专利名称：埋地管道防腐层绝缘电阻测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电学测量仪器，具体地说是为测量埋地管道防腐层绝缘电阻提供一套测量装置。
输送石油、天然气的埋地钢质管道均有外防腐绝缘层以使管道免遭腐蚀，确保安全运行。然而随着时间的流逝，因光、电、水、氧、细菌等外界环境的影响及外力损伤，必然会导致防腐层的劣化。测量管道绝缘电阻是反映防腐层优劣诸多因素的一个综合参数。多年来国内外已研究了不少测量埋地管道防腐层绝缘电阻的方法，大致有以下几种主要类型1、包复法；2、直流法及；3、接地电阻法。其中由于包复法需要开挖管段，而且只能测量几米，因此该法虽然测量准确度高，但局限性极大。而采用直流法或接地电阻法都将遇到不可克服的引入误差因素，确定准确的绝缘电阻值是比较困难的。本实用新型的设计者们为解决目前测量埋地管道防腐层绝缘电阻的方法中所存在的各种缺点，建立了一种新的能准确、快速实现测量埋地管道防腐层绝缘电阻方法，即变频－选频法测量技术。并将该测量技术申请了中国发明专利(申请号为91106249.1)。变频－选频法测量埋地管道防腐层绝缘电阻技术是在高频信号沿埋地管线(单线－大地回路)传输理论基础上建立起的一种测量方法。具体地说该方法是在两个相距任意段长管道的两端，其一端接变频信号源及选频指示器，另一端接一选频指示器，测量一定信号频率值时的实测电平值，同时还按常规方法测量出和查出测算管道防腐层绝缘电阻所需的其它原始参数。将这些数据代入经理论推导得出的经验公式中即可计算出埋地管道防腐层绝缘电阻的平均值。在实际计算工作中，是将理论推导出的经验公式及运算编入计算机程序，只要将实测出的高频信号频率值，电平差值及土壤电阻率等数据送入已编程序中，应用计算机即可求出所测部分长管段的防腐层绝缘电阻的平均值。在这种测量技术中关键的实测数据是利用变频信号源及选频指示器，测出高频信号频率及被测管道两端的电平差值。由于实测需要，要求变频信号源能满足其性能输出频率0.2～100KHz；分辨率1Hz，不平衡输出，输出阻抗要低；电平输出＋11dB～－45dB；0dB误差±0.2dB。对选频指示器要求满足其电气性能为输出频率0.2～100KHz；分辨率10Hz，输入电平＋20～－80dB；输入阻抗要高；电平测量误差±0.2dB；选择性3dB带宽±10Hz。因此研制一种能满足测量时各种电气性能要求的专用测量仪表是采用变频－选频法测量技术中不可缺少的一部分。
本实用新型的目的就是为上述变频－选频法测量埋地管道防腐层绝缘电阻技术提供一套专用测量仪器，即埋地管道防腐层绝缘电阻测量仪。同时为野外实测使用方便，这套测量仪器应设计成便携式，并可利用低压直流电源供电。
本实用新型埋地管道防腐层绝缘电阻测量仪，其特征在于它包括变频信号源和选频指示器两部分。变频信号源是一部能满足输出匹配阻抗低、输出功率高，具有数字显示及可采用直流作电源的高频振荡器。而选频指示器是一部抗干扰强、频率选择性高并具有数字显示的高频选频接收器。变频信号源和选频指示器之间有电缆线连接，可使其在统调状态下工作，成为一套测量仪。附
图1、2分别给出了变频信号源和选频指示器的电原理框图。
以下结合附图对本实用新型测量仪的结构给予说明。
附图1是变频信号源的电原理框图，图中1、可变振荡器；2、振荡器及调谐放大器；3、调制器；4、低通滤波器；5、前置放大器；6、输出部分；7、频率显示器；8、电源。由图1，变频信号源是由可变振荡器1，振荡器及调谐放大器2，调制器3，低通滤波器4、前置放大器5，输出部分6，频率显示器7及电源8几部分组成。可变振荡器1发出的载频信号与振荡器2发出并经调谐放大器放大的本机振荡信号送入调制器3进行调制后获得有用信号频率，再经低通滤波器4滤去无用交调产物送入到前置放大器5进行放大，前置放大输出后经电平开关送入输出部分6进行功率放大，以保证整机有一定的功率输出。