WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 19 |

Методы обработки результатов дистанционного магнитометрического обследования подземных трубопроводов

-- [ Страница 8 ] --

Здесь uпk и uмk – результаты измерений и поле модели в k-ой точке наблюдения.

Таким образом, общая схема решения обратной задачи методом подбора выглядит следующим образом. Выбирается модель источников поля, в которой учитывается вся известная информация об источниках. Для этой модели проводится решение прямой задачи при разных значениях параметров.

Полученное поле сравнивается с результатами измерений. Параметры модели варьируются для достижения лучшего совпадения расчетного поля и результатов измерений. При этом если параметры модели изменяются в конечных пределах, то полученное решение является устойчивым.

3.2. Определение усредненной намагниченности элементов трубопровода на основании результатов наземных магнитометрических измерений В случае дистанционного магнитометрического обследования трубопроводов известны форма, размеры и расположение магнитного тела. В разделе 2. показано, что при удалении от источников поля магнитные аномалии сглаживаются и сливаются, поэтому при расположении точек измерения на расстоянии 1,5 – 2 м от оси трубопровода может быть определена лишь намагниченность, усредненная по участкам трубопровода длиной около 1 м.

Результаты расчетов, приведенные в разделе 2.4, позволяют предложить в качестве первого приближения следующую простую модель: источники поля представляют собой однородно намагниченные цилиндры, длины которых равны длинам труб, из которых состоит трубопровод. Сначала будем считать, что компоненты намагниченности постоянны для всех точек каждого цилиндра.

Итак, пусть известны диаметр и средняя толщина стенки трубопровода, а также результаты измерений – компоненты магнитного поля Земли, компоненты магнитного поля в точках измерений (над осью трубопровода с постоянным шагом) и расстояния до оси трубопровода в этих точках. Предположим, что известны также длины труб, из которых состоит рассматриваемый участок трубопровода. На основании этих данных требуется определить усредненную намагниченность металла труб.

Решение этой задачи осуществляется следующим образом. Создается модель трубопровода в виде последовательно расположенных полых цилиндров с диаметром и толщиной стенки, соответствующими рассматриваемому трубопроводу. Для определения намагниченности цилиндров используется метод последовательных приближений. Для каждого цилиндра задается начальная (нулевая) намагниченность, а затем осуществляется итерационный процесс, на каждом шаге которого производится расчет поля в точках измерения, вычисление среднеквадратичного отклонения расчетного поля от измеренного поля и изменение намагниченности источников (рисунок 3.1). При необходимости может производиться варьирование не только намагниченности, но и линейных координат цилиндрических источников.

Расчеты компонент напряженности магнитного поля в точках измерений, координаты которых относительно источников считаются известными, выполняются в соответствии с соотношением (2.26). Среднеквадратичное отклонение расчетного поля от измеренного поля для j-ой компоненты (j может принимать значения x, y, z) определяется соотношением где Hмij – j-я компонента напряженности расчетного магнитного поля (поля модели источников) в i-ой точке измерения, Hтij – j-я компонента напряженности измеренного магнитного поля трубопровода в i-ой точке измерения, i – номер точки измерения, i = 1, 2, …, n, n – количество точек измерения.

Рисунок 3.1. Схема решения обратной задачи магнитостатики для трубопроводов.

Итерационный процесс заканчивается при достижении среднеквадратичными отклонениями заданных значений dtj, либо когда значения dj на данном шаге отличаются от соответствующих значений на предыдущем шаге на величины, не превышающие заранее заданных пороговых значений dtj. В результате расчета определяется усредненная намагниченность источников (труб) значения напряженности магнитного поля в точках измерений, соответствующие этой усредненной намагниченности и, при необходимости, линейные координаты цилиндрических источников (труб).

В качестве примера рассмотрим поиск решения обратной задачи для реальной магнитограммы, представленной на рисунке 1.3. На рисунке 3. изображены распределения измеренных компонент магнитного поля трубопровода (тонкие линии), распределения компонент аппроксимирующего поля (толстые линии), график глубины заложения оси трубопровода и значения компонент намагниченности модельных источников поля. Аппроксимирующее поле вычисляется на основе модели трубопровода в тех же точках, в которых проводились измерения.

Проведенные расчеты показали, что при постоянных y-компонентах намагниченности расчетное поле над центральными частями труб не совсем совпадает с измеренным (рисунок 3.2). Однако если продольная намагниченность в центральных частях труб отличается от продольной намагниченности на концах труб, то достигается хорошее совпадение расчетных и измеренных значений компонент магнитного поля (рисунок 3.3). Полученное при такой аппроксимации среднеквадратичное отклонение измеренного поля от расчетного для компоненты Hx составляет 0,46 А/м, тогда как аналогичная величина среднеквадратичного отклонения для модели источников с однородной продольной намагниченностью составляет 1,67 А/м. Таким образом, для лучшего совпадения расчетного и измеренного поля необходим отказ от предположения о постоянстве yкомпоненты намагниченности вдоль секции трубы.

В разделе 2.4.3 приводится обоснование предположения о том, что намагниченность труб, сформировавшаяся в процессе их изготовления, должна быть направлена преимущественно вдоль осей труб. При этом намагниченность по абсолютной величине максимальна в центральной части цилиндра и минимальна на его концах. Таким образом, имеются некоторые основания намагниченность, значения которой в центральной части и на концах труб околошовных зон при сварке трубопровода.





