Page 40 - 无损检测2021年第八期

周 江, 等:

感应法与直连法在隐蔽金属管道探测中的联合应用

易受临近管道信号干扰且信号强。不同物探方法的
勘探效果不一样, 为了精确定位管道的位置, 避免多
解性, 在实际工程中, 勘探人员通常会综合利用两种
或多种物探方法来相互补充验证结果 [ 9 ] 。杨向东 [ 10 ]
采用直连法和感应法探明了东莞市科技大道地下金
属管道的分布, 保障了 道路改造施工安全; 张 燕 平
等 [ 11 ] 利用感应法与直连法等探测方法对油田进行二
次勘探, 说明了物探方法对油田地下管网定位的有效
性; 林雄 [ 12 ] 采用感应法和直连法探测得到地下管道
资料, 为地铁的线路设计和施工提供了重要依据。综
上所述, 结合直连法与感应法对地下金属管道进行探 图 1 感应法与直连法探测原理示意
测, 可得到较准确的地下管道资料。 相接, 负极接地, 连接导线应尽量垂直于目标管道[ 见
文章首先对载流管道的电磁响应信号进行了数 图1 ( b )]。双端直连法将管道探测仪接地电缆的正
值模拟, 然后通过场地试验对直连法中单、 双端不同 负极均接在同一根金属管道的出露点上, 其连接导线
连接方式下响应信号的特征进行了分析; 最后通过某 必须尽量远离目标管道, 防止信号干扰[ 见图1 ( c )]。
发电厂金属供水管道探测的实例说明了感应法与直
连法联合使用的效果, 为地下隐蔽金属管道的探测工 2 数值模拟
作提供了一种思路。 2.1 载流长直金属管道的磁场分布
1 探测原理 当所测管道在水平剖面的距离大于管道埋深的
5 倍时, 即可将该导线视作无限长直导线, 此时磁场
频率域电磁法是目前探测地下管道常用的方法
强度 H 的计算公式为
之一 [ 13 ] 。在探测金属管道时, 发射机向外发送谐变
I
磁场, 目标体在一次磁场的激发下产生二次电场, 交 H = ( 1 )
2πr 0
变的二次电场产生的二次磁场被接收机接收, 检测
式中: I 为金属管道载入的电流; r 0 为接收器至金属
人员通过分析接收磁场的分布可以确定地下管道的
管道圆心的距离。
位置 [ 14 ] 。根据一次电磁场的来源, 频率域电磁法分
对无限长直导线附近某一点的磁场强度沿水平
为主动频率法和被动频率法。主动频率法即直接将
方向和垂直方向进行分解( 见图 2 ), 记 x 为接收点
信号通过直连或感应的方式转移到金属管道上, 而被
到管道的水平距离, h 为被测管道埋深, 可得到磁场
动频率法主要利用自然电磁场的变化来确定管道的
水平分量 H x 和垂向分量 H z 为
位置。根据信号施加方式的不同, 主动频率法又可分 I h
为感应法、 直连法、 夹钳法 [ 15 ] 。文章主要讨论主动频 H x = · ( 2 )
2
2π x +h 2
率法中感应法与直连法的探测理论与实际运用。 I x
·
1.1 感应法探测 H z = 2π x +h 2 ( 3 )
2
采用感应法进行金属管道探测时, 将管道探测
仪的发射机放置在目标金属管道的正上方, 信号发
射方向与管道延伸方向一致, 利用接收机沿管道方
向探测二次磁场, 正常情况下, 信号越强说明探测仪
越接近管道位置。根据接收信号的强弱, 可推断出
管道的位置 [ 16 ] 。感应法的探测原理如图 1 ( a ) 所示。
1.2 直连法探测理论
采用直连法探测时, 直接将发射信号的电极接 图 2 地下金属管道的磁场分解示意
在被测管道上, 并向管道供电。直连法又分为单端 2.2 无限长直导线电磁响应信号的数值模拟
直连和双端直连。一般在有管道出露点的情况下, 1
根据式( 2 ),( 3 ), 记 K= , 将管道埋深设定为
单端直连法将管道探测仪接地电缆的正极与出露点 2π
2

2021 年 第 43 卷 第 8 期
无损检测