管線定位儀的原理和使用

管道施工作業中需要對實際地點進行診斷定位來輔助工程的進展，一般的方法為資料收集、電磁感應法、探地雷達、示蹤探頭法、及扎探。但由于早年竣工資料缺乏準確性和完整性給管道管理帶來相當的麻煩和隱患，而如果不采取合適的方法對管線進行定位而盲目的進行施工還有可能引起一系列的麻煩和危險。所以在進行開挖之一定要進行管線探測，而在管線探測領域中所使用的多數為管線定位儀，為此本章節也主要介紹管線定位儀的原理和使用方法。

管線定位儀的主要用途是為安全開挖提供保障，而且有經驗的使用者還能借助儀器識別地下設施的種類，還能根據設施的特性進行識別和跟蹤。識別和跟蹤地下設施時，操作者借助儀器能快速、準確地完成對地下設施進行平面定位和深度測量的任務，從而對地下設施進行三維定位。

在介紹管線定位儀的使用方法之前，先來了解一下管線定位儀測量原理，理解測量原理能幫助我們更好的使用儀器，發揮儀器的*大性能達到事半功倍的效果，也可以通過學習理解這些原理來排除一些在實際我們使用測量中的一些簡單的問題。

原理：電磁定律：通電導線產生磁場（右手法則），管線定位儀的原理是利用電磁信號的理論來感應并探測到地下金屬管道和電纜的位置。在測量中通過發射機對金屬管或電纜施加固定頻率的信號，使目標管線產生電流，并在管線周圍生成二次磁場，通過接收機在地面測定二次磁場及其空間分布，來判斷地下管線的走向、位置和深度。發射機和接收機頻率必須保持一致性。

走向定位原理：在介紹之前先來看一下測量板塊，如圖所示，接收機不同的線圈排布接收信號值的強弱來定位走向。

峰值法定位原理：當水平線圈軸線與通電導線垂直且處于管線的正上方時，水平線圈信號*強，在使用儀器時判定準確性的條件為水平響應曲線越陡峭曲線越對稱則準確性越高。

谷值法定位原理：在管線的正上方時，垂直線圈響應*小。此方法適合追蹤目標管線，當追蹤目標管線確定是可以切換方法來測量深度等。

管線深度及電流的測量原理公式：

從原理測深公式可以看出電流可以有效的減少測量誤差，提高儀器的信噪比也可以增大儀器的測量深度。以上是對儀器的測量原理的描述，在下一章中將會著重去描述儀器的使用方法，相信熟知原理之后在學習和使用起來會相當便捷。

在知道管線定位儀的測量原理之后在這里主要介紹管線定位儀的使用和實際的操作方法。在前文中也提到管線定位儀主要由接收機和發射機組成，發射機的作用是對金屬管或電纜施加固定頻率的信號，使目標管線產生電流，在管線周圍生成二次磁場，而接收機的作用*是在地面測定二次磁場及其空間分布，來判斷地下管線的走向、位置和深度。

儀器的使用：管線定位儀的配件功能和使用比較相近，因此在這里只做舉例說明（RD8000），管線定位儀由接收機和發射機組成，如下圖圖中所示分別為測試線、接地釘、感應夾鉗、接收機和發射機，接收機和發射機由電池供電，也可以選擇充電電池組供電，將電池裝入儀器的電池槽按壓儀器電源鍵開機。

發射機：發射機主要構成由操作鍵盤、   顯示屏、輸出接口等組成。實際操作起來也比較簡單，根據實際情況選擇合適的測量方法，在進行頻率輸出調節，發射機的頻率的選擇影響到信號的傳播距離和識別能力，頻率越高傳播距離越小越容易感應到鄰近的管線，影響管道信號傳播距離的因素還有土壤狀況，接地電阻和管線的直徑。

