Korelator Geofon GD 83

Danas je nabavljen uređaj za detekciju i otkrivanje mjesta propuštanja (puknuća, curenja) vode iz vodovodnih cijevi i instalacija zakopanih u zemlju oznake GD 83, proizvod bosansko-hercegovačke tvrtke GEOFON iz 1983. godine.

Tvrtka GEOFON osnovana je 1981. godine u Tesliću kao sastavni dio sarajevske tvrtke ZRAK, a od 1989. godine posluje samostalno. Radi se o maloj tvrtki sa oko 20 zaposlenih koja se bavi pružanjem usluga iz domene opremanja prostora sustavima tehničke zaštite, multimedijom i signalizacijom. Tvrtka ZRAK pak je osnovana početkom 1950-tih godina i najpoznatija je po proizvodima iz domene optike i optoelektronike za civilne i vojne potrebe. Tako i danas održava proizvodnju uglavnom ponudom raznih vrsta optičkih ciljnika za vojna i civilna oružja.

Kad vodovodna cijev pod tlakom pukne i voda iz nje curi u zemlju, vodovodna cijev počne vibrirati na mjestu puknuća. Te vibracije prenose se duž cijevi na jednu i drugu stranu i mogu se detektirati na udaljenim točkama duž cjevovoda. Također te vibracije se šire i kroz samu zemlju pa se mogu i detektirati na površini zemlje neposredno iznad cjevovoda. Detektor curenja vodovodnih instalacija GD 83 radi na jednostavnom principu slušanja jačine šuma vode duž cijevi i tamo gdje se utvrdi najjači šum tu se može očekivati i samo puknuće.

U kompletu detektora GD 83 imamo dva senzorska mikrofona od koji je svaki ugrađen u posebno prilagođeno kućište, te tako dobivamo dvije sonde od kojih je jedna pogodna za izravni pristup otkrivenim dijelovima vodovodne mreže (u obliku štapa sa zašiljenim vrhom), a druga je prilagođena za detekciju šuma iz ukopanih cijevi sa površine zemlje (u obliku otežanog metalnog valjka sa šiljkom na dnu koji kao takav dobro naliježe na površinu zemlje i djelomično šiljkom ulazi u nju).

Prvo je dakle potrebno odrediti dvije točke na cjevovodu između kojih je očekivano puknuće. Najbolje je da su te točke na nekim vidljivim (otkrivenim, dostupnim) mjestima vodovodnih instalacija (npr. ventilima) i tada mjerenja (slušanja) možemo izvesti sa štapićastom sondom prilagođenom takvim uvjetima. Ukoliko je puknuće cijevi negdje između ta dva ventila, onda će se na jednom mjestu čuti i izmjeriti jači šum, a na drugom mjestu slabiji. Naravno, mjesto puknuća je bliže onoj mjernoj točki gdje je šum jači. Točnu detekciju zatim ćemo utvrditi sondom prilagođenom za osluškivanje cijevi sa površine zemlje.

U koliko nemamo pristup otvorenim dijelovima vodovodne instalacije mogu se na dva mjesta duž ukopane cijevi izbušiti dvije rupe tek toliko da se dobije pristup cijevima dovoljan za dodir štapićastom sondom. Naravno, ako se radi o nekoj manjoj trasi vodovoda, tada je moguće dovoljno brzo detektirati mjesto puknuća samo uz pomoć valjkaste sonde sa površine zemlje. Ukratko, način detekcije i upotreba sondi ovisi o svakom konkretnom slučaju i iskustvu operatera.

S obzirom da se ovdje dakle radi o svojevrsnom utvrđivanju korelacije (odnosa) jačine šumova na dvije mjerne točke, uređaji za detekciju propuštanja vodovodnih instalacijačesto se popularno zovu korelatori. Naš korelator je potpuno manualni pa je potrebno imati donekle izvježbano uho da bi se u slušalicama prepoznao i izdvojio (filtrirao) šum curenja vode, a zatim je potrebno i ručno namjestiti osjetljivost instrumenta i pojačala kako bi se dobila usporediva očitanja na dvije točke mjerenja.

