管道探测仪在探测金属管道上的应用

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1、管道探测仪在探测金属管道上的应用一工作目的1探测通信工程信工楼旁边埋在地下的金属电缆；2学会管线探测仪的使用与实际工程中的操作；3根据所测的数据推断金属电缆在地下的空间位置。二技术方案1方法原理与方法选择除下水道和少量的上水道为钢筋混凝土材料外，地下管线绝大多数均采用各种金属材料，都具有良好的到电性，这为应用电磁法探测地下管线提供了良好的物理基础。电磁法探测地下管线时，通常先使管线上带上某种频率的交变电流，然后在地面上观察由该电流产生的交变磁场的分布特征，即可达到探测地下管线的目的。现以无限长水平直线电流磁场为例来说明电磁法探测地下管线的基本原理。一个电流源在一点产

2、生的电磁感应强度大小为：dΒ=KIdLsinӨγ2式中，k为比例常数；I为电流元的电流强度；dl为电流元长度；为电流元方向与自电流元至p点的矢径间的夹角；r为电流元至p点的距离。对于非磁性介质，u近似等于真空中的U0，U0=4π×10-7A/m所以非磁性介质中有：dΒ=U0IdLsinӨ4πγ2有限长直线电流产生的磁场：B=A1A2dB=μ04πA1A2IdLsinӨγ2B=μ04πΘ2Θ1IsinӨdΘγ0=U04πγ0(cosθ1-cosθ2)当A1⟶-∞，A2→+∞时，θ1⟶0,θ2⟶π,，所以无限长直线电流在任意点P产生的磁感应强度为：Bp=U0I2πγ0电

3、流在自由空间产生的磁力线在垂直掉线走向的断面上是一组以导线为圆心的同心圆。地下管线大多为直线，通过某种方式使其带电，便可根据直线电流磁场的空间分布规律确定地下管线的位置和埋深。地下管线的长度远远大于其埋深，一般可以认为是无限长导线。三：方法选择：根据之前现场踏勘，并未发现管线的出露点，也不清楚管线的大致走向，故采取电磁感应法作为激发源当在地面上用交变电磁场进行激发，电缆屏蔽——>大地——>电缆屏蔽的回路中将有二次电流通过。此时，电缆屏蔽层聚集了周围的电流，好像在电缆附近形成了线电流源。在地面上探测二次电磁异常，便可确定地下管线的空间位置及分布。I=Ccosαγ发射线

4、圈为垂直发射线圈，线圈面垂直地面放置，管线中产生的感应电流为Ix：Ix=c1γhγ=Chx2+h,若X=0,即在管线正上方，管线中产生的电流Ix最大。随着发射线圈远离管线上方，Ix迅速减小。哑点法观测系统哑点即地面磁场某分量为零的点。用单个水平线圈接收磁场的垂直分量，利用Bz=0的点，可确定管线的平面位置；量出B45度=0的点的位置到Bz=0的点间的距离，便得到管线的埋藏深度。这就是所谓的哑点法，或称过零点法。由于在整个测量过程中只要求判断出最小值的存在，而不需要求出这个值的绝对大小，所以在仪器性能稳定与否不影响定位深度的精度。在哑点附近曲线斜率大，定位准确性高。这

5、种在单根管线上最有利的解释方法，在外界电磁干扰严重和多管线地段的定位定深效果均不理想。四：接收装置选择：水平磁场垂直梯度观测系统与水平磁场强度观测系统地下单根载流无限长导线在地面上产生的磁场大小Bp=U0I2πγ0。所能观测到的各参数表示为：BX=Bpcosα=μ02πIγhγ0=μ02πIhx2+h2Bz=Bpsinα=μ02πIγxγ0=μ02πIxx2+h2α=tan-1xh当接收线圈面向法向量与水平面夹角为450时，接收线圈所测得交布磁场值用B450表示：B450=Bpcos⁡β=μ02πIγ012x+hγ0=12μ02πIX+hx2+h2在管线上方，即X=

6、0时，有Bz=0，BX=bXmax,α=0在xh=±1处，即x=±h位置上，有Bz=Bzmax=12Bzmax,BX=12BXmax,α=450(BzBX=1),B450=0当X=0时，BXmax=μ02πIh有极大值，正好位于管线的正上方，这就确定了管线的平面位置，再利用半极值点间的距离等于2h求埋深，用上（T）和下（B）两个垂直线圈，在不同的高度上接收电磁场水平分量（分别用BXT和BXB表示），T和B两个线圈之间的距离为D（如RD400系列管线探测仪D=40cm），则有：∆Bx=BxB-BxT=μ02πIhx2+h2-μ02πIh+DX2+(h+D2)=μ02π

7、Ih2+hD-X2X2+h2X2+h+D2当X=0时，∆Bx有极大值，∆Bx=μ02πI1h(h+D)，即在管线亚上方有峰值响应，∆Bx曲线比BX曲线异常变窄了，分辨率提高了。利用这两个线圈还可以直接求埋深。当探头位于管线正上方时，X=0，此时两线圈的电磁感应分别为：BXTmax-BXBmax=μ0ID2πh(h+D)=BXTmaxhD于是求得埋深h为：h=BXTmaxBXBmax-BXTmaxD当地下存在两条相互平行无限长载流管线时，有BX=μ02πI[h(x+b)2+h2+h(x-b)2+h2]Bz=μ02πI[x+b(x+b)2+h2+x-b(x-b)2+