管线探测仪的磁场激发方式探讨

高建勇 程文华

管线探测仪的磁场激发方式探讨

高建勇1程文华2

1.山东省泰安市自来水公司；2.山东省泰安市大河水库管理处

管线探测仪在地下管线管理中发挥着非常重要的作用，由于地下管线受埋设条件、旁侧管线干扰等情况的影响，有时使得管线探测工作的难度加大，要提高管线探测的准确性，管线探测仪的磁场激发方式是管线探测工作的基础，也很重要。该文通过研究管线探测仪的工作原理，针对管线探测仪的磁场激发方式进行探讨，提出了几种特殊的磁场激发方式和磁场激发方式的选择原则，以提高管线探测的准确度及工作效率。

电磁法 主动源方式 灵活运用

当前地下管线探测中最便捷、高效、常用的方法是电磁法，原理是电磁感应定律，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。电磁法的磁场激发方式分为被动源方式和主动源方式。被动源方式不能作为管线的精确定位方法。日常工作中应用最多的是主动源方式，主动源方式又分为感应法、直接法、夹钳法及示踪法等。

1 方法改进

根据管线探测仪的工作原理对主动源方式的激发方法做以下延伸：

1.1 感应法

1.1.1 磁偶极感应法

该方法指利用发射线圈产生的电磁场对金属管线感应所产生的二次电磁场进行探测。这也是对管线进行快速追踪的方法。

（1）水平磁偶极感应法：当发射机直立放置地面时，发射线圈面直立且平行于管线走向，产生的磁偶极场呈现水平磁偶极场特征。

（2）垂直磁偶极感应法：当发射机平卧在地面上，发射线圈面与地面平行，产生的磁偶极场呈现垂直磁偶极场特征。主要在水平压线法中使用，能有效识别目标管线，压制平行的非目标管线。

（3）倾斜磁偶极感应法：使发射机倾斜，主要在倾斜压线法中使用。

1.1.2 电偶极感应法

利用发射机两端接地产生的电磁场对金属管线感应所产生的信号进行探测。该方法信号强、不需管线出露点，但必须有良好的接地条件（如果接地条件不好，可以在埋设介质中浇水，以提高埋设介质的导电性）。这种方法特别适用于金属管线接口导电性不是很好的情况，可在管线中强加交变的磁场，在管线没有出露点时可以收到良好的效果。如笔者在探测灵山大街DN100的管线时，用电偶极感应法就探测到了管线的准确位置，如图1所示。

图1

1.2 直接法

这是几种探测方式中，探测效果最为准确的方法，应当优先选用。

（1）单端连接：将发射机输出线一端接在目标管线的出露点上，另一端就近接地。

（2）远距离单端连接：将发射机输出线一端接在目标管线的出露点上，另一端用导线引出接在较远处的接地电极上。接地线尽量与管线走向垂直，尽量少跨越其他管线（如图2）。运用这种方法时，管线的出露点要除污、除锈，连接好后发射机会有相应指示，还可以查看回路电流，当回路电流足够大时表明连接性良好，可以继续进行探测。这种方法能有效压制干扰管线，准确找到目标管线的位置。

图2

（3）双端连接：将发射机输出信号用长导线引出，分别接在目标管线的两个出露点上，使目标管线与长导线之间形成一良好回路。注意，长导线与目标管线之间要保证一定距离，以减少长导线对探测效果的影响。然后从管线的出露点开始用接收机探测目标管线的位置。该方法信号强、定位、定深精度高、不易受临近管线的干扰（如图3），但发射机的耗电量可能会很大。地下管线复杂时用这种方法能收到良好的效果，而且目标管线的信号也很强。

图3

应用直接法时应注意，如果接地条件不好，可以在埋设介质中浇水，以提高埋设介质的导电性；目标管线的出露点要事先彻底除污、除锈，以保证导电性良好。

1.3 夹钳法

利用管线仪配备的专用夹钳夹套在金属管线上的感应线圈，把信号直接加到金属管线上进行探测。该方法信号强、定位、定深精度高、不易受临近管线的干扰、操作简便。

1.4 示踪法

将能发射电磁信号的示踪探头或电缆送入非金属管道内，在地面用仪器追踪信号。它包括示踪线法和示踪源法，主要用于探测有出入口的非金属管道。

2 发射机激发被测管线时，施加的信号特性

2.1 信号频率

频率越高，越易激发管线，信号就越强，但传播近，且易耦合邻近管线，产生干扰。当被探测管线接口导电性不好时，可适当提高信号频率，但要注意对邻近管线的干扰；当管线导电性很好时，最好用低频；当对未知区域普查时，首先用高频感应法进行探察，再用低频直连法进行详查精查。

2.2 信号功率

功率越大，信号越强，同时邻近干扰也随之增强。当探测距离较长，被探测管线埋深较大时，可以适当加大信号功率。

3 非金属管材磁场激发方式问题的解决

现在各自来水公司在管道安装中大量采用新型非金属管材，如各种塑料管材，电磁法的感应方式将不能被应用，金属管线探测仪就不能被应用。建议自来水公司在管道铺设过程中同时埋入金属示踪线。利用管线探测仪能寻找示踪线的位置，也就探测到了非金属管材的准确位置，这样能使金属管线探测仪继续发挥它的作用，能够探测非金属管线。

4 磁场激发方式的灵活应用实例和实效

泰安市满庄钢材市场处的DN1000水泥管需要探测管线走向，以便于开挖施工。用金属管线探测仪探测非金属管线，按常理是行不通的，但仔细分析当时的工作条件，巧用磁场激发方式。待测水泥管的已知端已经开挖（有出入口，可以进人），可以从此处穿进一根导线，并把此导线的一头与未知端的钢制弯头连接（或者直接接地），导线另一头与发射机的红色导线相连，发射机的黑色导线接地，然后用主动源法发射信号，再在地面用接收机寻找已穿入导线的信号，利用这种激发方法，准确找到了管线的位置（如图4）。

图4

5 磁场激发方式的选择原则

磁场激发方式的选择原则是尽可能使施加在待探测管线上的一次电流或一次感应电流增大，同时压制非目标管线对它的干扰，以达到在地面上能准确定位和定深的目的。以上磁场激发方式在工作中要做到灵活运用，优先选择直接法，根据不同的工作条件使用不同的激发方式，就能得到较好的探测效果，灵活运用管线探测仪的磁场激发方式是保证探测准确性的前提。

[1] 雷林源. 城市地下管线探测与测漏[M].北京: 冶金工业出版社, 2003.