Kod modernih korelatora ova filtriranja i podešavanja su automatska. Također su opremljeni sa dvije iste bežične sonde koje se istovremeno postave na dva dostupna mjesta duž cjevovoda. Ove sonde zatim istovremeno šalju signale o jačini šuma na korelacijski prijemnik. Signali se u prijemniku automatski digitalno obrade i na temelju njihovih razlika u jačini uređaj izračuna i ispiše lokaciju puknuća između dvije sonde. Naravno, zahvaljujući modernoj elektronici i senzorima, tu cijela priča ne prestaje nego se u cilju izračunavanja što preciznije lokacije elektronički obrađuju i podaci o brzini zvuka kroz cjevovod i podaci o kašnjenju signala između dva senzora. Također, za što bolje filtriranje zvuka curenja vode (naime osjetljivi senzori neminovno detektiraju i svu okolnu buku koja može utjecati na rezultat mjerenja) mjerenjem i iskustvima došlo se do podataka da se sam zvuk curenja vode najčešće nalazi u frekvencijskom opsegu cca 20 Hz do 250 Hz. E sad, ovisno o vrsti tla neka tla će bolje prigušivati jedne frekvencije, druga druge. Također visina zvuka curenja vode ovisi i o trenutnom tlaku vode u cjevovodu. Ako su u blizini drugi šumovi (gradski promet) to također može dovesti do pomaka frekvencijskog opsega šuma vode… Sve to dovodi do složenih algoritama izračunavanja unutar korelacijskih pojačala modernih mikroprocesorskih detektora, no mi se kod našeg ručnog uređaja oslanjamo isključivo na iskustvo i izvježbani sluh operatera pa se sa svom ovom problematikom nećemo dalje zamarati.

Iz opisanih razloga svaki korelator mora imati frekvencijski filtar (potenciometar FILTER) kojim izdvajamo samo one frekvencije koje proizvodi šum vode iz cijevi. Pojačalo korelatora GD 83 jednostavne je konstrukcije i bazira se na četverostrukom operacijskom pojačalu LM224N. S obzirom da nema ni jedne druge aktivne komponente može se pretpostaviti da se ta operacijska pojačala koriste u krugu pojačanja mikrofonskog signala, aktivnog audio-frekvencijskog filtra, te signala za slušalice i instrument. Akustični senzorski mikrofon mora biti dovoljno osjetljiv da detektira slabe šumove (vibracije) na plastičnim cijevima jednako kao i jake šumove na metalnim cijevima. Potenciometrom POJAČALO uravnotežuje se pojačanje mikrofona za navedene slučajeve (jačina zvuka u slušalicama), a potenciometrom INSTRUMENT namješta se pojačanje instrumenta za najbolje očitanje. Osim ovih kontrola naš korelator ima još samo tipkalo za uključenje/isključenje i tipkalo za provjeru napona baterija (serijski spojene dvije standardne plosnate baterije tipa 3LR12 od 4,5 V). Slušalice su bez oznaka, djeluju kao neke generičke plastične slušalice na kojima smo izmjerili impedanciju cca 500 Ω.

Akustična sonda za mjerenje na vidljivim dijelovima vodovodnih instalacija napravljena je u obliku štapa dužine 85 cm, na čijem vrhu se u zašiljenom valjkastom kućištu nalazi mikrofon. Sonda je metalna i vrlo robusna te omogućuje siguran dohvat, odnosno kontakt sa dijelovima vodovodnih instalacija. Mikrofonska kapsula nema nikakvih oznaka i čini je metalno valjkasto kućište dimenzija 30 x 22 mm. Vjerojatno se radi o jednostavnoj konstrukciji osjetila vibracija koje se sastoji od zavojnice i magneta. Zavojnica je fiksirana za kućište, a magnet je unutar nje obješen na nekoj elastičnoj osovini (oprugama) tako da će se svaka vibracija tijela mikrofona prenositi i na magnet. Magnet će svojim vibracijama inducirati proporcionalnu struju u zavojnici koja se dalje pojačava za slušalice ili instrument.

Sonda za mjerenje vibracija koje dolaze iz zakopanih cijevi na površinu zemlje sastoji se od valjkastog kućišta dimenzija 160 x 160 mm i težine oko 4 kg kako bi se prilikom polaganja ostvario što bolji kontakt sa površinom zemlje. Koliko se vizualno može zaključiti koristi se isti tip mikrofona kao i za štapićastu sondu, te je jednako tako na njega pričvršćen metalni šiljak kojim se hvataju vibracije. Razlika je u tome što je čitav taj sistem mikrofona sa šiljkom pričvršćen za elastičnu gumenu membranu, pa tako dok se položi na zemlju membrana pritisne šiljak u zemlju (dubina ovisi o tvrdoći tla, ali najviše oko 1 cm) kako bi se vibracije tla što bolje prenijele na mikrofon. Na sondu se navija šipka (držač) za lakše prenošenje i pozicioniranje iste po zemljištu.

Testom smo utvrdili da naš korelator Geofon GD 83 radi. Sonde odlično hvataju sve vibracije koje se prenose površinom na koju se prislone. Vodovodne cijevi su odličan medij za prijenos svih vibracija, od onih najjačih poput udaraca do onih najslabijih koje stvara ljudski glas u blizini. Sonde će također hvatati sve okolne zvukove i vibracije s bilo koje druge površine. Ljudski glas se čuje poput nekog glasnog mumljanja, ljudski koraci odjekuju tako da je pojačanje potrebno staviti na minimum, a što se tiče zvuka šiktanja vode iz puknute cijevi… to za sada ipak nismo imali gdje isprobati 🙂