【CN109882741A】一种下水管道堵塞检测方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910198231.0

(22)申请日 2019.03.15

(71)申请人 湘潭大学

地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘

街道湘潭大学

(72)发明人 罗光明　王玉仁　裴廷睿　田淑娟　

邓清勇　朱江　

(51)Int.Cl.

F17D 5/02(2006.01)

G01V 3/10(2006.01)

(54)发明名称

一种下水管道堵塞检测方法

(57)摘要

本发明提出了一种下水管道堵塞检测方法。

本发明的检测原理：通过线圈以非接触的方式对

被测下水管道外表面施加正弦信号激励并在接

收端测量响应；当正弦信号激励产生磁场B0时，

在下水管道内部感应出交变涡流ΔB，当管道内

有堵塞物时涡流感应产生二次交变磁场B0+ΔB

会变化，因涡流的大小受到管道内部堵塞物电导

率σ分布的影响，因此通过检测涡流磁场ΔB的

变化，由就可以重建管道内堵塞物的

电导率σ分布图。通过计算机可以显示出下水管道内部电导率σ的变化情况，从而确定下水管道堵塞的具体位置。本发明方法具有：检测便捷、不需要破坏管道、不必预先铺设检测设备、节省开支、效率高、工作量小、抗干扰强等优点，迎合市

场需求。权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 109882741 A 2019.06.14

C N 109882741

A

1.一种下水管道堵塞检测方法，所述方法至少包含以下几个步骤：

步骤一、外电路加载正弦波激励信号，再通过功率放大器使得激励线圈产生激励磁场B0；

步骤二、在激励磁场B0的作用下被测管道周围产生涡流，根据法拉第定理涡流将产生磁场ΔB，此时接收线圈将接收到的磁场强度为B0+▽B，其中▽

B与B0有以下关系：

P为被测管道几何常数，ε0为空间的介电常数，εr 为被测物的介电常数，

σ为被测物电导率，j为电流密度；涡流电场E可以表示为：E＝-jwA -Δφ其中w是角频率，A表示磁矢位，φ表示标量电位，▽为梯度系数；

再根据麦克斯韦方程组推导出电磁场与电流的关系控制方程：

由：▽·D＝ρ，可以推导出：D＝εE，由电流连续性方程：▽·j＝-jw ρ

推导出：▽·(j+jw εE)＝0

上式中的jw εE为位移电流密度,ρ为电向密度，D为电位移矢量，H为磁场强度，ε为介电常数，▽为梯度系数，B为磁感应强度；将欧姆定律的微分形式：j＝σ·E代入到麦克斯韦方程中可以得到：

▽[(σ+jωε)▽φ]＝jωA ·▽σ(σ+jωε)R；

步骤三、计算研究区域接收线圈的电压v和电导率σ，(1)没有堵塞物时主磁场产生的磁矢位A p 与有堵塞物时的磁矢位A相等，(2)不考虑位移电流；

根据(1)、(2)可将磁矢位A用A p 代替，简化为如下两个式，标量φ通过求解下面的差分方

程得到：

根据电磁感应定理v＝-jw ·φ，

且

A T 为激励线圈磁场，得到接收

线圈的感应电压为：权　利　要　求　书1/2页2CN 109882741 A