管線探測儀主要技術指標的解析

郝 毅

（中國腐蝕控制技術協會，北京 100101）

0 引言

目前在國內市場上銷售的管線探測儀型號繁多，市場常見品牌仍以進口品牌為主，如：英國RD、美國麥測、美國3M、日本富吉探等。雖然不同品牌的設備其應用物理技術都是電磁感應原理，且基本構成是相似的，但是性能及使用效果卻相差甚遠。在地下管線分布日趨密集復雜的背景下，實施高精度探測所面臨的難度越來越大，這不僅要求檢測人員要過硬的技術基本功，還需要檢測人員深入了解探測設備的技術指標所代表的含義及影響。不同設備的性能差異主要體現在功率、抗干擾能力、管線識別技術、天線布置等方面。掌握設備技術指標的含義，可以在選擇探測設備時更有針對性，并且在探測過程中做到有的放矢，運用合理的操作和分析來提高探測結果的準確度。

1 發射機

發射機的輸出功率

發射機的輸出功率大小將在一定程度上決定了接收機的性能發揮。如表1所示發射機的輸出功率越大，施加在管道上的電流信號也就越大，使接收機在相同的背景噪聲下接收能力更強，探測深度更深，探測的有效距離越遠，定位準確性更高。

表1 發射功率大小與管線探測性能的關系

表2對比分析了幾種管線探測儀發射機在最大功率時輸出的電流值。從中我們可以看到：

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

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

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

發射機輸出電流的大小，是影響設備使用效果的關鍵。從表2可得，2#管線探測儀與3#管線探測儀在中、低頻率工作時電流輸出值同為1A，但是在高頻率工作時，3#管線探測儀的電流輸出值是2#管線探測儀的4.7倍；1#管線探測儀在低、中頻率工作時的電流輸出值是三款設備中最低的，但是在高頻工作時的電流輸出值仍然是2#管線探測儀的2倍。

2 接收機

接收機是探測過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，探測時對環境背景噪音的抗干擾能力、數據的穩定性、顯示屏的設計、數據的軟件處理等參數，歸納起來主要有以下幾方面：

2.1 接收機頻率信號的濾波技術

接收機接收信號的頻寬（濾波技術實現），直接影響到接收機的抗干擾能力。接收的頻幅越寬，其接收探測的信號受環境背景噪音和地面金屬物體的干擾就越大。當前最好的濾波技術能夠實現5～10Hz的濾波帶寬。早期的接收機帶寬可能達到100Hz，使得接收機的信號響應受環境影響程度很大。

從表3數據的對比分析：2#管線探測儀、3#管線探測儀其接收機接收信號頻帶寬度在5～10Hz間，實踐證明這兩款管線探測儀在探測時抗干擾能力強；1#管線探測儀其接收機接收信號的頻帶寬度處在10～100Hz間，抗干擾能力為一般。

2.2 接收機屏幕顯示

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

只有少數管線探測儀具有峰谷值同屏顯示，自動糾偏功能。

2.3 目標管線的識別

目標管線的識別是管線探測者最為頭疼的問題，尤其在復雜管線區域或多條平行管線同時探測時。一般管線探測儀只有一種方法來判別，而好的管線探測儀有多種識別方法，識別更準確。下面介紹幾種識別方法。

2.3.1 絕對信號強度（dB）

絕對信號強度是管線探測時識別目標管線的重要參數，是對目標管線初始真實信號強度的默認，絕對信號強度值一般不受條形信號的變化而變化，而受管線埋置深度的變化而變化。因此在管線探測中，常常以絕對信號強度的dB值變化來判別目標管線。

目前市場上的一般管線探測儀，其信號響應值（%）均受接收機增益的調整而變化，從而在探測時均不易被重視。但也有部分管線探測儀系列，其絕對信號強度不受接收機的增益變化而變化，可作為目標管線識別的主要參數來廣泛應用。

2.3.2 電流方向功能

電流方向功能是目標管線識別的另一方法。其顯示方法是，目標管線電流方向為正流向，感應管線為負流向。但這種方法僅局限于直連模式的低頻有效，在實際的管線探測中意義并不大，因為在管線探測中低頻使用率非常低。

而部分管線探測儀，電流方向功能不但能在低、中、高頻率下均能顯示，同時顯示方法除了方向箭頭外，還有正、負號顯示SS識別功能，方便且直觀。

2.3.3 電流值顯示功能

電流值在管線探測中同是目標管線識別的參考值之一。但目前在市場上的管線探測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境影響較大，電流值并不穩定，如單以電流值來判斷目標管線，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值。

2.3.4 磁場畸變警示功能

該功能在管線探測時用于判斷接收機所測數據的可靠程度。根據地球物探原理，凡是在多條管線疊加或密集并行分布的環境下，此時的磁場是個畸變的磁場，接收機所探測的數據是異常數據，不可利用。但探測人員在探測時是無法知道地下管線的分布情況，也就無法判斷所測的數據是否可靠。目前該功能只有個別管線探測儀具備。

3 深度測量

深度測量關鍵指標主要為：有效探測深度、深度測量數據的精度

3.1 發射機的輸出的功率與輸出電流值

接收機在管線探測點處所接收的電流信號越穩定越大，探測的有效深度就越大，而電流輸出的大小又取決于發射機輸出的功率大小，輸出功率越大，輸出的電流信號就越強。

3.2 接收機的天線結構

管線探測儀的探測精度受控于探測環境的物理場變化影響，故深度測量精度是受環境中物理場的分布所決定的。但隨著探測技術的發展，人們在儀器天線的數量及類型上進行了不斷的改進，從早期的單鐵心天線結構到現在的空心天線＋三軸空心天線結構。空心天線的靈敏度高，對信號的還原能力強，相較于鐵心天線，受環境背景噪聲的影響小；三軸天線結構，可以減少因操作不當造成設備沒有擺放正確位置時造成的測量結果失真。近幾年新出的管線探測儀在測深精度上比早期的管線探測儀高得多。

線圈結構布置如圖1所示。

配置為多天線結構線圈的管線探測儀通過B+E和F+ C進行峰值定位，通過A、D進行谷值定位，通過B-E 和 F-C兩次差分計算得到直讀深度；配置位水平雙天線結構的管線探測儀1和3進行峰值定位，通過2進行谷值定位，通過1和3的一次差值計算得到直讀深度。顯然，配置為多天線結構線圈的管線探測儀精準度要更高。

4 結語

以上分析表明，不同型號的管線探測設備，其性能可存在有較大的差異，性能的優劣，取決于某幾項關鍵技術指標和設備的構造。管線探測設備的性能往往是決定現場檢測工程是否正常實施的重要因素。工程人員需要對設備有充分的了解，在選擇及應用設備過程中，事半功倍。