管线探测仪主要技术指标的解析

郝 毅

（中国腐蚀控制技术协会，北京 100101）

0 引言

目前在国内市场上销售的管线探测仪型号繁多，市场常见品牌仍以进口品牌为主，如：英国RD、美国麦测、美国3M、日本富吉探等。虽然不同品牌的设备其应用物理技术都是电磁感应原理，且基本构成是相似的，但是性能及使用效果却相差甚远。在地下管线分布日趋密集复杂的背景下，实施高精度探测所面临的难度越来越大，这不仅要求检测人员要过硬的技术基本功，还需要检测人员深入了解探测设备的技术指标所代表的含义及影响。不同设备的性能差异主要体现在功率、抗干扰能力、管线识别技术、天线布置等方面。掌握设备技术指标的含义，可以在选择探测设备时更有针对性，并且在探测过程中做到有的放矢，运用合理的操作和分析来提高探测结果的准确度。

1 发射机

发射机的输出功率

发射机的输出功率大小将在一定程度上决定了接收机的性能发挥。如表1所示发射机的输出功率越大，施加在管道上的电流信号也就越大，使接收机在相同的背景噪声下接收能力更强，探测深度更深，探测的有效距离越远，定位准确性更高。

表1 发射功率大小与管线探测性能的关系

表2对比分析了几种管线探测仪发射机在最大功率时输出的电流值。从中我们可以看到：

1#管线探测仪在中、低频率工作时输出的电流值均为500mA，相当于负载下5W的输出功率，而在高频率时输出电流值为200mA，相当于负载下3W的输出功率。

2#管线探测仪在中、低频率工作时输出的电流值均为1000mA，相当于负载下10W的输出功率。而在高频率时输出电流值为95mA，相当于负载下1W输出功率。

3#管线探测仪在低、中频率工作时输出的电流值均为1000mA，相当于负载下10W的输出功率。而在高频率时输出电流值为447mA相当于负载下5W输出功率。

发射机输出电流的大小，是影响设备使用效果的关键。从表2可得，2#管线探测仪与3#管线探测仪在中、低频率工作时电流输出值同为1A，但是在高频率工作时，3#管线探测仪的电流输出值是2#管线探测仪的4.7倍；1#管线探测仪在低、中频率工作时的电流输出值是三款设备中最低的，但是在高频工作时的电流输出值仍然是2#管线探测仪的2倍。

2 接收机

接收机是探测过程中采集埋地管线信息的工具，其性能取决于操作的方便性，轻巧性，探测时对环境背景噪音的抗干扰能力、数据的稳定性、显示屏的设计、数据的软件处理等参数，归纳起来主要有以下几方面：

2.1 接收机频率信号的滤波技术

接收机接收信号的频宽（滤波技术实现），直接影响到接收机的抗干扰能力。接收的频幅越宽，其接收探测的信号受环境背景噪音和地面金属物体的干扰就越大。当前最好的滤波技术能够实现5～10Hz的滤波带宽。早期的接收机带宽可能达到100Hz，使得接收机的信号响应受环境影响程度很大。

从表3数据的对比分析：2#管线探测仪、3#管线探测仪其接收机接收信号频带宽度在5～10Hz间，实践证明这两款管线探测仪在探测时抗干扰能力强；1#管线探测仪其接收机接收信号的频带宽度处在10～100Hz间，抗干扰能力为一般。

2.2 接收机屏幕显示

全屏显示就是所有的采集参数均在同屏显示，无需切换，使操作者一目了然，直观方便。峰谷值同屏显示，自动纠偏，一般的管线探测仪峰谷值测试需切换屏幕，并且峰谷值的定位往往误差较大，最大误差可达50cm～1m。

只有少数管线探测仪具有峰谷值同屏显示，自动纠偏功能。

2.3 目标管线的识别

目标管线的识别是管线探测者最为头疼的问题，尤其在复杂管线区域或多条平行管线同时探测时。一般管线探测仪只有一种方法来判别，而好的管线探测仪有多种识别方法，识别更准确。下面介绍几种识别方法。

2.3.1 绝对信号强度（dB）

绝对信号强度是管线探测时识别目标管线的重要参数，是对目标管线初始真实信号强度的默认，绝对信号强度值一般不受条形信号的变化而变化，而受管线埋置深度的变化而变化。因此在管线探测中，常常以绝对信号强度的dB值变化来判别目标管线。

目前市场上的一般管线探测仪，其信号响应值（%）均受接收机增益的调整而变化，从而在探测时均不易被重视。但也有部分管线探测仪系列，其绝对信号强度不受接收机的增益变化而变化，可作为目标管线识别的主要参数来广泛应用。

2.3.2 电流方向功能

电流方向功能是目标管线识别的另一方法。其显示方法是，目标管线电流方向为正流向，感应管线为负流向。但这种方法仅局限于直连模式的低频有效，在实际的管线探测中意义并不大，因为在管线探测中低频使用率非常低。

而部分管线探测仪，电流方向功能不但能在低、中、高频率下均能显示，同时显示方法除了方向箭头外，还有正、负号显示SS识别功能，方便且直观。

2.3.3 电流值显示功能

电流值在管线探测中同是目标管线识别的参考值之一。但目前在市场上的管线探测仪都是在恒定功率模式输出的电流值，而该模式下输出的电流值受环境影响较大，电流值并不稳定，如单以电流值来判断目标管线，误判率很高。只有在恒定电流模式下输出的电流值才具有真正的参考价值。

2.3.4 磁场畸变警示功能

该功能在管线探测时用于判断接收机所测数据的可靠程度。根据地球物探原理，凡是在多条管线叠加或密集并行分布的环境下，此时的磁场是个畸变的磁场，接收机所探测的数据是异常数据，不可利用。但探测人员在探测时是无法知道地下管线的分布情况，也就无法判断所测的数据是否可靠。目前该功能只有个别管线探测仪具备。

3 深度测量

深度测量关键指标主要为：有效探测深度、深度测量数据的精度

3.1 发射机的输出的功率与输出电流值

接收机在管线探测点处所接收的电流信号越稳定越大，探测的有效深度就越大，而电流输出的大小又取决于发射机输出的功率大小，输出功率越大，输出的电流信号就越强。

3.2 接收机的天线结构

管线探测仪的探测精度受控于探测环境的物理场变化影响，故深度测量精度是受环境中物理场的分布所决定的。但随着探测技术的发展，人们在仪器天线的数量及类型上进行了不断的改进，从早期的单铁心天线结构到现在的空心天线＋三轴空心天线结构。空心天线的灵敏度高，对信号的还原能力强，相较于铁心天线，受环境背景噪声的影响小；三轴天线结构，可以减少因操作不当造成设备没有摆放正确位置时造成的测量结果失真。近几年新出的管线探测仪在测深精度上比早期的管线探测仪高得多。

线圈结构布置如图1所示。

配置为多天线结构线圈的管线探测仪通过B+E和F+ C进行峰值定位，通过A、D进行谷值定位，通过B-E 和 F-C两次差分计算得到直读深度；配置位水平双天线结构的管线探测仪1和3进行峰值定位，通过2进行谷值定位，通过1和3的一次差值计算得到直读深度。显然，配置为多天线结构线圈的管线探测仪精准度要更高。

4 结语

以上分析表明，不同型号的管线探测设备，其性能可存在有较大的差异，性能的优劣，取决于某几项关键技术指标和设备的构造。管线探测设备的性能往往是决定现场检测工程是否正常实施的重要因素。工程人员需要对设备有充分的了解，在选择及应用设备过程中，事半功倍。