[发明专利]空间矢量法地下金属管线位置探测方法及装置

说明书

技术领域

本发明提供一种空间矢量法地下金属管线位置探测方法及装置，属于金属管线探测技术领域。

背景技术

金属管线或电缆(电缆的金属护层及导电芯线相当于金属管线)一般敷设于地下，当需要对其工程施工时，如对电缆的割接或故障修复、管道的开口及维护等，需要探测其敷设位置，当需要对一定区域进行地面开挖前，亦需要事先探测地面下的金属管线电缆，标定其位置和深度，以免在地面开挖中造成其损坏。针对上述问题，现有的技术方案有：

1)传统的金属管线探测技术，一般是通过信号发生器向金属管线发送某一种频率的音频电流信号，金属管线向外辐射同频磁场，由接收机的传感线圈感应磁场信号，放大后经耳机或表头输出，通过判断信号幅值的大小来判断金属管线的位置，根据传感线圈放置方向的不同，有音峰法和音谷法之区别。使用音峰法时，线圈垂直于金属管线，平行于地面，金属管线正上方时信号最强，两侧减弱；使用音谷法时，线圈垂直于金属管线，也垂直于地面，金属管线正上方时信号最弱，两侧一定位置信号最强。这两种方法均不能直接表示出金属管线的位置，而必须靠操作者通过分析信号幅值的变化规律来判断金属管线的位置。探测效率低、工作强度高(尤其在金属管线复杂地区和嘈杂环境中)、而且对操作者的经验有较高要求。

2)公告日为2007年9月12日、公告号为CN100337127C的中国专利中公开了一种“在金属管线探测中直观指示金属管线位置的方法及其装置”，通过两个成一定角度排列的传感线圈，感应发射机加在金属管线上的交流电流产生的磁场辐射，两个线圈感应到的信号分别放大、滤波，再分别进行AD转换，AD转换后的数据进行傅里叶分析，解算出两个磁场信号的水平和垂直分量的幅值和相位，根据两分量是同相还是反相来判断金属管线处于传感线圈的左侧还是右侧，并由指示器进行明确的指示。这种方法采用数字化处理，能直观指示金属管线的左右方向，在很大程度上解决了传统方法和装置的不足，但仍需要在探测过程中不断将接收传感器左右移动横切金属管线，才能根据左右方向指示找到金属管线的准确位置，不能直接指示金属管线的具体位置。

3)传统的金属管线测深方法，为60％法(或80％法)测深和45°法测深。

60％法深度测量：传感线圈水平放置，首先用音峰法找到信号幅值最强的点，记下幅值数，然后左右水平移动传感器，找到左右两侧信号幅值减弱到最大幅值60％的点，则两点之间的距离等于金属管线深度的2倍。

80％法深度测量：同60％法类似，区别在于需找到左右两侧信号幅值减弱到最大幅值80％的点，两点之间的距离等于金属管线深度。

45°法深度测量：在金属管线两侧，分别反方向调整传感线圈方向，使传感器轴线与地面成45°夹角，横切路径，在两侧分别找到信号幅值最弱的点，则两点之间的距离为金属管线埋设深度的2倍。

传统方法尤其是60％法(或80％法)的优点是比较精确，易于排除临近金属管线的干扰，但缺点是操作比较繁琐。

4)改进的测深方法：使用两个上下间隔一定距离排列的水平线圈，下线圈感应到的信号大于上线圈，根据两线圈感应到的信号差异和两者的距离，能够计算出金属管线和下线圈间的距离(即深度)。此方法的优点：操作简便，当探测线圈位于金属管线正上方时，即可以按键指令探测仪自动计算深度；缺点是：只有当探测线圈位于金属管线正上方时此公式才有效，从而不能实时测深；在深度较小时尚满足要求，随深度的增加误差急剧上升。若需提高精度，需大幅度提高测量精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、可以实时指示金属管线位置、深度和走向的空间矢量法地下金属管线位置探测方法及装置。其技术方案为：

一种空间矢量法地下金属管线位置探测方法，包括可移动式信号接收装置，其特征在于采用以下步骤：

1)地下金属管线因被主动施加交流信号而辐射同频率交流磁场，或者地下金属管线因自身承载交流电流而主动辐射，或者因感应外部交流磁场而造成二次辐射；

2)由信号接收装置中的两个间隔一定距离且水平排列的磁场传感器组，感应金属管线辐射出的磁场信号；

3)信号接收装置将两磁场传感器组感应到的磁场信号分别进行信号调理，包括放大、混频、滤波和信号切换环节；

4)将调理过的模拟信号进行模数转换，转变为数字信号；

5)将经过模数转换后的数字信号送入数字信号处理环节，经过反演和运算得到待测金属管线的敷设信息；

6)计算结果由人机界面进行显示。