一種基于感應(yīng)原理的城市地下管道檢查孔定位系統(tǒng)

將一臺(tái)帶有PCMCIA A/D插卡的便攜計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的主機(jī)[5]。應(yīng)用軟件中首先用中值濾波法將地下傳來的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，再將按時(shí)間采樣得到的檢測(cè)信號(hào)與距離信號(hào)相對(duì)應(yīng)。結(jié)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(dāng)采樣數(shù)據(jù)發(fā)生滿足事先設(shè)定要求的突變時(shí)，將會(huì)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示在界面上。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)分辨率隨線圈距離D1的增加而下降，綜合考慮系統(tǒng)的檢測(cè)靈敏度和信噪比等因素，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的Dl確定為0.5m。在室內(nèi)環(huán)境下，樣機(jī)的相位分辨率為1。，幅值分辨率為0.5%。

由于直耦電動(dòng)勢(shì)的值正比于ω，而渦流產(chǎn)生的二次電動(dòng)勢(shì)正比于ω2，因此當(dāng)ω減小時(shí)，即使是在周圍介質(zhì)不變的情況下，檢測(cè)信號(hào)中的相位變化也會(huì)減小，因此會(huì)降低信號(hào)的信噪比。

用不同介質(zhì)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)頻率低于5kHz時(shí)，信號(hào)輸出對(duì)空氣、干沙、濕沙等不同介質(zhì)響應(yīng)的區(qū)別已經(jīng)很不明顯。實(shí)驗(yàn)也表明在頻率降低時(shí)，可以通過增加發(fā)射電路輸出功率的方法來改善測(cè)量結(jié)果。所以在確保靈敏度、同時(shí)使系統(tǒng)適應(yīng)大多數(shù)檢測(cè)環(huán)境的情況下，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)發(fā)射電路輸出信號(hào)的頻率取為20kHz，電流幅值取為lA。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)在某街道中的一段長(zhǎng)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(jié)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(zhǔn)確位置已經(jīng)被街道覆蓋，無法確定。

在定位檢測(cè)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(duì)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(cè)。由于距離檢測(cè)的方式特殊，探頭前進(jìn)的速度不要求恒定。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖3所示。圖中曲線起始端和結(jié)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(dǎo)電率的介質(zhì)存在。后來發(fā)現(xiàn)：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(xiàn)對(duì)全文總結(jié)如下：

(1)利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下管道檢查孔的定位測(cè)量，系統(tǒng)使用方便快捷，設(shè)備簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，測(cè)試結(jié)果可靠，可以大大減輕市政維修的工作量。

(2)定位測(cè)量只需要對(duì)介質(zhì)導(dǎo)電率的突變進(jìn)行記錄，不需要根據(jù)導(dǎo)電率的具體數(shù)值進(jìn)行分析，所以實(shí)際系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成十分簡(jiǎn)單。

(3)采用同樣的手段可以對(duì)地下不同設(shè)備或者地上設(shè)施中工作人員難以進(jìn)入?yún)^(qū)域的介質(zhì)變化方便地進(jìn)行測(cè)量。

(4)定位中的距離測(cè)量是根據(jù)隨探頭放入地下的電纜長(zhǎng)度來計(jì)算的。這樣就給走向不沿街道且非直線的地下管道的定位測(cè)量帶來一定困難。此時(shí)可以考慮在探頭中加入電子陀螺元件。

(5)如果對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，可以使系統(tǒng)具有可變的發(fā)射頻率，從而大大提高系統(tǒng)對(duì)測(cè)試環(huán)境的適應(yīng)能力，同時(shí)也能提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力。