探究探測(cè)傳感技術(shù)在工程裝備中的應(yīng)用

王俊慶

摘要：在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，傳感器處在系統(tǒng)的重要元件，直接作用在被測(cè)量，并按一定規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出，快速、精確地獲取信息，并可以經(jīng)受嚴(yán)酷環(huán)境考驗(yàn)，時(shí)機(jī)電一體化達(dá)到高水平的保證。如果缺少傳感器對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)和對(duì)信息精確可靠的自動(dòng)檢測(cè)，系統(tǒng)的信息處理、控制決策等功能無(wú)法談及和實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：檢測(cè)技術(shù)；傳感器；應(yīng)用

一、傳感器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展

在工程中，通常將直接作用在被測(cè)量，按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為同種或別種量值輸出的器件，被稱為傳感器。傳感器的作用類似于人的感覺(jué)器官，可以認(rèn)為是人類感官的延伸。傳感器主要用于檢測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)自身與操作對(duì)象、作業(yè)環(huán)境狀態(tài)，為有效控制機(jī)電一體化系統(tǒng)的運(yùn)作提供相關(guān)信息。

現(xiàn)代科技的發(fā)展不斷地向傳感器技術(shù)提出新的要求，推動(dòng)傳感器技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)迅速吸收和綜合各個(gè)科技領(lǐng)域的新成就，開(kāi)發(fā)出新的方法和裝置。傳感技術(shù)成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域，傳感器及系統(tǒng)生成成為重要的新興行業(yè)。

二、工程管線測(cè)量中的技術(shù)分析

1.草圖繪制

道路附近地形草圖紙應(yīng)含日期、測(cè)站、后視、測(cè)量員、繪圖員信息，遷站時(shí)盡量換張草圖紙，如果不方便也要記錄下哪些點(diǎn)屬于哪些測(cè)站（用來(lái)避免測(cè)站設(shè)置錯(cuò)誤）。管線草圖就是名稱、埋深、材質(zhì)、直徑、走向。測(cè)量中要不定時(shí)檢查核對(duì)點(diǎn)號(hào)，以防點(diǎn)號(hào)標(biāo)錯(cuò)。

2.皮尺的利用

對(duì)于不能通過(guò)全站儀直接測(cè)量坐標(biāo)的某些特征點(diǎn)（通常是房角凹進(jìn)去的點(diǎn)以及被遮擋住的點(diǎn)），可以靈活的運(yùn)用皮尺，延長(zhǎng)量邊，垂直量邊，距離交會(huì)，記錄下丈量的距離，室內(nèi)成圖時(shí)照樣可以通過(guò)軟件的一些繪圖功能比如說(shuō)延伸拉長(zhǎng)、量算端點(diǎn)支距點(diǎn)、垂足點(diǎn)、直角轉(zhuǎn)折點(diǎn)、三點(diǎn)房、兩點(diǎn)房、距離交會(huì)點(diǎn)等把這些點(diǎn)展繪上去。

3. 內(nèi)業(yè)處理

主要是圖根控制點(diǎn)的平差處理，個(gè)人覺(jué)得Excel擁有比較強(qiáng)大的計(jì)算功能，可以插入許多現(xiàn)成的公式，也可以自己編寫(xiě)公式，而且Excel還有一個(gè)特別方便的“拖拉”功能，可以將公式進(jìn)行復(fù)制，這樣定義好一個(gè)后，其他的一下便可以自動(dòng)生成出來(lái)。因此，我覺(jué)得用Excel足夠應(yīng)付我們的內(nèi)業(yè)計(jì)算了，不僅方便，而且高效。

4.繪圖軟件的利用

我覺(jué)得要用好繪圖軟件需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，只有多練習(xí)才能熟能生巧。除了一些基本的繪圖功能，如畫(huà)線、畫(huà)圓、圓弧、矩形，基本的操作像延伸、修剪、鏡像、陣列等，我們還應(yīng)該靈活的運(yùn)用軟件“工程”里面的計(jì)算功能，像距離、方位角、端點(diǎn)支距點(diǎn)、三點(diǎn)房、距離交會(huì)點(diǎn)等等。我覺(jué)得最重要的是對(duì)圖層的靈活運(yùn)用與管理，關(guān)閉適當(dāng)?shù)膱D層，更便于我們以后對(duì)數(shù)字地形圖的查閱與管理。

