管线探测仪的探测方法

管线探测仪的探测方法

河南省地球物理工程勘察院朱军锋

摘要：地下管线是城市基础设施的重要组成部分，为了准确、快速、高效的进行管线探测，就应该根据地下管线的具体情况，选择不同的方法以保证探测结果的正确性。

关键词：接收机、发射机、电磁感应、频率、功率

地下管线是指铺设于地下的给水、排水（雨水、污水）、燃气、电力、通讯、热力、工业等管线。它们是城市基础设施的重要组成部分，是城市规划、建设、管理的重要基础信息。

现在地下管线探测中最便捷、高效、常用的方法是电磁法，它的依据是电磁感应定律。通过接收机在地面上测定地下管线在发射机一次场作用下被激发而产生的二次场的变化来判断地下管线的空间位置。通常情况下，单一直管线被激发产生的二次场，可看成是无限长直导线产生的电磁场。接收机就是依据这种电磁场变化来进行管线定位、定深。在没有其它管线场的干扰情况下，所测得的数据非常准确。但当被探测管线周围有其他金属管线或还存有其他交变电磁场源时，接收机的观测读数是多个场综合影响的结果。这样其定位、定深可能会带来误差或造成错误。

为了准确、快速、高效的进行管线探测，就应该根据地下管线的具体情况，选择不同的方法。管线探测仪的探测方法有以下几种：

一、感应探测法

1、发射机摆放的不同状态下激发管线的情况

1) 发射机平放

发射机平放时，发射机内的发射线圈面与地面垂直，对地下金属管线进行水平发射，它能使发射机正下方的管线，被激发产生最强的二次磁场。

2) 发射机侧放

发射机侧放时，发射机内的发射线圈面与地面平行，对地下金属管线进行垂直发射，此时位于发射机正下方的管线不被激发，该管线不产生二次场，当其旁边有平行管线时，被激发产生二次场将会有较大的读数。

3) 发射机倾斜45度放置

当平行管线间距较小，不宜采用平放，而采用侧放，探测效果也不十分理想时，可采用倾斜放置，目的是达到既能抑制干扰管线的二次场，又能增强要探测管线的二次场。

2、信号夹钳法

信号夹钳法操作简便，工作原理明了。工作时，将发射机信号施加于夹钳上，再将夹钳套在被测金属管线或电缆上。夹钳相当于初级线圈，管线与大地形成的回路相当于次级线圈。当发射机输出的交变电流在初级绕组中流动，环形磁场穿过管线回路时,便在管线中产生感应二次电流。在管线密集区探测中，信号夹钳法是一种交叉影响小的有效方法。

3、偏移感应法：偏移感应是在管线较稀的地段，对目标管线进行感应激发，以减小旁侧管线的影响，从而在管线密度较大的区段突出被测管线的有效信号，实现高信噪比、高分辨率探测的目的，显然，

它们对发射位置有一定要求。

4、动源发射法：动源发射法是把接收机置于已探明的目标管线上方或管线出露点上方，在适当距离(一般为20—25m左右)垂直于管线走向移动发射机，观察接收机信号ΔHx的变化情况，当信号最强时，发射机的位置即为目标管线于地面投影点的位置。

二、直接接线法

直接连接法又称直连法或交流充电法。其实质是将发射机的输出信号直接注入地下金属管线。按发射的输出端与地下管线的连接方式不同，又分为单端连接和双端连接两种。

1、单端连接：将发射机产生的交变电流，一个输出端与管线出露头相连，另一端与接地电极连接。为减少干扰，地线应置于与地下管线走向垂直方向上且地下管线少的一边。这样，发射机输出的电流经地下管线沿两个不同方向流动，并经大地、接地电极和地线返回发射机。

2、双端连接：与单端连接类似，所不同的是，接地端接于管线的另一处露头处，为压倒长导线电流的磁场对探测结果的干扰，应使其与被测管线之间的距离在10米以上。此法较单端连接能使信号强大，提高了观测精度。

无论单端连接还是双端连接，金属管线中的交变电流均是一次场电流而不是二次场电流；由管线电流在周围产生的交变电磁场是一次场而不是二次场。当管径较小时，通常把管线电流当作线电流来处理，计算它在周围空间中所产生的交变磁场。对常用的单端直连法来说，从接触点开始，向两个不同的方向，管线电流强度将随距离的增大而衰减。衰减的速度与场源频率和电容量大小有关。一般来说，频率越高，衰减越快，当频率一定时，管道直径越大，电容量也越大，因而

电流也就衰减得越快。

直连法探测效果最好。但它的应用条件受到一定的限制。一个原因是，有些管线不允许或不能充电，另一个原因是金属管线必须有地面出露点，在单端连接时还应该具备接地条件。在以上条件不具备时，可采用感应激发的方式使地下管线中形成交变电流。

三、电流强度及方向测量

在管线密集区，接收机可能会在旁边的干扰管线上方探测到比目标管线更强的电磁信号，因这干扰管线埋深比目标管线要浅（例如：给水附近有路灯管线，一般情况下路灯线埋设较浅。），最大的异常所对应的是非目标管线，如按常规方法解释，很可能得错误结论。为避免此种错误的发生，接收机有一电流强度及方向测量功能，使用此功能可以确定目标管线上的电流值最大。如果再能进行电流方向测定，可以更可靠地识别目标管线。因为非目标管线的感应电流方向与目标管线上的电流方向是相反。

四、频率及功率选择

频率越高传播的距离越短，同时管道接头处高频信号也比较容易通过，但高频率信号很容易使其他非目标管线被感应而产生干扰信号，而且它耗电量大，信号又衰减的快，对探测深埋管、走向长的管线不利。因此，高频率适合探测距离短，管段多，附近没有其他平行管线的情况。当需要长距离探测，且附近有其他管线的情况是宜选择低频率进行探测，避免因产生较强的干扰信号而导致的判断错误。

同样，发射功率的大小也有不同的影响，发射功率越大，金属管

线的感应电动势就越大，形成的二次场强度也就越大，更加容易探测。但在管线密集区，被探的管线比较短等情况下，在能测得目标管线的前提下，尽量用小功率。避免因发射功率提高激发附近管线而产生干扰信号，可能产生错误的判断。

结论：有上述可知使用管线探测仪探测地下管线时，要根据实际情况选择最恰当、有效的探测方法，这样方可保证探测结果的正确性。若方法选择不当，可能会影响探测结果的精度，甚至可能得出错误的结果。