管線定位儀 工作原理及方法

一、 管線定位儀 工作原理及方法

6600B系列管線定位儀是利用電磁感應(yīng)的原理來探測地下電纜的精確走向、深度以及定位電纜的開路、短路及外皮故障點，DSY2000D管線定位儀的智能化全漢字、圖形操作指示及聲音調(diào)頻指示，使它成為當(dāng)今最容易使用的管線定位儀。發(fā)射機內(nèi)置歐姆表可自動測量環(huán)路電阻及連續(xù)的自動輸出阻抗匹配，以保證輸出*佳的匹配信號。對于電纜故障的測試，本儀器可應(yīng)用跨步電壓法，用直埋電纜故障測試配件（“A”字架）來判斷直埋電纜的對地絕緣電阻小于2M歐的電纜對地故障及電纜外皮故障的定位；也可以用信號強弱法判斷電纜開路、短路故障。應(yīng)用耦合夾鉗，可以查找?guī)щ婋娎|的路徑，利用接收機的50Hz探測功能，還可以對運行電纜發(fā)出的50Hz工頻信號進行跟蹤，真正做到了一機多用，具有*佳的性能價格比。

其基本工作原理是：由發(fā)射機產(chǎn)生電磁信號，通過不同的發(fā)射連接方式將信號傳送到地下被測電纜上，地下電纜感應(yīng)到電磁信號后，在電纜上產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流沿著電纜向遠(yuǎn)處傳播，在電流的傳播過程中，通過該地下電纜向地面輻射出電磁波，這樣當(dāng)管線定位儀接收機在地面探測時，就會在電纜上方的地面上接收到電磁波信號，通過接收到的信號強弱變化來判別地下電纜的位置、走向和故障。

1、 回路的形成

發(fā)射機向地下電纜發(fā)送信號，所發(fā)送信號沿地下電纜傳播并產(chǎn)生電磁場，在被施加信號的電纜的遠(yuǎn)端，所施加的信號通過接地返回到發(fā)射機接地端，從而形成回路。這時拿著接收機沿電纜方向行走，便能接收到發(fā)射機施加在電纜上信號產(chǎn)生的電磁波。產(chǎn)生的回路原理圖如下圖：

理解“回路”的概念很重要，管線定位儀的所有測試均需要所測地埋電纜線具有良好的回路，若地埋電纜線沒有良好的回路就不會產(chǎn)生電流，沒有電流就不會有電磁信號產(chǎn)生，沒有電磁信號就不會在地面上接收到探測信號，因此就不可能探測到地下電纜。而對于運行電纜一般外鎧已接地或零線接地自然形成回路，而對于非運行電纜則需特別注意。                                                                                                    另外，在探測多芯電纜時需特別注意：回路不能由同一電纜芯線之間形成回路，否則一去一回電流產(chǎn)生的電磁信號會互相抵消，使探測工作受到影響，甚至使探測工作無法進行。

2、發(fā)射機的工作原理及方法

發(fā)射機的信號發(fā)送連接方式：直連法、耦合法、感應(yīng)法。

⑴直連法——最佳方法

這是最佳的探測方法，發(fā)射機輸出線紅色端直接連接到管線的裸露金屬部分

⑵耦合法——較佳方法

當(dāng)不能與待測管線直接相連時，可以采用耦合夾鉗用耦合法探測。此種方法可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來選擇發(fā)射頻率：低頻、射頻。當(dāng)?shù)叵鹿芫€的近端和遠(yuǎn)端都接地良好并形成回路，這時就使用低頻頻率；如果兩端接地不良好，回路電阻過大，或者低頻信號耦合不上，那就改用射頻來測試。選擇頻率沒有固定不變的原則，下面給出了頻率選擇的基本原則：對于高阻的管線（如：通信電纜，帶防腐層的管道和鑄鐵管）使用射頻率。要注意頻率越高，信號越容易感應(yīng)到其它管線上，而且信號的傳播距離越短。對于一般的管道和電纜的探測，使用中頻和高頻。這些頻率傳播距離比較遠(yuǎn)，也不會感應(yīng)太多的信號到其它管線上。低頻適用于長距離追蹤。低頻信號傳播距離長而且不會感應(yīng)到其它管線上。低頻率信號也適用于長距離而絕緣良好的輸送管線。

      耦合式測試法示意圖

⑶感應(yīng)法——可行方法

在某些情況下，操作者不可能接近電纜來進行直接連接或使用耦合夾鉗施加信號，此時可使用發(fā)射機內(nèi)置的感應(yīng)天線來發(fā)射輸出信號，將信號感應(yīng)到被測地下電纜上進行定位探測。首先，將發(fā)射機放置于電纜的地面正上方，發(fā)射機放置方向應(yīng)使發(fā)射機面板上的指示線與管線路徑方向相一致。然后使用接收機在管線上方的地面上就能探測出地下管線位置。這種方法只能使用射頻而不能用低頻，同時被測管線的兩端都必須有良好的接地即被測管線要具有良好的回路。其使用示意圖見下圖。

