一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统

模拟开关的主要功能是用来检测接收信号的相位移。来自发射电路的同频率的参考信号作为模拟开关的触发控制，通过模拟开关的接收信号部分后再经过低通滤波器滤去交流分量，得到的电压信号就是一个和输入信号相角相关的量，实际上也是一个与介质导电率σ相关的量。适当调节参考信号的相位，可以得到较高的检测灵敏度。

2.3 地上部分

检测信号通过信号电缆到达地面后，首先需要滤掉传输过程中所带来的噪音。检测信号输入通道的增益和零点可以分别进行连续调节，以便适应不同的地下管道及环境。

    距离测量装置由装有霍尔传感器的滑轮组及其相应的辅助电路组成。在一个塑料滑轮上装有四个小磁铁，测试电缆通过该滑轮放入井下。所以当滑轮旋转时，可通过安装在滑轮旁的霍尔传感器的脉冲个数换算出电缆长度值，作为距离信号送入计算机。

将一台带有PCMCIA A/D插卡的便携计算机作为系统的主机[5]。应用软件中首先用中值滤波法将地下传来的检测信号进行数字滤波，再将按时间采样得到的检测信号与距离信号相对应。结果可存为文件，同时也可以进行实时的图形显示。当采样数据发生满足事先设定要求的突变时，将会有相应的数据显示在界面上。

3 实验结果

3.1 实验室实验结果

实验表明，系统分辨率随线圈距离D1的增加而下降，综合考虑系统的检测灵敏度和信噪比等因素，实验样机的Dl确定为0.5m。在室内环境下，样机的相位分辨率为1。，幅值分辨率为0.5%。

由于直耦电动势的值正比于ω，而涡流产生的二次电动势正比于ω2，因此当ω减小时，即使是在周围介质不变的情况下，检测信号中的相位变化也会减小，因此会降低信号的信噪比。

用不同介质对样机进行测试，实验表明，当频率低于5kHz时，信号输出对空气、干沙、湿沙等不同介质响应的区别已经很不明显。实验也表明在频率降低时，可以通过增加发射电路输出功率的方法来改善测量结果。所以在确保灵敏度、同时使系统适应大多数检测环境的情况下，实验样机发射电路输出信号的频率取为20kHz，电流幅值取为lA。

3.2 现场实验结果

现场实验在某街道中的一段长约150m、直径约8英寸的水泥下水管道中进行。管道在150m距离起始和结束处各有一处检查孔A、C。已知在二者之间还有一处检查孔B存在，但其准确位置已经被街道覆盖，无法确定。

在定位检测前，先将一带有挂钩的高压喷嘴由A孔打到C孔，同时也对管道进行了一次冲洗操作。由挂钩拖拽探头沿管道前进以进行检测。由于距离检测的方式特殊，探头前进的速度不要求恒定。

现场实验的结果如图3所示。图中曲线起始端和结束端的两处低电平为两已知检查孔A和C。63m处的低电平则是需要被定位的检查孔B的具体位置。另外，两处的高电平表明该处有某种较高导电率的介质存在。后来发现：在36m处有一段多年前因管道维修所更换的PVC管道，而52.5m处则是另一段因同样原因所更换的钢管。

    因为前进中的地下设备在钢管接头处受到了严重碰撞，由图3可以看出此后的输出信号略有漂移。这应该是由碰撞导致的内部器件相互位置的微小变化所引起的，但是并没有对检测结果造成实际影响。

现对全文总结如下：

(1)利用电磁感应原理实现了对地下管道检查孔的定位测量，系统使用方便快捷，设备简单经济，测试结果可靠，可以大大减轻市政维修的工作量。

(2)定位测量只需要对介质导电率的突变进行记录，不需要根据导电率的具体数值进行分析，所以实际系统的结构组成十分简单

《一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统(第3页)》