郝 毅

（中國(guó)腐蝕控制技術(shù)協(xié)會(huì)，北京 100101）

0 引言

目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷售的管線探測(cè)儀型號(hào)繁多，市場(chǎng)常見品牌仍以進(jìn)口品牌為主，如：英國(guó)RD、美國(guó)麥測(cè)、美國(guó)3M、日本富吉探等。雖然不同品牌的設(shè)備其應(yīng)用物理技術(shù)都是電磁感應(yīng)原理，且基本構(gòu)成是相似的，但是性能及使用效果卻相差甚遠(yuǎn)。在地下管線分布日趨密集復(fù)雜的背景下，實(shí)施高精度探測(cè)所面臨的難度越來(lái)越大，這不僅要求檢測(cè)人員要過(guò)硬的技術(shù)基本功，還需要檢測(cè)人員深入了解探測(cè)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)所代表的含義及影響。不同設(shè)備的性能差異主要體現(xiàn)在功率、抗干擾能力、管線識(shí)別技術(shù)、天線布置等方面。掌握設(shè)備技術(shù)指標(biāo)的含義，可以在選擇探測(cè)設(shè)備時(shí)更有針對(duì)性，并且在探測(cè)過(guò)程中做到有的放矢，運(yùn)用合理的操作和分析來(lái)提高探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

1 發(fā)射機(jī)

發(fā)射機(jī)的輸出功率

發(fā)射機(jī)的輸出功率大小將在一定程度上決定了接收機(jī)的性能發(fā)揮。如表1所示發(fā)射機(jī)的輸出功率越大，施加在管道上的電流信號(hào)也就越大，使接收機(jī)在相同的背景噪聲下接收能力更強(qiáng)，探測(cè)深度更深，探測(cè)的有效距離越遠(yuǎn)，定位準(zhǔn)確性更高。

表1 發(fā)射功率大小與管線探測(cè)性能的關(guān)系

表2對(duì)比分析了幾種管線探測(cè)儀發(fā)射機(jī)在最大功率時(shí)輸出的電流值。從中我們可以看到：

1#管線探測(cè)儀在中、低頻率工作時(shí)輸出的電流值均為500mA，相當(dāng)于負(fù)載下5W的輸出功率，而在高頻率時(shí)輸出電流值為200mA，相當(dāng)于負(fù)載下3W的輸出功率。

2#管線探測(cè)儀在中、低頻率工作時(shí)輸出的電流值均為1000mA，相當(dāng)于負(fù)載下10W的輸出功率。而在高頻率時(shí)輸出電流值為95mA，相當(dāng)于負(fù)載下1W輸出功率。

3#管線探測(cè)儀在低、中頻率工作時(shí)輸出的電流值均為1000mA，相當(dāng)于負(fù)載下10W的輸出功率。而在高頻率時(shí)輸出電流值為447mA相當(dāng)于負(fù)載下5W輸出功率。

發(fā)射機(jī)輸出電流的大小，是影響設(shè)備使用效果的關(guān)鍵。從表2可得，2#管線探測(cè)儀與3#管線探測(cè)儀在中、低頻率工作時(shí)電流輸出值同為1A，但是在高頻率工作時(shí)，3#管線探測(cè)儀的電流輸出值是2#管線探測(cè)儀的4.7倍；1#管線探測(cè)儀在低、中頻率工作時(shí)的電流輸出值是三款設(shè)備中最低的，但是在高頻工作時(shí)的電流輸出值仍然是2#管線探測(cè)儀的2倍。

2 接收機(jī)

接收機(jī)是探測(cè)過(guò)程中采集埋地管線信息的工具，其性能取決于操作的方便性，輕巧性，探測(cè)時(shí)對(duì)環(huán)境背景噪音的抗干擾能力、數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、顯示屏的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的軟件處理等參數(shù)，歸納起來(lái)主要有以下幾方面：