前置放大器5另一路输入到频率显示器7，它主要是显示本信号源输出信号的频率。具体说，可变振荡器1采用电容三点式电路，它有两组输出，一组经继电器后送入调制器，作为载频信号，另一组作为统调输出信号。振荡器2采用2.6MHz晶体振汤器，它是本振荡器的信号频率，振荡器信号直接送入调谐放大器2进行调谐放大。调制器3采用环形调制器，它的载频由可变振荡器1供给，它的信号频率由2.6MHz晶体管振荡器产生经调谐放大器2后供给，信号频率和载波经调制后获得有用频率0.3～200Hz。低通滤波器4采用1.7MHz低通滤波器，经调制后的有用频率，通过1.7MHz低通滤波器后送入前置放大器5。前置放大器提供大约42dB的增益，放大器输出共四路一路经电平开关后送入功率放大器作为整机的输出信号；一路经射极输出器后送入频率数字显示器，供频率显示用；一路经检波后，送入表头作输出电平指示；一路经检波后送入调谐放大器，控制该放大器第一级的工作点，以达到自动调节电平之目的。输出部分6包括电平开关、功率放大器，阻抗转换开关等。功率放大器是将经过前置放大器的输出信号再进行功率放大，以保证整机有一定的功率输出。电平开关用来转换输出电平的大小，由π型衰耗器组成步进式衰减。阻抗转换开关用来改变输出阻抗。频率显示器7由100KHz晶体振荡器，控制器、计数器组成。它主要是显示振荡器输出信号的频率。电源8采用交直流两用式，当采用交流电源(或为直流电源充电)时为一稳压电源。
附图2是选频指示器的电原理框图，图中9、输入电路；10、前置放大器；11、可变振荡器；12、调制器；13滤波器及单频放大器；14、变频放大器；15、频率显示器；16、电源。由图2选频指示器由输入电路9、前置放大器10，可变振荡器11、调制器12、滤波器及单频放大器13，宽频放大器14、频率显示器15及电源16组成。输入信号进入到输入电路9及前置放大器10，经电平交换放大后成为一个固定电平(－32dB)后送入调制器12与可变振荡器11输出的载频信号进行调制后产生固定中频(100KHz)信号，再经滤波器与单频放大器13滤波，并放大取出后送入宽频放大器14放大。频率显示器显示出来至输入电路9，可变振荡器11，调制器12、单频放大器13的信号频率。具体说，输入电路9由阻抗选择开关，宽频／选频选择开关，电平换档开关，输入电路与校正振荡器组成。标准振荡器产生中频(100KHz)信号作为本机宽频与选频校正用。前置放大器10为一个增益可变的放大器与换档开关上的固定衰耗器组合成每步进10dB的电平选择，输入信号通入阻抗选择开关经前置放大器后电平交换成为一个固定电平送到调制器12或宽频放大器14。可变振荡器11采用电容三点式电路，它除作为本机第一载频信号外，另引出一统调输出信号，只要将信号用电缆线接通变频信号源的统调输入端，则信号源内的继电器自动断开，其机内载频信号代替选频指示器的同频信号，使测试系统工作在统调状态。调制器12采用环形调制器，分为第Ⅰ、第Ⅱ两个调制器。调制器Ⅰ将输入信号与机内可变振荡器11输出的2.6～2.8MHz信号进行第一次变频，得出第一中频2.6MHz。调制器Ⅱ内尚包括2.5MHz晶体振荡器，由调制器Ⅰ得到的第一中频2.6MHz与2.5MHz晶体振荡器进行调制产生出第二中频100KHz信号输入到滤波器13。滤波器与单频放大器13为100KHz晶体滤波器及100KHz单频放大器，第二中频100KHz信号经100KHz晶体滤波器滤波直接送入100KHz单频放大器进行放大，以保证选频指示器有较好的选择性和较高的灵敏度，经单频放大器13放大后信号直接输入到宽频放大器14。宽频放大器将100KHz、10Hz带宽的信号进一步放大，然后经检波，并送电表指示其电平值。作宽频测试时，前置放大器输出的信号直接送到宽频放大器放大，检波并由电表指示其电平值。频率显示器15其组成同变频信号源的频率显示器7相同。它可显示来至输入电路、振荡器、调制器信号的频率。电源16同变频信号源的电源8的组成相同。下面通过实例对本实用新型的测量仪给予进一步说明。