3、接收機的工作原理及方法

接收機的三種工作方式：波峰法、波谷法、跨步電壓法。

⑴波峰法：探測儀接收機位于管線正上方時信號指示最大、聲音也最大。要注意調(diào)節(jié)增益，使其僅僅能在管線上方或附近探測到信號。波峰法是用水平線圈接收電磁場水平分量的強度，對無干擾的電纜進行峰值檢測。在電纜正上方時，當(dāng)接收機的正面與電纜走向垂直時磁場響應(yīng)強度最大，這不僅因為線圈離電纜最近，線圈所在的磁場強，還因為此時磁場的磁力線通過接收線圈的磁通量最大。當(dāng)接收機向電纜兩側(cè)移動探測時，兩側(cè)磁場響應(yīng)強度對稱且逐漸減小。這不僅因為此時的線圈離電纜距離遠(yuǎn)，接收機線圈所接收的磁場變?nèi)酰€因為此時磁場磁力線的方向與線圈的平面不再垂直，通過線圈的磁通量變小，從而產(chǎn)生如山峰一樣的信號響應(yīng)。因而叫做“波峰法”。

⑵波谷法：探測儀接收機位于電纜正上方時信號指示最小、且接收機聲音指示無任何聲音指示。要注意調(diào)節(jié)增益，使接收機在電纜正上方無信號及聲音指示，而位于線路兩邊時有聲音。波谷法用垂直線圈測量電磁場的垂直分量，目標(biāo)電纜上的磁場是由無數(shù)個與電纜同心的圓型磁力線組成的，接收機在電纜正上方時信號響應(yīng)最小，兩側(cè)各有一個高峰。這是由于這些磁力線在電纜正上方穿過接收機垂直接收線圈的垂直分量為零，此時通過接收機的垂直線圈的磁通量為零，信號響應(yīng)有一個最小值（零值或極小值）；當(dāng)接收機在電纜兩側(cè)移動時，儀器的響應(yīng)會隨著接收機遠(yuǎn)離電纜而逐漸增大，這是因為，此時的磁力線方向與接收機垂直線圈平面已形成一定的角度，通過接收機垂直線圈的磁通量逐漸變大。同時，隨著接收機線圈遠(yuǎn)離地下電纜，接收機探測到的磁場的強度逐漸變?nèi)酰?dāng)這一因素成為影響通過線圈磁通量變化的主要因素時，儀器的響應(yīng)又會逐漸變小，從而產(chǎn)生如山谷一樣的信號響應(yīng)。因而叫做“波谷法” 

⑶跨步電壓法：通過“A”字架可以探測出直埋電纜的對地故障及外皮破損故障。

將“A”字架連接到接收機，接收機通過接收“A”字架探測到發(fā)射機發(fā)出的由故障點溢出的泄漏信號，可很方便的定位直埋電纜對地及外皮破損故障。

4、電纜定位的三種頻率
　　 6600B發(fā)射機發(fā)出的信號一般被我們稱為“主動信號”；而其它設(shè)施，例如：供配電運行電纜、通信電纜內(nèi)不是通過發(fā)射機主動產(chǎn)生，而是由運行電纜自身帶有的信號被我們稱為“被動信號”。探測主動信號時稱為：“主動信號工作模式”，探測被動信號時稱為：“被動信號工作模式”。 ST-6600B可用于地下電纜探測工作的信號方式有：主動信號低頻、射頻兩種可選頻率容易區(qū)分電力電纜和其他金屬管線。主動頻率可使操作者匹配發(fā)射機頻率，并根據(jù)現(xiàn)場條件選擇輸出功率，這樣即使在復(fù)雜情況下也能保證*佳定位結(jié)果。被動頻率因不用發(fā)射機就可以容易地定位電纜，所以特別適用于在挖掘前進行地面勘察及日常的地下管線普查。

選擇正確的頻率：射頻信號最容易感應(yīng)到其它金屬管線上，通常在用感應(yīng)法施加信號時使用射頻。注意射頻信號會感應(yīng)到所有的相鄰管線上，所以使用感應(yīng)法時最好避開地下管線集中的區(qū)域，要選擇被測電纜單獨鋪設(shè)而沒有相鄰管線的地方施加信號。同時盡量將施加的信號的功率保持在能滿足工作需要的z低水平。只要輸出功率能夠達(dá)到接收需要探測的要求即可。盲目的增大輸出功率將會感應(yīng)更多的信號到鄰近管線上，使目標(biāo)電纜的識別更加困難，并且浪費發(fā)射機的電量。

選擇頻率沒有固定不變的原則，只要適合當(dāng)時的現(xiàn)場情況既是z適合的。下面給出了一些最基本的應(yīng)用指南：低頻傳播比射頻遠(yuǎn)，射頻耦合到管線上比較容易，射頻也容易耦合到相鄰非目標(biāo)管線上。

對于高阻的管線（如：通信電纜，帶防腐層的管道和鑄鐵管）使用射頻。要注意頻率越高，信號越容易感應(yīng)到其它管線上，而且射頻信號的傳播距離較短。對于一般的電纜的探測應(yīng)使用低頻。低頻信號也適用于長距離而絕緣良好的輸送電纜，低頻信號傳播距離長而且不易感應(yīng)到其它管線(電纜)上。

5、圖形顯示整機的工作原理及方法

⑴發(fā)射機的三種信號傳輸方法