5.探測(cè)方法技術(shù)分析

（1）當(dāng)目標(biāo)管線上方有鋼筋網(wǎng)或其他干擾，造成接收機(jī)響應(yīng)雜亂時(shí)，可以適當(dāng)提高接收機(jī)將有助于消除干擾。

（2）查找方法：從信號(hào)突變點(diǎn)向后退5米以突變點(diǎn)為圓心進(jìn)行切割查支路。

（3）找準(zhǔn)儀器的峰、谷值的位子，做好標(biāo)記，目標(biāo)管線正確位子在峰值的另一側(cè)距離為峰、谷值距離的一半。

（4）遇到并行鋪設(shè)的管線時(shí)，大致將發(fā)射機(jī)放在目標(biāo)管線的上方偏外側(cè)（稍遠(yuǎn)離干擾管線）激發(fā)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。

（5）探T型、L型管線 轉(zhuǎn)折點(diǎn)的時(shí)候①在延長(zhǎng)線上探出兩個(gè)（以上）點(diǎn)，用交匯的方法進(jìn)行標(biāo)定出。②在大致定出位子的時(shí)候轉(zhuǎn)半圈或者一圈，信號(hào)最值有幾個(gè)就是幾個(gè)分支。

（6）如圖所示：已知A、B點(diǎn)，在探彎頭的時(shí)候（不知道他具體在哪里彎），在AB的延長(zhǎng)線上，垂直于AB移動(dòng)，注意移動(dòng)的時(shí)候接受機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)定出X1、X2的時(shí)候或再定一個(gè)X3，然后在X1、X2、X3直接進(jìn)行垂直于X1X2X3加密，在延長(zhǎng)交出轉(zhuǎn)彎點(diǎn)。

三、探地雷達(dá)法進(jìn)行油田管線探測(cè)可行性探索

1. 工作原理

探地雷達(dá)利用一個(gè)天線發(fā)射高頻電磁波，另一個(gè)天線接收來(lái)自地下介質(zhì)界面的反射波，電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化，因此根據(jù)接收波的旅行時(shí)間（亦稱雙程走時(shí)）、幅度與波形資料，可推斷介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。探地雷達(dá)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把不同水平位置采集到的電磁波信號(hào)，從時(shí)間域轉(zhuǎn)換成空間域，將不同水平位置采集的幾道信號(hào)組合起來(lái)，最終得到達(dá)剖面圖上的波形反應(yīng)，其典型特征為黑、白相間的雙曲線，根據(jù)雙曲線波形可以判斷出地下管線的位置和深度。

2. 探地雷達(dá)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

探地雷達(dá)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)為三部分：收發(fā)天線、主機(jī)和筆記本電腦：

其中收發(fā)天線負(fù)責(zé)發(fā)射高頻脈沖雷達(dá)信號(hào)和接收來(lái)自被測(cè)介質(zhì)的反射信號(hào)；筆記本電腦通過(guò)USB接口與主機(jī)相聯(lián)接，通過(guò)主控軟件對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的接收、顯示、存儲(chǔ)和處理等功能；主機(jī)為發(fā)射、接收一體設(shè)計(jì)，大體上主要包含了高頻電磁波的發(fā)射和接收兩大部分。

3. 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雷達(dá)的主機(jī)與電腦之間采取USB接口通訊方式，主控軟件通過(guò)USB接口對(duì)主機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置，其中的譯碼控制電路將各種設(shè)置參數(shù)轉(zhuǎn)換為直接控制硬件的并行數(shù)據(jù)。

整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)思路為采集處理一體化軟件，可以在一個(gè)軟件中完成數(shù)據(jù)的采集、處理以及后期的解釋工作。主體包括數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理兩大部分及其他輔助功能。軟件的整體框架如下，包括菜單欄、工具欄、圖像顯示區(qū)域及狀態(tài)欄四大部分。