实例1 变频信号源及选频指示器附图3为本实用新型中变频信号源的电路图，图中21为可变振荡器，22为2.6MHz晶体振荡器及调谐放大器，23为调制器，24为1.7MHz低通滤波器，25为前置放大器，26为自调检波功率放大器，27为频率显示器，28为电源。XS1～XS4为变频信号源与选频指示器之间连接线插座，S2～S3为开关，DA为电表，R为电阻，RP为电位器、C为电容。T1为电源变压器、T2为输出变压器。变频信号源的可变振荡器21采用电容三点式电路，它的优点是回路调整方便，并大大减少了晶体管极间电容和负载变化时对谐振回路的影响。它有两级输出，一级经继电器后送入调制器23作为载频信号，另一组接送到XS1插座，作为统调输出信号。2.6Mhz晶体振荡器22发出本机振汤信号频率，振荡信号经一级放大器后直接送入调谐放大器，调谐放大器第一级工作点受到前置放大器25输出信号的控制，当前置放大器输出电平有微小的变动时，经“自调检波”输出的直接电压将使调谐放大器第一级基级电位产生一微小变化，从而改变该极的放大倍数，达到其电平自动调节，然后送入调制器23。调制器23采用环形调制器，它的载频由可变振荡器21供给，它的信号频率由2.6MHz晶体管振荡器22输出，为改善信号频率的波形，抑制5.2MHz以上的干扰信号特别是对二次谐波应有足够的衰减，信号频率调制前先通过2.6MHz低通滤波器进行滤波后供给。信号频率和载波经调制后获得所用的0.3～200Hz频率。这种载波信号经1.7MHz低通滤波器24进一步滤波以保证顺利通过调制器输出的差频，有效地抑制载频与其它无用交调产物再输入到前置放大器25。前置放大器25包括两级放大器和一级功率放大器组成，它提供大约42dB的增益，经前置放大器放大后一路经电平开关送入功率放大器，作为整机的输出信号；一路经射极输出器后送入频率显示器，供频率显示用；一路经检波后送入表头DA作输出电平指示；一路经检波后送入调谐放大器，控制该放大器第一级的工作点，以达到自动调节电平之目的。功率放大器26是将前置放大器的输出信号再进行功率放大，以保证整机有一定的功率输出。电平开关S1用来转换输出电平的大小，由π型衰耗器xeg成步进式衰减，以保证整机有一定的功率输出。阻抗转换开关S2用来改变输出阻抗0Ω、75Ω、150Ω或300Ω。频率显示器27由100KHz晶体振荡器，控制器、计算器组成，它采用6位显示。电源28采用交直流两用电源，交流电源采用电气性能较好的低压稳压电源，即可为直流电源充电，在有交流电情况下也可为仪器供电。附图3中所示电路图中各功能块或功能单元均可按普通电路设计而成或购商品工作块按图3进行组装，制成变频信号源。
附图4为本实用新型中选频指示器的电路图。图中29为输入电路，30为前置放大电路，31为可变振荡器，32为调制器Ⅰ，33为调制器Ⅱ，34为100KHz滤波器及100KHz放大器，35为宽频放大器，36为频率显示器，37为电源。XS1～XS4为变频信号源与选频指示器之间连接线插座，S1～S4及K3～K5为开关，DA为电表，R为电阻，RP为电位器，C为电阻，HL1、HL2为发光二极管，V1、V2为二极管。选频指示器的输入电路29包括一级放大器及校正振荡器，校正振荡器产生一个100KHz±20Hz信号作为本机宽频与选频电平校正用。输入信号经阻抗选择开关S1电平换档开关S3及宽频1选频选择开关S2进入放大器放大后送入前置放大器30。前置放大器30是一个增益可变的放大器，放大增益分别为2dB，12dB，22dB与换档开关S3上的三个固定衰耗器组合成每步进10dB的电平选择，输入信号经以上电平交换后成为一个固定电平－32dB送到调制器I32或直接送到宽频放大器35。