PIPELINE INSPECTION GAUGE MAGNETIC SENSOR CALIBRATION USING TIME-HARMONIC ELECTROMAGNETIC FIELD

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The relevance of the topic is due to the necessity to develop a calibration procedure for pipeline inspection gauge magnetic sensor taking into account the possibility of automating the calibration process with softwareand hardware, since there is no suitable integrated solution due to the specifics of the sensors application. The aim of the work is to develop the magnetic sensor calibration procedure, as well as to provide the mathematical support for individual calibrator components numerical modeling. Materials and methods. The measurement procedures are described using the mathematical apparatus of metrological analysis and synthesis. To simulate a calibration field of a measure of magnetic quantity using the finite element method, we consider a method for creating a mathematical model describing the electromagnetic properties of a coil with direct current and low-frequency alternating current. The criteria for evaluating the results of the calibration magnetic field simulation are given. Results. A method for magnetic sensors calibration based on the use of a time-harmonic electromagnetic field generated by a measure of magnetic quantity is proposed. An approach to determine the required overall dimensions of a measure of magnetic quantity based on the finite element simulation of the measure magnetic field is proposed. Conclusions. The proposed calibration method is convenient due to its focus on automation. As a result of calibration measurements, a set of values is measured for each magnetic measuring transducer in the entire transducer measuring interval. The choice of a harmonic function for the calibration magnetic field generation is also due to the convenience of the hardware implementation of the procedure for generating the input signal of a measure of magnetic quantity. The measure coil model proposed in this paper is adequate to determine the required dimensions and the desired range of the output value variation of the measure at direct current. In the case of alternating and pulsed current, the model is inadequate, since the influence of inductance and winding resistance is not taken into account. However, the low frequency of the calibration field (no more than tens to hundreds of Hz) makes it possible to neglect additional analysis of transients in the circuit.

About the authors

Roman E. Vavilov

Saint Petersburg Electrotechnical University "LETI"; JSC "Gazprom diagnostika"

Author for correspondence.
Email: revavilov@gmail.com

Postgraduate student; leading engineer of the department of development of circuit engineering solutions for in-pipe flaw detection equipment

(5 prof. Popov street, Saint Petersburg, Russia); (build. 4, 40 Pulkovskoye Shosse, Saint Petersburg, Russia)

Valeriia A. Goldberg

JSC "Gazprom diagnostika"

Email: v.goldberg@diagnostika.gazprom.ru

Leading engineer of the department of development of mechanical structures and monitoring systems for in-pipe flaw detection equipment

(build. 4, 40 Pulkovskoye Shosse, Saint Petersburg, Russia)

References

  1. Korolev P.G. Organization of the work of measuring instruments with metrological self-control. Izmerenie. Monitoring. Upravlenie. Kontrol’ = Measurement. Monitoring. Management. Control. 2019;(4):51–57. (In Russ.). doi: 10.21685/2307-5538-2019-4-6
  2. Magnitskiy D.K., Zakharova A.G. Review of existing methods and automated systems for verification of measuring instruments. Energetika i energosberezhenie: teoriya i praktika: sb. materialov V Vseros. nauch.-prakt. konf. = Energy and energy conservation: theory and practice : collection of materials of the V All-Russian scientific and practical conference. Kemerovo: Izd-vo KuzGTU, 2021:328–333. (In Russ.)
  3. Metody poverki (kalibrovki) i poverochnye skhemy = Methods of verification (calibration) and verification schemes. (In Russ.). Available at: https://sonel.ru/ru/biblio/knowledge-centre/reference-book/metrologyreference/ method-of-calibration/ (accessed 17.01.2025).
  4. Dzhekson R.G. Noveyshie datchiki = The latest sensors. Moscow: Tekhnosfera, 2007:384. (In Russ.)
  5. Tsvetkov E.I. Osnovy matematicheskoy metrologii = Fundamentals of mathematical metrology. Saint Petersburg: Politekhnika, 2005:510. (In Russ.)
  6. Schanze T. Sinc interpolation of discrete periodic signals. IEEE Transactions on Signal Processing. 1995;(43):1502–1503. doi: 10.1109/78.388863
  7. Porshnev S.V., Kusaykin D.V., Klevakin M.A. On features of reconstruction of finite-length discrete-time signal with nonzero constant component using sinc interpolation. SIBIRCON 2019 – International Multi- Conference on Engineering, Computer and Information Sciences. Novosibirsk: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019:167–171. doi: 10.1109/SIBIRCON48586.2019.8958291
  8. Afanas'ev Yu.V. et al. Sredstva izmereniy parametrov magnitnogo polya = Measuring instruments for magnetic field parameters. Leningrad: Energiya. Leningr. otd-nie, 1979:320. (In Russ.)
  9. Kuczmann M., Iványi A. The Finite Element Method in Magnetics. Budapest: Akadémiai Kiadó, 2008:319.
  10. Samarskiy A.A., Gulin A.V. Chislennye metody: ucheb. posobie dlya vuzov = Numerical methods : a textbook for universities. Moscow: Nauka, 1989:432. (In Russ.)
  11. Kalitkin N.N., Al'shina E.A. Chislennye metody: v 2 kn. Kn. 1. Chislennyy analiz = Numerical methods: in 2 books. Book 1. Numerical analysis. Moscow: ITs «Akademiya», 2013:304. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».