1、地下管线探测技术,雷迪(英国)有限公司 主讲：杨文胜,内容提要,探测地下管线的方法技术电磁法探测地下管线的历史电磁法探测地下管线的原理探测技术,探测地下管线的方法技术,现有资料收集（管线调查）探地雷达(GPR)声学探测红外线成像扎探充气检测法电磁感应法,目前通用的探测技术方法,1、金属管线 电磁感应法2、非金属管线探地雷达(GPR）,GPR（探地雷达）探地雷达是探测非金属管线 的一种有效的方法。探地雷达也可以用于地下的结构和物体的探测。,方法技术,GPR（探地雷达）的问题复杂需要专业的资料解释对土壤条件要求高设备较庞大,方法技术,声学探测通常用于漏水探测该方法可用于塑料自来水和煤气管道的追踪。
2、还可以用于电力电缆故障的定位。,方法技术,红外线成像地下管线与周围土壤的温度不同。该技术在排水管道漏点定位方面有专业的应用。也可以用于供热管道的漏点定位。,方法技术,扎探最原始的探测方法，还不能称其为技术。操作简单是其唯一的优点。,方法技术,电磁感应法探测该方法已经成为目前定位和追踪地下管线通用的的方法。该方法的优点为是能够提供有关地下管线的各种资料，这都是其它方法无法比拟的。,方法技术,电磁法探测的缺点该方法的最在缺点就是不能探测非金属管线，如：塑料管和水泥管。这种问题可以通过埋没示踪金属线（带）得到解决。,方法技术,电磁法探测地下管线的优点,*可追踪和识别各种类型的金属管线*非侵入式探测，
3、没有破坏性*工作效率高*可在地面测量管线埋深*探测设备体积小，便于携带*适用于各种土壤条件，甚至可在水下探测,方法技术,Michael Faraday 1791-1867,地下管线探测的历史,1831年法拉第发现电磁感应现象,1910年最早将电磁感应用于地下管线探测,地下管线探测的历史,1976年英国Electrolocation公司（雷迪公司前身）生产出世界上第一台商业性的双线圈地下管线探测仪GPR404。,地下管线探测的历史,地下管线探测的历史,1977年英国雷迪公司推出C.A.T&Genny。,地下管线探测的历史,1984年英国雷迪公司推出RD600地下管线探测仪。,地下管线探测的历史,
4、1986年英国雷迪公司推出RD400地下管线探测仪。,地下管线探测的历史,1989年英国雷迪公司推出RD400PL地下管线探测仪。,地下管线探测的历史,1991年英国雷迪公司推出液晶显示的RD400PXL和RD432PDL地下管线探测仪。,地下管线探测的历史,1994年英国雷迪公司推出RD400PXL/PDL2地下管线探测仪。,地下管线探测的历史,1997年英国雷迪公司推出RD400PDL-4地下管线探测仪。,地下管线探测的历史,2002年英国雷迪公司推出RD4000地下管线探测仪。,RD4000的技术先进性,1、继承了RD系列仪器的优点，是RD400的改进型2、是目前世界上最先进的管线定位仪
5、3、具有INTERNET互联网接入功能网上诊断、网上升级、网上下载频率4、超强的发射功率10W，探测得更深5、增加了单线圈功能，探测得更深,电磁法探测地下管线的原理,电磁感应原理是电磁法探测地下管线的基础。什么是电磁感应？,基本电磁感应原理,信号管线上的交流电流在管线的周围产生一个交变的电磁场。这个电磁场我们称之为信号。与电流不同，信号的电磁场不受管线的绝缘层的土壤的影响。,基本电磁感应原理,将磁铁插入线圈，磁铁移动时电压计指针偏转,基本电磁感应原理表明：导体周围的磁通量变化会在导体上产生一个感应电压。交变的磁通量是持续变化的，从而产生一个相应地交变电压。该原理可以有两方面的应用：,基本电磁感
6、应原理,A)通过导体上方的交变信号发射机产生一个交变电磁场，使导体处于电磁场从而给导体施加信号。,B)通过放大接收机内部的线圈感应到的微小的电压，探测地下管线上的信号。,交变信号和电容效应,电流必须有完整的回路。为什么低压信号可以在对地绝缘良好的管线上产生可探测的电流呢？仪器发射机产生的电压明显无法通过绝缘层。答案就是交变信号的电容效应。信号可以通过电容效应跳过管线的绝缘层。,管线周围的土壤相当于管线周围存在一个导电层。管线相当于一串连续分布的小电容。,交变信号和电容效应,信号检测,根据电磁感应原理，当交变电磁场通过一个线圈时，会产生一个相应的交变电压。,当线圈内有铁氧体磁棒时，附近更多的磁通