可变振荡器31采用电容三点式电路，它除作为本机第一载频信号外，另引出一统调输出信号到XS2，只要将信号用电缆线接通变频信号源的统调输入插座XS2，则信号源内的继电器自动断开，其机内载频信号代替选频指示器的同步信号，使测试系统工作在统调状态。可变振荡器输出2.6～2.8MHz第一载频信号到调制器I32。在调制器I32中包括一个1.7MHz低通滤波器，经前置放大器的输入信号通过1.7MHz低通滤波器与第一载频信号在调制器I中进行第一次变频，得出第一中频2.6MHz。调制器Ⅱ33包括一个2.6MHz带通滤波器，调制器和一个2.5MHz晶体振荡器组成。该2.5MHz晶体振器输出的载频信号与第一中频2.6MHz信号经2.6MHz带通滤波器进行滤波后在调制器Ⅱ33进行调制产生第二中频100KHz。该100KHz固定中频信号经100KHz晶体滤波器34滤波后直接送入100KHz单频放大器放大，保证选频指示器有较好的选择性和较高的灵敏度。宽频放大器35包括放大器、检波及电表组成。上述100KHz固定中频信号后取出后送入宽频放大器放大，经二极管V2检波送到电表DA指示其电平值。作宽频测试时，输入信号经前置放大得到－32dB信呈经过电位器RP1直接送到宽频放大器放大，检波后由电表指示其电平值。K4、K5为多路开关。频率显示器36的组成同变频信号源的频率显示器相同，它可显示来至输入电路29，可变振荡器31，调制器Ⅰ32，调制器Ⅱ33及100KHz单频放大器34的信号频率。电源37的组成亦可同变频信号源的电源28相同。附图4中所示电路图中各功能块或功能单元均可按普通电路设计而成或购商品功能块按图4进行组装制成选频信号源。
上述实例1的变频信号源及实例2的选频指示器均在到利用变频－选频法测量埋地管道防腐层绝缘电阻所要求变频信号源和选频指示器具有的电气性能，能满足实测需要。为变频－选频法测量技术提供了一套有效的专用测量仪器。
权利要求1.一种埋地管道防腐层绝缘电阻测量仪，其特征在于它包括变频信号源和选频指示器两部分；变频信号源是一部高频振荡器，选频指示器是一部高频选频接收器，变频信号源和选频指示器之间有电缆线连接，可使其在统调状态下工作成为一套测量仪。
2.按照权利要求1所述的测量仪，其特征在于该变频信号源由可变振荡器1、振荡器及调谐放大器2、调制器3、低通滤波器4、前置放大器5、输出部分6及频率显示器7组成；可变振荡器1发出的载频信号与振荡器2发出的并经调谐放大器放大的本机振荡信号送入调制器3进行调制后获得有用信号频率，再经低通滤波器4滤去无用交调产物送入到前置放大器5进行放大，前置放大输出后经电平开关送入输出部分6进行功率放大；前置放大器5另一路输入到频率显示器7显示本信号源输出信号的频率。
3.按照权利要求1所述的测量仪，其特征在于该选频指示器由输入电路9、前置放大器10、可变振荡器11、调制器12、滤波器及单频放大器13、宽频放大器14及频率显示器15组成；输入信号进入到输入电路9及前置放大器10，经电平交换放大后成为一个固定电平后送入调制器12，与可变振荡器11输出的载频信号进行调制后产生固定中频信号，再经滤波器与单频放大器13滤波并放大取出后送入宽频放大器14放大；部分输入电路9，可变振荡器11，调制器12、单频放大器13的信号输入频率显示器显示其信号的频率。
专利摘要一种埋地管道防腐层绝缘电阻测量仪包括变频信号源和选频指示器两部分，前者为一部高频振荡器，由可变振荡器、调谐放大器、调制器、低通滤波器、前置放大器、输出部分及频率显示器组成；后者为一部高频选频接收器，由输入电路、前置放大器、可变振荡器、调制器、滤波器及单频放大器、宽频放大器及频率显示器组成。其间用电缆线连接可使其在统调状态下工作完成测试。
文档编号G01R31/14GK2118996SQ91222288
公开日1992年10月14日 申请日期1991年10月11日 优先权日1991年10月11日
发明者苑绍成, 李绍忠, 姚哲, 李裕晨, 梁举 申请人:东北输油管理局, 邮电部第五研究所