接收機：管線定位主要靠使用人員操作接收機定位來完成，因此接收機的使用稍微麻煩了一點點，在前文的原理中我們也展示了接收機的內部線圈圖，發射機波峰和波谷發的原理介紹，當檢測工作都準備完成后。打開接收機頻率與發射機調成一致。追蹤管線的時候通過調節操作按鍵的上下增益來觀察信號和指示羅盤來進行判斷。如下圖接收機工作狀態顯示圖所示中間的圓圈（指示羅盤）代表鄰近接收機的管線方向，上方的箭頭表示鄰近管線的位置，在上方一個格子表示的是信號強度及峰值的標記，圖所示*是追蹤到*大相應的管線（目標管線）施加和接收到的頻率為512HZ。

實際應用：

測試方法：測試管道需要對被測管道施加一個目標信號便于追蹤，因此有適用不同情況的測試方法如下圖所示

直連法：直連法將發射機直接與需要探測的管道和電纜相連接（不能連接帶電電纜）。發射機將直接給管線施加信號，可以使用接收機進行定位。此方法對個別管線施加了*佳信號，可以使用低頻探測，從而可以追蹤更長的距離。使用直連導線或夾鉗將發射機與管道或電纜連接，同時需要一個接地棒形成一個回路。

感應法：發射機放置于被測區域的上方或附近。選擇適當的頻率。發射機將感應任何來自附近金屬導體的信號。感應模式下建議使用較高頻率，因為高頻率更容易感應附近導體的信號。

夾鉗耦合法：信號夾鉗適合在無需中斷連接的情況下給帶電電纜施加信號。主要用于電纜和小金屬管線。

波谷波峰實際測量應用如下圖所示：

管線定位儀實際測量追蹤的方法（圖示）

實際測量--區分管道和電纜：

電力信號：50/60HZ   ; 無線電信號：14-26Khz

接收機測量帶電線纜和陰極保護等信號線纜時無需使用發射機，選擇對應的頻率直接追蹤測量即可，如市電工頻50HZ，在接收機上直接選擇50HZ電力模式。

基于實際測量碰到的情況比較復雜，使用人員需熟悉儀器的使用方法和測量方法這里加深一些測量的介紹，如果所探測的管線比較復雜還需要使用人員的豐富經驗來完成測量。

?以下圖示所指文字解釋部分分別對應文字上圖進行從左至右描述

?不要在離發射機十米以內使用接收機 在這個距離接收機可能接收到直接從發射機發射出來的信號（一次場）。

?將接收機指向發射機，如果響應增大。減小輸出功率或原理發射機。如果響應減小則表示接收到的是地下管線的信號。

?夾鉗法是給電纜施加信號的一直很方便的方法。

?不要在沒有絕緣的帶電導體上使用夾鉗法，被夾上的電纜信號*強、（夾鉗鏈接管道時應注意管道的絕緣法蘭）。

?確定管線的位置后轉移接收機，注意觀察讀數變化。

?機身面與管線走向垂直時讀數*大，平行時讀數*小。

?用峰值法找到管線的位置轉動接收機確定管線的走向，把接收機調到谷值法，沿著管道走向左右擺動接收機，追蹤過程中不時的調會峰值進行確認。

?如果響應突然下降，停下來調高靈敏度以下降點為中心沿半徑兩步的圓弧走動。

?管線可能改變了方向。

? 也可能是深度增大了此時應調高接收機增益。

?可能有三通。

?如果信號完全消失可能走到了管道的終點。

?如果信號變得模糊而且散步范圍大，管線可能進入了鋼筋網。將接收機提高五十厘米并減小增益繼續追蹤。

?設備的電流測量具備在管線密集區識別目標管線提供絕緣情況的資料

?在管線密集區用峰值響應識別目標管線可能出現錯誤。

?測量并對比各個管線的電流大小使我們找到目標管線。

?管線上的電流會隨著發射機的距離衰減，衰減率由管線類型和土壤狀況決定。

?不管管線的類型如何衰減率都是比較穩定的沒有突然的下降。

?電流突然有下降表明管線有破損或分支。

?管線密集區域識別目標管線的有效方法。

?用直連法施加信號電流向離開發射機的方向移動。

?有些信號會感應到鄰近的管線上。

? 通過對比接收機上的箭頭方向*可以識別目標管線。

以上是對實際測量中方法的介紹，通過文章的閱讀在結合實踐后，在進行管線施工作業中會便捷很多。