7、量将会通过线圈。雷迪公司的天线就是采用这种线圈。,信号检测,目前的地下管线探测采用以下两种类型的天线:水平天线：这种天线在离管线最近而且与管线垂直时响应最大。垂直天线：垂直天线在管线正上方时磁通量快速下降到零。,信号检测,水平天线-峰值响应,峰值响应,垂直天线-谷值响应,谷值响应,双天线信号检测和直读法深度测量,对于只有一根管线的简单条件下，用单天线地下管线探测仪就可以很轻松地定位和追踪管线。然而，这简单的情况是很少，尤其是在大城市在这样的情况下使用单天线地下管线探测仪可能非常困难，甚至完全失效。,因此雷迪公司的设备和技术都是以双天线为基础，采用两个间距为400mm的水平天线检测同一个信号，具
8、有以下的优点：响应更窄用于精确定位抗干扰无线电工作模式直读法深度测量,双天线信号检测和直读法深度测量,响应更窄用于精确定位,抗干扰,双天线接收信号最明显的优势是可以对比和分析上下两个线圈的输出，只保留底天线 比顶天线强的信号，因此双天线仪器在单天线仪器无法工作的强干扰区域也有很好的探测效果，如：空中的高压电线的区域。,双天线系统使探测再次辐射甚低频（VLF）信号的管线成为可能。无线电信号穿过土壤感应到地下管线上。双天线可以消除顶天线和底天线响应相等的背景信号，只接收管线再次辐射出来的底天线 响应比较强的信号。,无线电工作模式,无源信号探测,电力信号(50/60Hz),甚低频（VLF）长波无线电
9、信号,有源信号探测（信号施加）,有源信号是通过发射机给地下管线施加的交变信号，有三促施加信号的方法:直连法感应法夹钳法,1.直连法,2、夹钳法,3、感应法,注 意在使用过程中首选直连法 次选夹钳法 再选感应法,深度探测,1、直读法深度测量,2、70%法深度测量,电流测量(CM),电流测量(CM),电流方向识别是雷迪公司特有的专利技术，在管线复杂的区域可以提供更多的信息。工作原理?通过对比同时施加在管线上的两种频率的信号的相位关系识别电流方向。,电流方向(CD),工作原理?电流方向（CD）信号是由两种 频率组成，如：320/640Hz，同时施加到目标管线上。接收机在信号施加点附近探测该信号并进行
10、电流方向复位。把该点信号的相位关系做为参考保存下来。,电流方向(CD),如果信号耦合到了邻近的其它管线上，这两种频率之间的相位关系将会发生变化。接收机将信号与参考信号进行比较并确定是否一致。,电流方向(CD),接收机的显示屏用向前或向后的箭头指示管线的电流方向。,电流方向(CD),施加发射机信号直连法,1、将直连导线与管线连接好，打开发射机电源，注意输出电流的大小(RD400电流8MA，RD4000电流10MA）。,2、并且电流值要稳定（不变动、不闪动），如果不稳定说明接触不好，输出电流回路不好，办法：除去连接处的铁锈或脏物，在接地棒处加些水。,3、尽量将电流施加到要探测的目标管段上,探测技术
11、,有时大部分电流流向不需要探测的部分。,这种情况下可以移动接地棒的位置强迫信号流向需要的方向。,4、接地点到管线的垂直距离最好大于3米，接地点越远，探测的距离越远。5、接收机尽量不要在接地点附近探测。,施加发射机信号感应法,在没有连接点的情况下可以使用感应法施加信号。,可能的话尽量使用直连法，因为直连法的效果更好。,打开发射机就可以把信号施加到管线上，简单快捷。,不幸的是信号同时也会加到别的管线上，因此探测精度不太好。管线深度不能超过2米。,探测技术,施加发射机信号感应法,发射机正下方且与发射机方向一至的管线的信号最大，所以施加信号之前知道管线的准确位置和走向是非常重要的。,侧放发射机可以使其
12、正下方的管线的信号最小。,这样可以在管线密集的情况下更好地识别管线。,探测技术,施加发射机信号感应法,不要在离发射机10米以内使用接收机。,在这个离以内接收机可能接收到直接从发射机发射出来的信号（一次场）。,探测技术,施加发射机信号夹钳法,夹钳法是给电缆施加信号的一种很方便的方法。,连接好夹钳后打开发射机电源。电缆的两边必需接地。,不要在没有绝缘的带电导体上使用夹钳法。,被夹上的电缆信号最强。,探测技术,施加发射机信号夹钳法,给金属管道使用夹钳法要注意绝缘法兰，注意电流回路，在没有电流回路的管段施加信号没有效果。,夹钳法用感应的原理得到与直连相近的效果，而不需要与管线电性接触。,探测技术,追踪
