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地下管线探测仪的工作原理及方法
发布时间:2017-09-19   点击次数:338

    ST系列管线定位仪是利用电磁感应的原理来探测地下电缆的走向、深度以及定位电缆的开路、短路及外皮故障点,SUTE8008地下管线探测仪的智能化全汉字、图形操作指示及声音调频指示,使它成为当今zui容易使用的管线定位仪。发射机内置欧姆表可自动测量环路电阻及连续的自动输出阻抗匹配,以保证输出zui佳的匹配信号。对于电缆故障的测试,本仪器可应用跨步电压法,用直埋电缆故障测试配件(“A”字架)来判断直埋电缆的对地绝缘电阻小于2M欧的电缆对地故障及电缆外皮故障的定位;也可以用信号强弱法判断电缆开路、短路故障。应用耦合夹钳,可以查找带电电缆的路径,利用接收机的50Hz探测功能,还可以对运行电缆发出的50Hz工频信号进行跟踪,真正做到了一机多用,具有zui佳的性能价格比。

    其基本工作原理是:由发射机产生电磁信号,通过不同的发射连接方式将信号传送到地下被测电缆上,地下电缆感应到电磁信号后,在电缆上产生感应电流,感应电流沿着电缆向远处传播,在电流的传播过程中,通过该地下电缆向地面辐射出电磁波,这样当管线定位仪接收机在地面探测时,就会在电缆上方的地面上接收到电磁波信号,通过接收到的信号强弱变化来判别地下电缆的位置、走向和故障。

1、回路的形成

发射机向地下电缆发送信号,所发送信号沿地下电缆传播并产生电磁场,在被施加信号的电缆的远端,所施加的信号通过接地返回到发射机接地端,从而形成回路。这时拿着接收机沿电缆方向行走,便能接收到发射机施加在电缆上信号产生的电磁波。产生的回路原理图如下图:

产生的回路原理图

理解“回路”的概念很重要,管线定位仪的所有测试均需要所测地埋电缆线具有良好的回路,若地埋电缆线没有良好的回路就不会产生电流,没有电流就不会有电磁信号产生,没有电磁信号就不会在地面上接收到探测信号,因此就不可能探测到地下电缆。而对于运行电缆一般外铠已接地或零线接地自然形成回路,而对于非运行电缆则需特别注意。

另外,在探测多芯电缆时需特别注意:回路不能由同一电缆芯线之间形成回路,否则一去一回电流产生的电磁信号会互相抵消,使探测工作受到影响,甚至使探测工作无法进行。

2、发射机的工作原理及方法

发射机的信号发送连接方式直连法、耦合法、感应法。

⑴直连法——zui佳方法


这是zui佳的探测方法,发射机输出线红色端直接连接到管线的裸露金属部分(注意:切勿将其接入带电运行线路中),另一端接地。此种方法产生的信号zui强,传播距离zui远,适用于低频两种工作状态。

直连式测试法示意图

直连式测试法示意图

⑵耦合法——较佳方法

当不能与待测管线直接相连时,可以采用耦合夹钳用耦合法探测。此种方法可以根据现场的实际情况来选择发射频率:低频、射频。当地下管线的近端和远端都接地良好并形成回路,这时就使用低频频率;如果两端接地不良好,回路电阻过大,或者低频信号耦合不上,那就改用射频来测试。选择频率没有固定不变的原则,下面给出了频率选择的基本原则:对于高阻的管线(如:通信电缆,带防腐层的管道和铸铁管)使用射频率。要注意频率越高,信号越容易感应到其它管线上,而且信号的传播距离越短。对于一般的管道和电缆的探测,使用中频和高频。这些频率传播距离比较远,也不会感应太多的信号到其它管线上。低频适用于长距离追踪。低频信号传播距离长而且不会感应到其它管线上。低频率信号也适用于长距离而绝缘良好的输送管线。

 

耦合式测试法示意图

耦合式测试法示意图

⑶感应法——可行方法

在某些情况下,操作者不可能接近电缆来进行直接连接或使用耦合夹钳施加信号,此时可使用发射机内置的感应天线来发射输出信号,将信号感应到被测地下电缆上进行定位探测。首先,将发射机放置于电缆的地面正上方,发射机放置方向应使发射机面板上的指示线与管线路径方向相一致。然后使用接收机在管线上方的地面上就能探测出地下管线位置。这种方法只能使用射频而不能用低频,同时被测管线的两端都必须有良好的接地即被测管线要具有良好的回路。其使用示意图见下图

