管線探測儀的磁場激發方式探討

高建勇 程文華

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管線探測儀的磁場激發方式探討

高建勇1程文華2

1.山東省泰安市自來水公司；2.山東省泰安市大河水庫管理處

管線探測儀在地下管線管理中發揮著非常重要的作用，由于地下管線受埋設條件、旁側管線干擾等情況的影響，有時使得管線探測工作的難度加大，要提高管線探測的準確性，管線探測儀的磁場激發方式是管線探測工作的基礎，也很重要。該文通過研究管線探測儀的工作原理，針對管線探測儀的磁場激發方式進行探討，提出了幾種特殊的磁場激發方式和磁場激發方式的選擇原則，以提高管線探測的準確度及工作效率。

電磁法 主動源方式 靈活運用

當前地下管線探測中最便捷、高效、常用的方法是電磁法，原理是電磁感應定律，通過接收機在地面上測定地下管線在發射機一次場作用下被激發而產生的二次場的變化來判斷地下管線的空間位置。電磁法的磁場激發方式分為被動源方式和主動源方式。被動源方式不能作為管線的精確定位方法。日常工作中應用最多的是主動源方式，主動源方式又分為感應法、直接法、夾鉗法及示蹤法等。

1 方法改進

根據管線探測儀的工作原理對主動源方式的激發方法做以下延伸：

1.1 感應法

1.1.1 磁偶極感應法

該方法指利用發射線圈產生的電磁場對金屬管線感應所產生的二次電磁場進行探測。這也是對管線進行快速追蹤的方法。

（1）水平磁偶極感應法：當發射機直立放置地面時，發射線圈面直立且平行于管線走向，產生的磁偶極場呈現水平磁偶極場特征。

（2）垂直磁偶極感應法：當發射機平臥在地面上，發射線圈面與地面平行，產生的磁偶極場呈現垂直磁偶極場特征。主要在水平壓線法中使用，能有效識別目標管線，壓制平行的非目標管線。

（3）傾斜磁偶極感應法：使發射機傾斜，主要在傾斜壓線法中使用。

1.1.2 電偶極感應法

利用發射機兩端接地產生的電磁場對金屬管線感應所產生的信號進行探測。該方法信號強、不需管線出露點，但必須有良好的接地條件（如果接地條件不好，可以在埋設介質中澆水，以提高埋設介質的導電性）。這種方法特別適用于金屬管線接口導電性不是很好的情況，可在管線中強加交變的磁場，在管線沒有出露點時可以收到良好的效果。如筆者在探測靈山大街DN100的管線時，用電偶極感應法就探測到了管線的準確位置，如圖1所示。

圖1

1.2 直接法

這是幾種探測方式中，探測效果最為準確的方法，應當優先選用。

（1）單端連接：將發射機輸出線一端接在目標管線的出露點上，另一端就近接地。

（2）遠距離單端連接：將發射機輸出線一端接在目標管線的出露點上，另一端用導線引出接在較遠處的接地電極上。接地線盡量與管線走向垂直，盡量少跨越其他管線（如圖2）。運用這種方法時，管線的出露點要除污、除銹，連接好后發射機會有相應指示，還可以查看回路電流，當回路電流足夠大時表明連接性良好，可以繼續進行探測。這種方法能有效壓制干擾管線，準確找到目標管線的位置。

圖2

（3）雙端連接：將發射機輸出信號用長導線引出，分別接在目標管線的兩個出露點上，使目標管線與長導線之間形成一良好回路。注意，長導線與目標管線之間要保證一定距離，以減少長導線對探測效果的影響。然后從管線的出露點開始用接收機探測目標管線的位置。該方法信號強、定位、定深精度高、不易受臨近管線的干擾（如圖3），但發射機的耗電量可能會很大。地下管線復雜時用這種方法能收到良好的效果，而且目標管線的信號也很強。

圖3

應用直接法時應注意，如果接地條件不好，可以在埋設介質中澆水，以提高埋設介質的導電性；目標管線的出露點要事先徹底除污、除銹，以保證導電性良好。

1.3 夾鉗法

利用管線儀配備的專用夾鉗夾套在金屬管線上的感應線圈，把信號直接加到金屬管線上進行探測。該方法信號強、定位、定深精度高、不易受臨近管線的干擾、操作簡便。

1.4 示蹤法

將能發射電磁信號的示蹤探頭或電纜送入非金屬管道內，在地面用儀器追蹤信號。它包括示蹤線法和示蹤源法，主要用于探測有出入口的非金屬管道。

2 發射機激發被測管線時，施加的信號特性

2.1 信號頻率

頻率越高，越易激發管線，信號就越強，但傳播近，且易耦合鄰近管線，產生干擾。當被探測管線接口導電性不好時，可適當提高信號頻率，但要注意對鄰近管線的干擾；當管線導電性很好時，最好用低頻；當對未知區域普查時，首先用高頻感應法進行探察，再用低頻直連法進行詳查精查。

2.2 信號功率

功率越大，信號越強，同時鄰近干擾也隨之增強。當探測距離較長，被探測管線埋深較大時，可以適當加大信號功率。

3 非金屬管材磁場激發方式問題的解決

現在各自來水公司在管道安裝中大量采用新型非金屬管材，如各種塑料管材，電磁法的感應方式將不能被應用，金屬管線探測儀就不能被應用。建議自來水公司在管道鋪設過程中同時埋入金屬示蹤線。利用管線探測儀能尋找示蹤線的位置，也就探測到了非金屬管材的準確位置，這樣能使金屬管線探測儀繼續發揮它的作用，能夠探測非金屬管線。

4 磁場激發方式的靈活應用實例和實效

泰安市滿莊鋼材市場處的DN1000水泥管需要探測管線走向，以便于開挖施工。用金屬管線探測儀探測非金屬管線，按常理是行不通的，但仔細分析當時的工作條件，巧用磁場激發方式。待測水泥管的已知端已經開挖（有出入口，可以進人），可以從此處穿進一根導線，并把此導線的一頭與未知端的鋼制彎頭連接（或者直接接地），導線另一頭與發射機的紅色導線相連，發射機的黑色導線接地，然后用主動源法發射信號，再在地面用接收機尋找已穿入導線的信號，利用這種激發方法，準確找到了管線的位置（如圖4）。

圖4

5 磁場激發方式的選擇原則

磁場激發方式的選擇原則是盡可能使施加在待探測管線上的一次電流或一次感應電流增大，同時壓制非目標管線對它的干擾，以達到在地面上能準確定位和定深的目的。以上磁場激發方式在工作中要做到靈活運用，優先選擇直接法，根據不同的工作條件使用不同的激發方式，就能得到較好的探測效果，靈活運用管線探測儀的磁場激發方式是保證探測準確性的前提。

[1] 雷林源. 城市地下管線探測與測漏[M].北京: 冶金工業出版社, 2003.