基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置及方法
2023-05-09 22:19:11
專利名稱：基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置及方法
技術領域：
本發明屬於電磁傳感技術領域，具體涉及一種基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置及方法。
背景技術：
地下管道、電纜在當今城市基本建設中得到了極其廣泛的應用，在國家的經濟發展和人民的生產生活中佔有極其重要位置。地下管道、電纜的分布探測是檢測和保護其安全運行的重要手段。地下管道分布探測技術的成功開發將起到確保地下管道、電纜安全運營，方便地下管道、電纜的驗收與檢修，同時能避免對地下管道、電纜的不必要破壞，大大減少因頻繁大修所引起的損失，防止施工過程中對地下管道、電纜的損害，大大節約了城市建設的資金和時間。 在已有的研究成果中，地下金屬管道探測大多採用發射機激勵管線，接收機感應接受的方法進行探測。在此方法中，發射機需要激勵金屬管道或電纜，必須與管道或電纜進行硬體連接，且要求發射機儘量靠近目標管線，工程量大，要求條件苛刻，甚至要定點開挖覆土才能實現，不便實施。此外還要求接收機不能距離發射機太近，以防發射機的直接幹擾，又造成了檢測實施的不便性。
發明內容
本發明提供了一種基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置及方法，可以在不開挖覆土、無需激勵、真正無接觸、不影響正常使用的情況下，通過直接檢測位於管道地表上方的傳感器電感變化即可方便準確的檢測地下管道的分布走向。為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現
一種基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置，用於測量地下金屬管道、線纜等的走向情況，其特點是，包含矩形空芯傳感器陣列、選通開關、電感測量儀及上位計算機；
所述的矩形空芯傳感器陣列由若干組在矩形空芯上繞制的長條形線圈組合而成，且每組長條形線圈的接線端經過選通開關與電感測量儀的輸入端相連；
所述的電感測量儀可以測量每組長條形線圈的電感值，通過數據線將電感值導入上位計算機進行分析。每組所述的長條形線圈長寬尺寸比例為2 10。每組所述的長條形線圈的繞線匝數介於3 200之間，且繞線的直徑在O. ImnTlOmm之間。一種利用權利要求I所述的探測裝置測量地下管道分布的方法，其特點是，該方法包含如下步驟
步驟I、在矩形空芯傳感器陣列周圍無物體時，通過控制選通開關，使電感測量儀依次測量每組長條形線圈的電感值，再通過數據線送入到上位計算機；步驟2、在探測位置上方固定矩形空芯傳感器陣列，要求將其水平放置，以此保證各組長條形線圈距地面高度相等；通過控制選通開關，使電感測量儀依次測量每組長條形線圈的電感值，再通過數據線送入上位計算機；
步驟3、上位計算機通過計算比較，確定周圍無物體和在探測位置上方時的電感變化值最大的一組長條形線圈，地下管道的走向即與該組線圈近似平行。本發明與現有技術相比具有以下優點
本發明實現了在不開挖覆土、無需激勵、真正無接觸、不影響正常使用的情況下，方便快速地確定地下金屬管道、電纜分布走向。相對現有技術而言，這一技術更實用、更方便、更易操作，是最具可行性的地下管線無損探測工 具之一。
圖I為本發明基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置的結構示意圖； 圖2為本發明矩形空芯傳感器陣列的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發明做進一步闡述。如圖I所示，一種基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置，用於測量地下金屬管道、線纜等的走向情況，其特徵在於，包含矩形空芯傳感器陣列I、選通開關2、電感測量儀3及上位計算機4 ；
