管道探测仪在探测金属管道上的应用.doc

管道探测仪在探测金属管道上的应用一 工作目的 1 探测通信工程信工楼旁边埋在地下的金属电缆； 2 学会管线探测仪的使用与实际工程中的操作； 3 根据所测的数据推断金属电缆在地下的空间位置。二 技术方案 1方法原理与方法选择除下水道和少量的上水道为钢筋混凝土材料外，地下管线绝大多数均采用各种金属材料，都具有良好的到电性，这为应用电磁法探测地下管线提供了良好的物理基础。电磁法探测地下管线时，通常先使管线上带上某种频率的交变电流，然后在地面上观察由该电流产生的交变磁场的分布特征，即可达到探测地下管线的目的。现以无限长水平直线电流磁场为例来说明电磁法探测地下管线的基本原理。一个电流源在一点产生的电磁感应强度大小为： d= KIdLsin2式中，k为比例常数；I为电流元的电流强度；dl为电流元长度； 为电流元方向与自电流元至p点的矢径间的夹角；r为电流元至p点的距离。对于非磁性介质，u近似等于真空中的U0，U0=410-7A/m所以非磁性介质中有：d= U0IdLsin42有限长直线电流产生的磁场：B=A1A2dB=04A1A2IdLsin2 B=0421Isind0=U040(cos1-cos2) 当 A1- ，A2 +时，1 0,2,，所以无限长直线电流在任意点P产生的磁感应强度为：Bp =U0I20 电流在自由空间产生的磁力线在垂直掉线走向的断面上是一组以导线为圆心的同心圆。地下管线大多为直线，通过某种方式使其带电，便可根据直线电流磁场的空间分布规律确定地下管线的位置和埋深。地下管线的长度远远大于其埋深，一般可以认为是无限长导线。三 ：方法选择：根据之前现场踏勘，并未发现管线的出露点，也不清楚管线的大致走向，故采取电磁感应法作为激发源当在地面上用交变电磁场进行激发，电缆屏蔽大地电缆屏蔽的回路中将有二次电流通过。此时，电缆屏蔽层聚集了周围的电流，好像在电缆附近形成了线电流源。在地面上探测二次电磁异常，便可确定地下管线的空间位置及分布。I=Ccos发射线圈为垂直发射线圈，线圈面垂直地面放置，管线中产生的感应电流为Ix： Ix=c1h=Chx2+h,若X=0,即在管线正上方，管线中产生的电流 Ix 最大。随着发射线圈远离管线上方， Ix 迅速减小。哑点法观测系统 哑点即地面磁场某分量为零的点。用单个水平线圈接收磁场的垂直分量，利用Bz=0的点，可确定管线的平面位置；量出B 45 度=0的点的位置到Bz=0的点间的距离，便得到管线的埋藏深度。这就是所谓的哑点法，或称过零点法。由于在整个测量过程中只要求判断出最小值的存在，而不需要求出这个值的绝对大小，所以在仪器性能稳定与否不影响定位深度的精度。在哑点附近曲线斜率大，定位准确性高。这种在单根管线上最有利的解释方法，在外界电磁干扰严重和多管线地段的定位定深效果均不理想。四：接收装置选择：水平磁场垂直梯度观测系统与水平磁场强度观测系统地下单根载流无限长导线在地面上产生的磁场大小 Bp =U0I20 。所能观测到的各参数表示为： BX=Bpcos=02 I h0 = 02 I hx2+h2 Bz=Bpsin=02 I x0 = 02 I xx2+h2 =tan-1xh 当接收线圈面向法向量与水平面夹角为 450 时，接收线圈所测得交布磁场值用 B450 表示：B450 =Bpcos =02 I0 12x+h0=1202 IX+hx2+h2 在管线上方，即X=0时，有 Bz=0 ，BX=bXmax ,=0在xh=1 处，即 x=h 位置上，有 Bz=Bz max=12Bz max , BX=12BX max ,=450(BzBX = 1), B450 =0 当X=0时，BX max=02 Ih 有极大值，正好位于管线的正上方，这就确定了管线的平面位置，再利用半极值点间的距离等于2h 求埋深，用上（T）和下（B）两个垂直线圈，在不同的高度上接收电磁场水平分量（分别用BXT 和BXB表示），T和B两个线圈之间的距离为D（如RD400系列管线探测仪D=40cm），则有：Bx=BxB-BxT= 02 I hx2+h2 -02 I h+DX2 +(h+D2) = 02 Ih2 +hD - X2 X2 + h2 X2 +h+D2 当X=0 时 ，Bx 有极大值，Bx=02 I 1h ( h+D) ，即在管线亚上方有峰值响应，Bx 曲线比 BX 曲线异常变窄了，分辨率提高了。利用这两个线圈还可以直接求埋深。当探头位于管线正上方时，X = 0 ，此时两线圈的电磁感应分别为： BX Tmax - BX Bmax=0 ID2h(h+D)= BX Tmaxh D 于是求得埋深h 为：h = BX Tmax BX Bmax - BX Tmax D当地下存在两条相互平行无限长载流管线时，有BX= 02 I h(x+b)2+h2+ h(x-b)2+h2Bz= 02 I x+b(x+b)2+h2+ x-b(x-b)2+h2B450 =Bz-BX 2 =tan-1BzBX=tan-1 x+b(x+b)2+h2+ x-b(x-b)2+h2 h(x+b)2+h2+ h(x-b)2+h2 三类管测系统相对定位定深误差表（2bh=3 )方法 定位误差 定深误差水平分量垂向差值法 xh1.0% hh=31%水平分量特征点法 xh=3.0% hh=4.7%哑点法 xh=38% hh=10%当两条管线间距一定但埋深不同，电流也不同时，水平分量特征法： x1h1=1.84% x2h2=6.48% h1h1=1.5% h2h2=16.8%水平分量垂向差值法： x1h11.0% , x2h2=1.0% h1h1=18% , h2h2=86% 故选择水平磁场垂直梯度法定位，选择水平磁场强度法定深。五：实施方案：（1）由于电缆为动力电缆，所以先在侧区范围内进行一次无源探测，当有特征值响应时，说明此处有动力电缆。（2）追踪和定位特征值响应，了解电缆在侧区的大致走向。（3）野外定位：感应法探测，根据地下管线的大致走向，使发射机和接收机相距一定距离，沿管线走向的垂线作同步移动，直至发现目标管线为止。（4）手持接收机沿管线走向追踪探测。（5）若在一点处，接收机的探测信号急剧下降，应重新回到表头信号下降前的位置，将接收机的灵敏度适当提高，并以该点为原点，以2-3m为单位，作环形搜索。这样便可发现管线新的走向，若在其他各方向均无响应信号，则可断定该点为管线终点。六：仪