроме принципиальной неоднозначности решения существенную роль играет то обстоятельство, что наблюдаемые значения аномалий всегда осложнены различными погрешностями [86]. Теоретически доказано, что малые изменения измеренного поля могут привести к большим изменениям распределения предполагаемых источников поля. Иначе говоря, решение обратной задачи в общем случае является неустойчивым. В связи с неоднозначностью и неустойчивостью решения обратные задачи считаются математически некорректными [87].

Задача определения намагниченности трубопровода на основании результатов наземного магнитометрического обследования представляет собой обратную задачу магнитостатики.

Обратные задачи могут быть решены при наличии дополнительной информации об источниках поля [19, 88 – 90]. Разработан ряд методов решения обратных задач. Одним из наиболее простых и наглядных является метод подбора [19, 87]. Этот метод основан на построении интерпретационной модели, удовлетворяющей априорной информации и создающей поле, отличия которого от наблюдаемого поля минимальны.

Пусть интерпретационная модель определяется n числами, называемыми параметрами Упорядоченный список параметров соответствует многомерному вектору или координатам точки в n-мерном евклидовом пространстве Rn. Обозначим эту точку p = (p1, p2, …, pn). Очевидно, что не любой набор параметров определяет реальный объект. Следовательно, множество P реальных объектов, описываемых данными параметрами, является лишь частью пространства Rn. Пусть D – оператор решения прямой задачи. Применив его к какой-либо модели p, получим набор значений магнитного поля в m точках наблюдения. Этот набор значений поля можно рассматривать как точку u = (u1, u2, …, un) в m-мерном евклидовом пространстве Rm. В операторной форме решение прямой задачи можно представить как отображение точки p пространства Rn в точку u пространства Rm:

Отображение всех точек множества P в пространство Rm образует в этом пространстве множество DP. Решение обратной задачи представляет собой решение операторного уравнения где D-1 – оператор, обратный D.

Очевидно, что всегда существует объект, создавший определенное в ходе измерений поле. В то же время формальное решение уравнения (3.2) из-за наличия помех различного происхождения, осложняющих измеренное поле, может и не существовать. Обозначим реальный источник поля pт (точное решение). Его отображение в пространство Rm определяется следующим образом:

Очевидно, что точка uт принадлежит множеству DP. Вследствие наличия погрешностей измерения вместо uт в уравнение (3.2) приходится подставлять приближенное значение uп, которое может не принадлежать множеству DP. В этом случае решение уравнения (3.2) может не соответствовать ни одному из объектов множества P.

Норма пространства Rm (модуль m-мерного вектора u = (u1, u2, …, um)) определяется соотношением Модуль вектора u – Dp называется невязкой операторного уравнения (3.1).

Квазирешением уравнения (3.2) на множестве P называется модель p, принадлежащая множеству P, которая соответствует минимуму невязки уравнения (3.1) по норме пространства Rm.

Смысл введения понятия квазирешения состоит в следующем. Доказано, что если множество рассматриваемых моделей компактно в пространстве Rn, то при стремлении невязки к нулю квазирешение стремится к точному решению pт.

Множество P компактно тогда и только тогда, когда оно замкнуто и ограничено, то есть когда все параметры модели изменяются в конечных пределах [19]. Это ограничение выполняется для обратных задач магнитостатики.

Практически задача нахождения квазирешения заключается в нахождении минимума функции n переменных, представляющих собой искомые параметры модели. Эта функция определяется следующим образом:



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 19 |
 


Похожие работы:

« Цыплакова Елена Германовна ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И МОНИТОРИНГА ВОЗДЕЙСТВИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ СЕВЕРНЫХ ГОРОДОВ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Научный консультант заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии РФ, доктор технических наук, профессор Потапов Анатолий Иванович Санкт-Петербург – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ...»

« ЛЮБЧИК АННА НИКОЛАЕВНА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель доктор геолого-минералогических наук, профессор Е.И. Крапивский САНКТ-ПЕТЕРБУРГ -2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ...»

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАДИИ СИНТЕЗА ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛАМИНОВ И РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СИСТЕМ КОРРЕКЦИИ ЕГО ФРАКЦИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ ...»

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ Математические модели стадии синтеза этаноламина и разработка оптимальных систем коррекции его фракций Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ технологического процесса синтеза этаноламинов как ...»

«Величко, Александр Павлович Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2007 Величко, Александр Павлович.    Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы [Электронный ресурс] : дис. . канд. техн. наук : 05.11.13. ­ Москва: РГБ, 2007. ­ (Из фондов Российской ...»

« Пастухов Юрий Викторович ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении) Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор Муха Ю. П. Волгоград - 2014 2 Оглавление Введение.... 5 Глава 1. Современное состояние ...»

« Фесько Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным ...»

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.