感应式测试法示意图


3接收机的工作原理及方法

接收机的三种工作方式:波峰法、波谷法、跨步电压法
⑴波峰法:探测仪接收机位于管线正上方时信号指示zui大、声音也zui大。要注意调节增益,使其仅仅能在管线上方或附近探测到信号。波峰法是用水平线圈接收电磁场水平分量的强度,对无干扰的电缆进行峰值检测。在电缆正上方时,当接收机的正面与电缆走向垂直时磁场响应强度zui大,这不仅因为线圈离电缆zui近,线圈所在的磁场强,还因为此时磁场的磁力线通过接收线圈的磁通量zui大。当接收机向电缆两侧移动探测时,两侧磁场响应强度对称且逐渐减小。这不仅因为此时的线圈离电缆距离远,接收机线圈所接收的磁场变弱,还因为此时磁场磁力线的方向与线圈的平面不再垂直,通过线圈的磁通量变小,从而产生如山峰一样的信号响应。因而叫做“波峰法”。

波峰法原理

 

⑵波谷法:探测仪接收机位于电缆正上方时信号指示zui小、且接收机声音指示无任何声音指示。要注意调节增益,使接收机在电缆正上方无信号及声音指示,而位于线路两边时有声音。波谷法用垂直线圈测量电磁场的垂直分量,目标电缆上的磁场是由无数个与电缆同心的圆型磁力线组成的,接收机在电缆正上方时信号响应zui小,两侧各有一个高峰。这是由于这些磁力线在电缆正上方穿过接收机垂直接收线圈的垂直分量为零,此时通过接收机的垂直线圈的磁通量为零,信号响应有一个zui小值(零值或极小值);当接收机在电缆两侧移动时,仪器的响应会随着接收机远离电缆而逐渐增大,这是因为,此时的磁力线方向与接收机垂直线圈平面已形成一定的角度,通过接收机垂直线圈的磁通量逐渐变大。同时,随着接收机线圈远离地下电缆,接收机探测到的磁场的强度逐渐变弱,当这一因素成为影响通过线圈磁通量变化的主要因素时,仪器的响应又会逐渐变小,从而产生如山谷一样的信号响应。因而叫做“波谷法”

波谷法原理图

⑶跨步电压法:通过“A”字架可以探测出直埋电缆的对地故障及外皮破损故障。将“A”字架连接到接收机,接收机通过接收“A”字架探测到发射机发出的由故障点溢出的泄漏信号,可很方便的定位直埋电缆对地及外皮破损故障。

4、电缆定位的三种频率
  SUTE8008地下电缆探测仪发出的信号一般被我们称为“主动信号”;而其它设施,例如:供配电运行电缆、通信电缆内不是通过发射机主动产生,而是由运行电缆自身带有的信号被我们称为“被动信号”。探测主动信号时称为:“主动信号工作模式”,探测被动信号时称为:“被动信号工作模式”。 SUTE8008可用于地下电缆探测工作的信号方式有:主动信号低频、射频两种可选频率容易区分电力电缆和其他金属管线。主动频率可使操作者匹配发射机频率,并根据现场条件选择输出功率,这样即使在复杂情况下也能保证zui佳定位结果。被动频率因不用发射机就可以容易地定位电缆,所以特别适用于在挖掘前进行地面勘察及日常的地下管线普查。

选择正确的频率:射频信号zui容易感应到其它金属管线上,通常在用感应法施加信号时使用射频。注意射频信号会感应到所有的相邻管线上,所以使用感应法时避开地下管线集中的区域,要选择被测电缆单独铺设而没有相邻管线的地方施加信号。同时尽量将施加的信号的功率保持在能满足工作需要的zui低水平。只要输出功率能够达到接收需要探测的要求即可。盲目的增大输出功率将会感应更多的信号到邻近管线上,使目标电缆的识别更加困难,并且浪费发射机的电量。

选择频率没有固定不变的原则,只要适合当时的现场情况既是zui适合的。下面给出了一些zui基本的应用指南:低频传播比射频远,射频耦合到管线上比较容易,射频也容易耦合到相邻非目标管线上。
   对于高阻的管线(如:通信电缆,带防腐层的管道和铸铁管)使用射频。要注意频率越高,信号越容易感应到其它管线上,而且射频信号的传播距离较短。对于一般的电缆的探测应使用低频。低频信号也适用于长距离而绝缘良好的输送电缆,低频信号传播距离长而且不易感应到其它管线(电缆)上。

5、图形显示整机的工作原理及方法
发射机的三种信号传输方法



⑵接收机的两种工作模式

 

波谷法

波峰法

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