13、管线,开始时将接收机灵敏度调至最高，以发射机为中心，沿6米为半径的圆弧进行探测，记下每一个峰值点，并比较每个点的信号强度。注意：如果不是特别说明，接收机总是调到峰值模式,探测技术,追踪管线,谷值模式谷值模式可加快追踪管线的速度，左右移动接收机，管线正上方将得到谷值响应，液晶显示器将显示出指向管线位置的左右箭头。,峰值模式峰值法的精度和抗干扰能力高于谷值法，左右移动接收机，管线正上方将得到峰值响应，,探测技术,如果响应突然下降，停下来，调高灵敏度，以下降点为中心，沿半径为两步的圆弧走动。,追踪管线,管线可能改变了方向、或是有三通、四通、变径，也可能是深度增大了办法：调高接收机增益或发射机跨过此处
14、探测,探测技术,可能有三通。,如果信号完全消失，可能到了管线的终点。,追踪管线,如果信号变得模糊，而且散布范围大，管线可能进入了钢筋网，将接收机提高50cm并减小增益，继续追踪。,探测技术,追踪管线探测形三通,探测技术,精确定位,a)横过管线移动接收机，确定响应最大的点。b)原地转动接收机，当响应最大时停下来。c)保持接收机垂直地面，在管线上方左右移动接收机，在响应最大的地方停下来。,探测技术,精确定位,用谷值法验证峰值法定位的准确性,探测技术,直读法测深,只有在有源方式下测深才是准确的,测量的深度是管线的中心埋深,对大口径管测深时应注意管顶埋深与中心埋深的差异,对于可疑的测深，可以将接收机提
15、高50cm再测一次，如果测量值增加量与提高的高度相同，则可以确定测深是准确的,探测技术,不要在弯头和三通附近测深至少离开弯头或三通五步,在用感应法施加信号的情况下测深时，至少要离开发射机10米这样才可以消除发射机一次场的影响,通过比较顶天线和底天线的信号强度，接收机的软件将计算出管线的深度,直读法测深,探测技术,盲探无源搜索,调到电力（Power）模式在探测区域内作网格的搜索，确保找到所有带有电力信号的管线。,无源网格搜索,调到无线电（Radio）模式作同样的网格搜索以找出其它的管线。,探测技术,盲探有源搜索,有源搜索用感应法施加信号两人至少距离20步,沿四个方向走动以确保找到所有金属管线。,
16、探测技术,频率选择LF,低频信号主要用于追踪和识别长距离管线，不容易感应到其它管线上。但接收机对其响应也较弱。而且容易受50Hz的谐波干扰。,探测技术,频率选择8kHz,直连法最常用的频率。但使用感应法时，对于直径较小的管线（如：通信电缆）感应能力不够。,探测技术,频率选择33kHz,主要用于感应法。但也容易感应到干扰管线上，而且传播距离较短。,探测技术,主要在管线直径很小而且土壤很干燥的困难条件下用施加信号。但很容易感应到干扰管线上，而且传播距离很短。,频率选择100kHz以上,探测技术,探测干扰问题,地下管线仪探测的是管线产生的电磁场，而不是管线本身。所以任何能够影响管线产生的电磁场的干扰
17、都可能会对探测造成误差。,探测技术,可以通过对比峰值法和谷值法定位检查电磁场形态是否变形。,探测技术,探测干扰问题,谷值法定位在管线密集的地方（有干扰）可能会完全失效。在这种情况下峰值法定位更加可靠一些。,探测技术,探测干扰问题,*避免使用感应法施加信号*从管线简单的地方开始探测*使用较低的频率减小平行管线的干扰*在远离其它管线的位置施加信号*使用单端连接法施加信号时接地棒位置尽量 远离目标管线和其它管线*可能的话，使用双端连接法可以得到非常好的 探测效果,复杂管线探测技术,地下管线探测技术的原则,1、简单 复杂 2、已知 未知已知点：1、阀门（井）2、消防栓 3、明管 4、管沟等,Please Remember,任何设备都有局限性，地下管线探测仪也不例外。地下管线探测仪不是魔杖。地下管线探测仪使用的关键技术在发射机的使用在实践中积累经验才能做到人机合一。,mala易捷管线探测仪介绍.ppt,
