HDGX地下金屬管線探測(cè)儀電纜探測(cè)的信號(hào)發(fā)射方法

電纜路徑探測(cè)和唯一性鑒別在金屬管線探測(cè)中占有重要地位，相比于金屬管道的單一連續(xù)金屬結(jié)構(gòu)，電纜由數(shù)根芯線和金屬鎧裝構(gòu)成，結(jié)構(gòu)和用途的差異造成了探測(cè)時(shí)的信號(hào)施加方式的差異，不同的接法將會(huì)產(chǎn)生不同的電磁場(chǎng)，探測(cè)效果也有所區(qū)別，因此本章對(duì)電纜探測(cè)的信號(hào)發(fā)射方式進(jìn)行單獨(dú)描述。

一、停運(yùn)電纜的信號(hào)發(fā)射方法

1、基本接線方法：芯線-大地接法

芯線-大地接法是對(duì)離線電纜（退出運(yùn)行的不帶電電纜）進(jìn)行路徑探測(cè)和鑒別的最佳接線方式，可以充分發(fā)揮儀器的功能，并能最大程度地抗干擾，如下圖所示：

圖3-1-1 芯線－大地接線法

將電纜金屬護(hù)層兩端的接地線均解開(kāi)，低壓電纜的零線和地線的接地也應(yīng)解開(kāi)，將發(fā)射機(jī)的紅色鱷魚夾夾一條完好芯線，黑色鱷魚夾夾在打入地下的接地釬上。在電纜的對(duì)端，對(duì)應(yīng)芯線接打入地下的接地釬。

注意：盡量使用接地釬，而不要直接用接地網(wǎng)！至少在電纜的對(duì)端必須用接地釬，接地釬還需要離開(kāi)接地網(wǎng)一段距離，否則會(huì)在其他電纜上造成地線回流，影響探測(cè)效果。

電流自發(fā)射機(jī)流經(jīng)芯線，在電纜對(duì)端進(jìn)入大地，流回近端返回發(fā)射機(jī)。這種接法在地面探測(cè)時(shí)接收機(jī)可以感應(yīng)到很強(qiáng)的信號(hào)，信號(hào)特性比較明確，可以充分利用儀器的防誤跟蹤功能；信號(hào)在絕緣良好的芯線上流過(guò)，不會(huì)流到鄰近管線上，尤其不會(huì)流到交叉的金屬管道上，最適于在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行路徑查找。另外由于電纜接地，流經(jīng)電纜的信號(hào)電壓很低，不容易對(duì)鄰線產(chǎn)生電容耦合，減少干擾。

由于存在芯線和大地之間的分布電容，隨距離的增加，電流會(huì)逐漸減小。但若接地良好，電容電流很小，可以不予考慮。

這種方法的缺點(diǎn)是需要將電纜兩端的接地線全部解開(kāi),略顯繁瑣。

2、護(hù)層－大地接法：

圖3-1-2 護(hù)層－大地接線法

如上圖所示，將電纜近端的護(hù)層接地線解開(kāi)，低壓電纜的零線和地線的接地也應(yīng)解開(kāi)，對(duì)端的電纜護(hù)層保持接地，信號(hào)加在護(hù)層和接地釬之間（不可使用接地網(wǎng)），電纜相線保持懸空。電流自發(fā)射機(jī)流經(jīng)護(hù)層，在電纜對(duì)端進(jìn)入大地，流回近端返回發(fā)射機(jī)。這種接法不存在屏蔽，因而在地面上產(chǎn)生的信號(hào)最強(qiáng)，信號(hào)特性也比較明確。同樣，由于護(hù)層－大地分布電容的存在，信號(hào)會(huì)自近向遠(yuǎn)逐漸衰減。

潛在的問(wèn)題：護(hù)層外部的絕緣層若有破損，部分電流將由破損點(diǎn)流入大地，造成破損點(diǎn)后的電流突然減小，減小幅度與破損點(diǎn)的接地電阻有關(guān)。

3、相線－護(hù)層接法：

圖3-1-3 相線－護(hù)層接法

如上圖所示，發(fā)射信號(hào)加在電纜一相和護(hù)層之間，對(duì)端相線和護(hù)層短路，護(hù)層兩端保持接地。輸出方式：直連輸出、輻射感應(yīng)、卡鉗耦合（選配）。