2.1 接收機(jī)頻率信號(hào)的濾波技術(shù)

接收機(jī)接收信號(hào)的頻寬（濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)），直接影響到接收機(jī)的抗干擾能力。接收的頻幅越寬，其接收探測(cè)的信號(hào)受環(huán)境背景噪音和地面金屬物體的干擾就越大。當(dāng)前最好的濾波技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)5～10Hz的濾波帶寬。早期的接收機(jī)帶寬可能達(dá)到100Hz，使得接收機(jī)的信號(hào)響應(yīng)受環(huán)境影響程度很大。

從表3數(shù)據(jù)的對(duì)比分析：2#管線探測(cè)儀、3#管線探測(cè)儀其接收機(jī)接收信號(hào)頻帶寬度在5～10Hz間，實(shí)踐證明這兩款管線探測(cè)儀在探測(cè)時(shí)抗干擾能力強(qiáng)；1#管線探測(cè)儀其接收機(jī)接收信號(hào)的頻帶寬度處在10～100Hz間，抗干擾能力為一般。

2.2 接收機(jī)屏幕顯示

全屏顯示就是所有的采集參數(shù)均在同屏顯示，無(wú)需切換，使操作者一目了然，直觀方便。峰谷值同屏顯示，自動(dòng)糾偏，一般的管線探測(cè)儀峰谷值測(cè)試需切換屏幕，并且峰谷值的定位往往誤差較大，最大誤差可達(dá)50cm～1m。

只有少數(shù)管線探測(cè)儀具有峰谷值同屏顯示，自動(dòng)糾偏功能。

2.3 目標(biāo)管線的識(shí)別

目標(biāo)管線的識(shí)別是管線探測(cè)者最為頭疼的問(wèn)題，尤其在復(fù)雜管線區(qū)域或多條平行管線同時(shí)探測(cè)時(shí)。一般管線探測(cè)儀只有一種方法來(lái)判別，而好的管線探測(cè)儀有多種識(shí)別方法，識(shí)別更準(zhǔn)確。下面介紹幾種識(shí)別方法。

2.3.1 絕對(duì)信號(hào)強(qiáng)度（dB）

絕對(duì)信號(hào)強(qiáng)度是管線探測(cè)時(shí)識(shí)別目標(biāo)管線的重要參數(shù)，是對(duì)目標(biāo)管線初始真實(shí)信號(hào)強(qiáng)度的默認(rèn)，絕對(duì)信號(hào)強(qiáng)度值一般不受條形信號(hào)的變化而變化，而受管線埋置深度的變化而變化。因此在管線探測(cè)中，常常以絕對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的dB值變化來(lái)判別目標(biāo)管線。

目前市場(chǎng)上的一般管線探測(cè)儀，其信號(hào)響應(yīng)值（%）均受接收機(jī)增益的調(diào)整而變化，從而在探測(cè)時(shí)均不易被重視。但也有部分管線探測(cè)儀系列，其絕對(duì)信號(hào)強(qiáng)度不受接收機(jī)的增益變化而變化，可作為目標(biāo)管線識(shí)別的主要參數(shù)來(lái)廣泛應(yīng)用。

2.3.2 電流方向功能

電流方向功能是目標(biāo)管線識(shí)別的另一方法。其顯示方法是，目標(biāo)管線電流方向?yàn)檎飨颍袘?yīng)管線為負(fù)流向。但這種方法僅局限于直連模式的低頻有效，在實(shí)際的管線探測(cè)中意義并不大，因?yàn)樵诠芫€探測(cè)中低頻使用率非常低。

而部分管線探測(cè)儀，電流方向功能不但能在低、中、高頻率下均能顯示，同時(shí)顯示方法除了方向箭頭外，還有正、負(fù)號(hào)顯示SS識(shí)別功能，方便且直觀。