四、地下管線探測(cè)應(yīng)遵循的原則、程序和應(yīng)注意的問(wèn)題

1.探測(cè)地下管線應(yīng)遵循以下原則：從已知到未知；從簡(jiǎn)單到復(fù)雜；方法有效、快捷、方便。

2.地下管線探測(cè)的基本程序

任何工作都要有規(guī)章、程序和實(shí)施步驟，以便于科學(xué)化管理和確保工作質(zhì)量。地下管線探測(cè)的基本程序包括：接受任務(wù)，收集資料，現(xiàn)場(chǎng)踏勘，儀器檢驗(yàn)和方法試驗(yàn)，編寫(xiě)技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)，實(shí)地調(diào)查，儀器探查，建立測(cè)量控制，地下管線點(diǎn)測(cè)量與數(shù)據(jù)處理，地下管線圖編繪，編寫(xiě)技術(shù)總結(jié)和成果驗(yàn)收。

對(duì)一個(gè)測(cè)區(qū)進(jìn)行地下管線作業(yè)時(shí)首先是現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解現(xiàn)場(chǎng)情況，并盡可能收集已有的地下管線資料和控制資料。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)方法試驗(yàn)，選擇合適的探測(cè)儀器和探測(cè)方法。

地下管線探測(cè)作業(yè)進(jìn)場(chǎng)后，首先是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)地下管線明顯管線點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查和必要的勘測(cè)，并結(jié)合收集的地下管線資料在工作圖上繪制草圖，有條件時(shí)應(yīng)詢問(wèn)知情人。

根據(jù)工作草圖，遵循地下管線探測(cè)原則對(duì)隱蔽管線進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)時(shí)應(yīng)注意管線點(diǎn)的設(shè)置，起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、變坡點(diǎn)、變徑點(diǎn)、多通點(diǎn)、終點(diǎn)應(yīng)設(shè)置管線點(diǎn)，管線點(diǎn)的設(shè)置過(guò)少不能真實(shí)反映地下管線的走向，過(guò)多會(huì)浪費(fèi)工時(shí)。應(yīng)根據(jù)實(shí)地情況，該設(shè)點(diǎn)的地方必須設(shè)點(diǎn)，不該設(shè)點(diǎn)的地方盡量少設(shè)。根據(jù)測(cè)區(qū)的已有控制情況，布設(shè)控制點(diǎn)。地下管線點(diǎn)測(cè)量有手工記錄計(jì)算法，電子手簿法，現(xiàn)在電子記錄計(jì)算已基本取代原來(lái)的手工作業(yè)，在使用電子手簿記錄時(shí)應(yīng)多進(jìn)行檢校，避免系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)。

3.地下管線彈出中應(yīng)該注意的問(wèn)題

（1）城市地下管線探測(cè)是一項(xiàng)涉及多權(quán)屬單位和多學(xué)科、多專業(yè)的綜合性與技術(shù)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程；

（2）隨著探測(cè)隊(duì)伍和作業(yè)人員的不斷增加，要不斷提高探測(cè)人員的技術(shù)水平和責(zé)任心；

（3）一些非金屬材質(zhì)的管線普遍應(yīng)用，給地下管線探測(cè)帶來(lái)了不少的困難，在采用新方法、新技術(shù)、新儀器時(shí)，要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，使其探測(cè)精度能夠滿足規(guī)范要求；

（4）在從事地下管線探測(cè)作業(yè)時(shí)，儀器設(shè)備帶電作業(yè)，一定要安全用電，打開(kāi)窨井蓋調(diào)查時(shí)，要進(jìn)行有害、有毒及可燃?xì)怏w的濃度測(cè)定，進(jìn)行必要的安全保護(hù)，做到安全生產(chǎn)。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)目前的傳感器技術(shù)方面的研究和應(yīng)用實(shí)力，與國(guó)際先進(jìn)水平還有很大的差距。國(guó)內(nèi)傳感器的研究開(kāi)發(fā)工作應(yīng)重視基礎(chǔ)性研究，進(jìn)行工藝穩(wěn)定性研究，在確定產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠、工藝易于批量化生產(chǎn)、市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊的基礎(chǔ)上，開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化配套技術(shù)研究、可靠性技術(shù)等方面研究。傳感器技術(shù)定會(huì)更快、更迅猛的發(fā)展。

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