輸出頻率：640Hz（復(fù)合頻率）、1280Hz（復(fù)合頻率）、10kHz、33kHz、83kHz。

輸出功率：最大10W，10檔可調(diào)，自動(dòng)阻抗匹配。

直連輸出電壓：最高150Vpp。

過(guò)載和短路保護(hù)。

人機(jī)界面：128×64點(diǎn)陣液晶顯示器。

內(nèi)置電池：4節(jié)18650鋰離子電池，標(biāo)稱7.4V，6.8Ah。

接收機(jī)：

輸入方式：內(nèi)置接收線圈、接收卡鉗(選配)、聽(tīng)診器(選配)、查障A字架(選配)。

接收頻率：

主動(dòng)探測(cè)頻率：640Hz、1280Hz、10kHz、33kHz、83kHz。

工頻被動(dòng)探測(cè)頻率：50Hz/60Hz和250Hz/300Hz(用戶可配置)。

射頻被動(dòng)探測(cè)頻段：中心頻率分別為10kHz、33kHz、83kHz。

管線探測(cè)模式：寬峰法、窄峰法、音谷法。

電纜鑒別模式：接收卡鉗(選配)智能鑒別和電流測(cè)量、聽(tīng)診器(選配)鑒別。

人機(jī)界面：320×240點(diǎn)陣液晶顯示器。

內(nèi)置電池：2節(jié)18650鋰離子電池，標(biāo)稱7.4V，3.4Ah。

如果是單條電纜敷設(shè)，信號(hào)自發(fā)射機(jī)流經(jīng)芯線，再經(jīng)護(hù)層和大地兩個(gè)回路返回。因?yàn)樽o(hù)層（鎧裝及銅屏蔽層）由連續(xù)金屬組成，電阻很??；大地回路由于存在兩端接地電阻，再加土壤電阻，總阻值較大，故大部分電流將通過(guò)護(hù)層返回，少部分電流通過(guò)大地返回。由于芯線電流和護(hù)層電流反向，能在外部一定距離產(chǎn)生磁場(chǎng)信號(hào)的有效電流為其差，數(shù)值等于通過(guò)大地返回的電阻電流。另外由于芯線－護(hù)層回路和護(hù)層－大地回路存在互感，通過(guò)電磁感應(yīng)也能夠在護(hù)層－大地回路產(chǎn)生感生電流。綜合效果為有效電流等于大地回路的電阻電流和感應(yīng)電流的矢量和（兩者存在相位差）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況的不同，有效電流可能會(huì)占總注入電流的百分之幾到百分之十幾。

如果存在同路徑敷設(shè)（兩端位置

均相同）的其他電纜，則返回電流主要被幾條電纜的護(hù)層分流，例如三條電纜同路徑，則三條電纜的護(hù)層返回電流各占1/3。有效電流正向，占注入值的2/3，鄰線電流反向，占1/3。如右圖所示。 圖3-1-4 并行電纜的分流效果

相線－護(hù)層法的優(yōu)點(diǎn)在于接線簡(jiǎn)單，不需要解開(kāi)接地線。缺點(diǎn)是當(dāng)多條電纜同路徑敷設(shè)時(shí)，各條電纜信號(hào)相差不大，僅靠信號(hào)幅值有時(shí)難以區(qū)分；當(dāng)單線敷設(shè)時(shí)，有效電流大幅減少，信號(hào)較弱，而且有效電流中含有感應(yīng)電流成分，目標(biāo)電纜和鄰近管線的感應(yīng)信號(hào)相位相同，在使用復(fù)合頻率探測(cè)時(shí)，有可能無(wú)法根據(jù)電流方向排除鄰線干擾。

4、相間接法：

圖3-1-5 相間接法

如上圖所示，發(fā)射信號(hào)加在電纜兩相之間，電纜的對(duì)端兩相線短路。兩相在電纜內(nèi)部扭絞，其電流值相同且方向相反。由于兩相線雖相距很近，但仍有一定間隔，故兩相線和接收機(jī)線圈之間的距離會(huì)有微小差異，兩相線在此處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反，但強(qiáng)度因距離的差異而不會(huì)完全相同，雖大部分相互抵消，但仍有小部分殘余，金屬護(hù)層的屏蔽作用會(huì)將其進(jìn)一步削弱，最后的剩余信號(hào)方能被接收。因?yàn)榕そg的原因，信號(hào)會(huì)沿電纜路徑有周期性的幅值和方向的變化。

在一個(gè)扭絞周期內(nèi)，對(duì)外輻射的磁通因方向連續(xù)變化360°而相互抵消，故不會(huì)在護(hù)層－大地回路產(chǎn)生感應(yīng)電流。

由于有效信號(hào)很小，使用高頻信號(hào)將比低頻信號(hào)更易于探測(cè)。相間接法無(wú)法使用接收機(jī)的電流方向測(cè)量功能排除鄰線干擾。

5、發(fā)射頻率的選擇：

對(duì)于一般電纜的探測(cè)，除非采用相間接法，均推薦使用開(kāi)機(jī)默認(rèn)的1280Hz頻率。其頻率較低，傳播距離長(zhǎng)，且不容易感應(yīng)到其他管線上；再者接收機(jī)對(duì)1280Hz信號(hào)的接收效果要強(qiáng)于640Hz，抗干擾能力較強(qiáng)，較易分辨。

對(duì)于長(zhǎng)距離電纜（長(zhǎng)于2-3km），如果使用1280Hz信號(hào)，在較長(zhǎng)距離處會(huì)有較大衰減，信號(hào)不易接收，相位也會(huì)發(fā)生偏移。故探測(cè)長(zhǎng)距離電纜推薦使用640Hz發(fā)射信號(hào)。

640Hz和1280Hz為復(fù)合頻率信號(hào)，接收機(jī)能夠進(jìn)行跟蹤正誤提示。

使用相間接法時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用高頻（10kHz、33kHz或83kHz）。