一種基于感應原理的城市地下管道檢查孔定位系統

將一臺帶有PCMCIA A/D插卡的便攜計算機作為系統的主機[5]。應用軟件中首先用中值濾波法將地下傳來(lái)的檢測信號進(jìn)行數字濾波，再將按時(shí)間采樣得到的檢測信號與距離信號相對應。結果可存為文件，同時(shí)也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖形顯示。當采樣數據發(fā)生滿(mǎn)足事先設定要求的突變時(shí)，將會(huì )有相應的數據顯示在界面上。

3 實(shí)驗結果

3.1 實(shí)驗室實(shí)驗結果

實(shí)驗表明，系統分辨率隨線(xiàn)圈距離D1的增加而下降，綜合考慮系統的檢測靈敏度和信噪比等因素，實(shí)驗樣機的Dl確定為0.5m。在室內環(huán)境下，樣機的相位分辨率為1。，幅值分辨率為0.5%。

由于直耦電動(dòng)勢的值正比于ω，而渦流產(chǎn)生的二次電動(dòng)勢正比于ω2，因此當ω減小時(shí)，即使是在周?chē)橘|(zhì)不變的情況下，檢測信號中的相位變化也會(huì )減小，因此會(huì )降低信號的信噪比。

用不同介質(zhì)對樣機進(jìn)行測試，實(shí)驗表明，當頻率低于5kHz時(shí)，信號輸出對空氣、干沙、濕沙等不同介質(zhì)響應的區別已經(jīng)很不明顯。實(shí)驗也表明在頻率降低時(shí)，可以通過(guò)增加發(fā)射電路輸出功率的方法來(lái)改善測量結果。所以在確保靈敏度、同時(shí)使系統適應大多數檢測環(huán)境的情況下，實(shí)驗樣機發(fā)射電路輸出信號的頻率取為20kHz，電流幅值取為lA。

3.2 現場(chǎng)實(shí)驗結果

現場(chǎng)實(shí)驗在某街道中的一段長(cháng)約150m、直徑約8英寸的水泥下水管道中進(jìn)行。管道在150m距離起始和結束處各有一處檢查孔A、C。已知在二者之間還有一處檢查孔B存在，但其準確位置已經(jīng)被街道覆蓋，無(wú)法確定。

在定位檢測前，先將一帶有掛鉤的高壓噴嘴由A孔打到C孔，同時(shí)也對管道進(jìn)行了一次沖洗操作。由掛鉤拖拽探頭沿管道前進(jìn)以進(jìn)行檢測。由于距離檢測的方式特殊，探頭前進(jìn)的速度不要求恒定。

現場(chǎng)實(shí)驗的結果如圖3所示。圖中曲線(xiàn)起始端和結束端的兩處低電平為兩已知檢查孔A和C。63m處的低電平則是需要被定位的檢查孔B的具體位置。另外，兩處的高電平表明該處有某種較高導電率的介質(zhì)存在。后來(lái)發(fā)現：在36m處有一段多年前因管道維修所更換的PVC管道，而52.5m處則是另一段因同樣原因所更換的鋼管。

現對全文總結如下：

(1)利用電磁感應原理實(shí)現了對地下管道檢查孔的定位測量，系統使用方便快捷，設備簡(jiǎn)單經(jīng)濟，測試結果可靠，可以大大減輕市政維修的工作量。

(2)定位測量只需要對介質(zhì)導電率的突變進(jìn)行記錄，不需要根據導電率的具體數值進(jìn)行分析，所以實(shí)際系統的結構組成十分簡(jiǎn)單。

(3)采用同樣的手段可以對地下不同設備或者地上設施中工作人員難以進(jìn)入區域的介質(zhì)變化方便地進(jìn)行測量。

(4)定位中的距離測量是根據隨探頭放入地下的電纜長(cháng)度來(lái)計算的。這樣就給走向不沿街道且非直線(xiàn)的地下管道的定位測量帶來(lái)一定困難。此時(shí)可以考慮在探頭中加入電子陀螺元件。

(5)如果對系統實(shí)現數字化，可以使系統具有可變的發(fā)射頻率，從而大大提高系統對測試環(huán)境的適應能力，同時(shí)也能提高信號傳輸的抗干擾能力。