2.3.3 電流值顯示功能

電流值在管線探測(cè)中同是目標(biāo)管線識(shí)別的參考值之一。但目前在市場(chǎng)上的管線探測(cè)儀都是在恒定功率模式輸出的電流值，而該模式下輸出的電流值受環(huán)境影響較大，電流值并不穩(wěn)定，如單以電流值來(lái)判斷目標(biāo)管線，誤判率很高。只有在恒定電流模式下輸出的電流值才具有真正的參考價(jià)值。

2.3.4 磁場(chǎng)畸變警示功能

該功能在管線探測(cè)時(shí)用于判斷接收機(jī)所測(cè)數(shù)據(jù)的可靠程度。根據(jù)地球物探原理，凡是在多條管線疊加或密集并行分布的環(huán)境下，此時(shí)的磁場(chǎng)是個(gè)畸變的磁場(chǎng)，接收機(jī)所探測(cè)的數(shù)據(jù)是異常數(shù)據(jù)，不可利用。但探測(cè)人員在探測(cè)時(shí)是無(wú)法知道地下管線的分布情況，也就無(wú)法判斷所測(cè)的數(shù)據(jù)是否可靠。目前該功能只有個(gè)別管線探測(cè)儀具備。

3 深度測(cè)量

深度測(cè)量關(guān)鍵指標(biāo)主要為：有效探測(cè)深度、深度測(cè)量數(shù)據(jù)的精度

3.1 發(fā)射機(jī)的輸出的功率與輸出電流值

接收機(jī)在管線探測(cè)點(diǎn)處所接收的電流信號(hào)越穩(wěn)定越大，探測(cè)的有效深度就越大，而電流輸出的大小又取決于發(fā)射機(jī)輸出的功率大小，輸出功率越大，輸出的電流信號(hào)就越強(qiáng)。

3.2 接收機(jī)的天線結(jié)構(gòu)

管線探測(cè)儀的探測(cè)精度受控于探測(cè)環(huán)境的物理場(chǎng)變化影響，故深度測(cè)量精度是受環(huán)境中物理場(chǎng)的分布所決定的。但隨著探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)趦x器天線的數(shù)量及類型上進(jìn)行了不斷的改進(jìn)，從早期的單鐵心天線結(jié)構(gòu)到現(xiàn)在的空心天線＋三軸空心天線結(jié)構(gòu)?？招奶炀€的靈敏度高，對(duì)信號(hào)的還原能力強(qiáng)，相較于鐵心天線，受環(huán)境背景噪聲的影響?。蝗S天線結(jié)構(gòu)，可以減少因操作不當(dāng)造成設(shè)備沒有擺放正確位置時(shí)造成的測(cè)量結(jié)果失真。近幾年新出的管線探測(cè)儀在測(cè)深精度上比早期的管線探測(cè)儀高得多。

線圈結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

配置為多天線結(jié)構(gòu)線圈的管線探測(cè)儀通過(guò)B+E和F+ C進(jìn)行峰值定位，通過(guò)A、D進(jìn)行谷值定位，通過(guò)B-E 和 F-C兩次差分計(jì)算得到直讀深度；配置位水平雙天線結(jié)構(gòu)的管線探測(cè)儀1和3進(jìn)行峰值定位，通過(guò)2進(jìn)行谷值定位，通過(guò)1和3的一次差值計(jì)算得到直讀深度。顯然，配置為多天線結(jié)構(gòu)線圈的管線探測(cè)儀精準(zhǔn)度要更高。

4 結(jié)語(yǔ)

以上分析表明，不同型號(hào)的管線探測(cè)設(shè)備，其性能可存在有較大的差異，性能的優(yōu)劣，取決于某幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)和設(shè)備的構(gòu)造。管線探測(cè)設(shè)備的性能往往是決定現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工程是否正常實(shí)施的重要因素。工程人員需要對(duì)設(shè)備有充分的了解，在選擇及應(yīng)用設(shè)備過(guò)程中，事半功倍。