所述的矩形空芯傳感器陣列I由4組在矩形空芯上繞制的長條形線圈11組合而成(參見圖2)，且每組長條形線圈11的接線端經過選通開關2與電感測量儀3的輸入端相連；所述的電感測量儀3可以測量每組長條形線圈11的電感值，通過數據線將電感值導入上位計算機4進行分析。每組所述的長條形線圈11長寬尺寸比例為2 10。每組所述的長條形線圈11的繞線匝數介於:Γ200之間，且繞線的直徑在O. ImnTlOmm 之間。一種利用上述的探測裝置測量地下管道分布的方法，包含如下步驟
步驟I、在矩形空芯傳感器陣列I周圍無物體時，通過控制選通開關2，使電感測量儀3依次測量每組長條形線圈11的電感值，再通過USB數據線送入到上位計算機4 ;
步驟2、在探測位置上方固定矩形空芯傳感器陣列1，要求將其水平放置，以此保證各組長條形線圈11距地面高度相等；通過控制選通開關2，使電感測量儀3依次測量每組長條形線圈11的電感值，再通過USB數據線送入上位計算機4;
步驟3、上位計算機4通過計算比較，確定周圍無物體和在探測位置上方時的電感變化值最大的一組長條形線圈11，地下管道的走向即與該組線圈近似平行。因為此時地下管道與線圈平行，對該線圈原有磁路的影響最大，導致該線圈的電感變化值也最大。綜上所述，本發明一種基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置及方法，可以在不開挖覆土、無需激勵、真正無接觸、不影響正常使用的情況下，通過直接檢測位於管道地表上方的傳感器電感變化即可方便準確的檢測地下管道的分布走向。儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置，用於測量地下金屬管道、線纜等的走向情況，其特徵在於，包含矩形空芯傳感器陣列(I)、選通開關(2)、電感測量儀(3)及上位計算機(4); 所述的矩形空芯傳感器陣列(I)由若干組在矩形空芯上繞制的長條形線圈(11)組合而成，且每組長條形線圈(11)的接線端經過選通開關(2 )與電感測量儀(3 )的輸入端相連； 所述的電感測量儀(3 )可以測量每組長條形線圈(11)的電感值，通過數據線將電感值導入上位計算機(4)進行分析。
2.根據權利要求I所述的基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置，其特徵在於，每組所述的長條形線圈(11)長寬尺寸比例為2 10。
3.根據權利要求I所述的基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置，其特徵在於，每組所述的長條形線圈(11)的繞線匝數介於:Γ200之間，且繞線的直徑在O.ImnTlOmm 之間。
4.一種利用權利要求I所述的探測裝置測量地下管道分布的方法，其特徵在於，該方法包含如下步驟 步驟I、在矩形空芯傳感器陣列(I)周圍無物體時，通過控制選通開關(2)，使電感測量儀(3)依次測量每組長條形線圈(11)的電感值，再通過數據線送入到上位計算機(4)； 步驟2、在探測位置上方固定矩形空芯傳感器陣列(1)，要求將其水平放置，以此保證各組長條形線圈(11)距地面高度相等；通過控制選通開關(2)，使電感測量儀(3)依次測量每組長條形線圈(11)的電感值，再通過數據線送入上位計算機(4)； 步驟3、上位計算機(4)通過計算比較，確定周圍無物體和在探測位置上方時的電感變化值最大的一組長條形線圈(11 )，地下管道的走向即與該組線圈近似平行。
全文摘要
本發明公開了一種基於矩形空芯傳感器陣列的地下管道分布探測裝置及方法，用於測量地下金屬管道、線纜等的走向情況，該裝置包含矩形空芯傳感器陣列、選通開關、電感測量儀及上位計算機；矩形空芯傳感器陣列由若干組在矩形空芯上繞制的長條形線圈組合而成，且每組長條形線圈的接線端經過選通開關與電感測量儀的輸入端相連；電感測量儀可以測量每組長條形線圈的電感值，通過數據線將電感值導入上位計算機進行分析。該發明可以在不開挖覆土、無需激勵、真正無接觸、不影響正常使用的情況下，通過直接檢測位於管道地表上方的傳感器電感變化即可方便準確的檢測地下管道的分布走向。
文檔編號G01V3/11GK102721981SQ20121023239
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者尹武良, 李安陽 申請人:上海海事大學