Итак, разработана методика, позволяющая находить решение обратной задачи в рамках использованной модели протяженных цилиндрических источников, имеющих постоянные значения намагниченности Jx, Jz и переменное значение Jy. При этом производится определение абсолютных значений Jx и Jz, а продольная намагниченность Jy определяется с точностью до аддитивной постоянной, одинаковой для всех источников.

Рисунок 3.2. Аппроксимация измеренного магнитного поля с помощью модели Рисунок 3.3. Аппроксимация измеренного магнитного поля с помощью модели цилиндров с неоднородной продольной намагниченностью.

Найденная намагниченность является усредненной. Так как точки измерения находятся на значительном расстоянии от источников поля, то сделать заключение о более детальном распределении намагниченности мы не можем. В реальных условиях намагниченность, конечно, неодинакова во всех точках источников; имеется бесконечное множество способов расположения областей с разной намагниченностью, обеспечивающих одинаковое поле в точках наблюдения.

3.3. Проверка разработанной методики расчета усредненной В рамках работы проведена экспериментальная проверка предложенной методики расчета усредненной намагниченности металла труб. Проведены измерения постоянного магнитного поля над осью трубопровода на разных расстояниях от верхней образующей (1,0 м, 0,8 м, 0,6 м, 0,4 м). Измерения проводились на откопанном участке трубопровода с наружным диаметром мм. На основании результатов измерений на расстоянии 1,0 м от верхней образующей проведены расчеты усредненной намагниченности. Полученные значения намагниченности использованы для расчета поля в точках, расположенных на расстоянии 0,8 м, 0,6 м, 0,4 м от верхней образующей.

Проведено сравнение результатов расчетов и результатов измерений. Такие работы проведены для трех участков трубопровода, состоящих из труб разной конструкции – одношовных (1Ш), двухшовных (2Ш), спиралешовных (СШ).

Длина каждого участка 100 м.

Результаты сравнения представлены в таблице 3.1. Для одного из участков на рисунке 3.4 приведены графики измеренного и аппроксимирующего полей для разных расстояний l от точек измерения до верхней образующей трубопровода.

Таблица 3.1. Среднеквадратичные отклонения аппроксимирующего поля от измеренного для разных расстояний от верхней образующей трубопровода.

Рисунок 3.4. Графики трех компонент измеренного и аппроксимирующего полей для разных l (значения l представлены на графиках). Участок измерений состоит Результаты сравнения показывают, что использованная модель цилиндрических источников с однородной поперечной намагниченностью и неоднородной продольной намагниченностью удовлетворительно описывает намагниченное состояние реального трубопровода. Магнитное поле модели на расстояниях более 0,4 м от верхней образующей качественно совпадает с результатами измерений. Увеличение количественных отличий поля модели от измеренного поля при уменьшении l связано с влиянием неоднородно намагниченных областей металла. Особенно этот эффект заметен на спиралешовных трубах, намагниченность которых существенно отличается от однородной.

3.4. Пространственное распределение магнитного поля неоднородно Разработанная методика определения усредненной намагниченности труб может быть применена для исследования пространственного распределения поля неоднородно намагниченного трубопровода. В качестве примера рассмотрим реальный участок трубопровода, магнитограмма которого представлена на рисунке 3.5. Видно, что компоненты напряженности постоянного магнитного поля меняются в достаточно широких пределах.

Рисунок 3.5. Графики компонент напряженности магнитного поля реального Построим модель трубопровода, намагниченную так, чтобы поле модели в точках измерения было близким к измеренному. С помощью такой модели можно рассчитать поле не только в точках измерения, но и в любых других точках с заданными координатами. Выберем линию, параллельную оси трубопровода и характеризующуюся координатами x = – 2 м, z = 0. Рассмотрим зависимости компонент напряженности магнитного поля от координат x, y и z в разных точках, лежащих на этой линии. Эти точки будут иметь координаты x = – 2 м, z = 0, а координата y будет лежать в диапазоне от 10 до 80 м с шагом 1 м. Очевидно, что значения компонент напряженности в точках с разными координатами y будут различаться. Чтобы можно было сравнивать зависимости, соответствующие разным координатам y, произведем приведение всех кривых к одной точке отсчета. Для этого каждую кривую сместим вдоль вертикальной оси на величину соответствующей компоненты напряженности в точке с координатами x = – 2 м, z = 0. Тогда все кривые на графике будут проходить через одну точку. Для удобства восприятия не будем изображать на графиках все восемь десятков линий, а ограничимся изображением границ области, внутри которой находятся эти линии.

Проведем элементарную статистическую обработку полученных результатов.

Рассчитаем значения, усредненные по всем рассматриваемым координатам y, а также стандартные отклонения компонент напряженности от средних значений.

Если имеется n величин ai, где i = 1, 2, …, n, то среднее значение этих величин определяется следующим соотношением В нашем случае значения ai соответствуют точкам с разными координатами y, которые изменяются в диапазоне от 10 до 80 м с шагом 1 м. Следовательно, n = 71. Стандартное отклонение определяется следующим соотношением [91] Как известно [91], полуширина доверительного интервала связана со стандартным отклонением соотношением где t,n–1 – коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности и числа степеней свободы n – 1. Таким образом, стандартное отклонение можно относительно среднего значения aср.

На рисунках 3.6 – 3.8 представлены границы диапазонов изменения приведенных компонент напряженности магнитного поля при изменении координат x, y и z, а также графики средних значений изменений с указанием напряженности от координат имеют существенно неоднозначный характер.



Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 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.