HDGX地下金属管线探测仪电缆探测的信号发射方法

电缆路径探测和唯一性鉴别在金属管线探测中占有重要地位，相比于金属管道的单一连续金属结构，电缆由数根芯线和金属铠装构成，结构和用途的差异造成了探测时的信号施加方式的差异，不同的接法将会产生不同的电磁场，探测效果也有所区别，因此本章对电缆探测的信号发射方式进行单独描述。

一、停运电缆的信号发射方法

1、基本接线方法：芯线-大地接法

芯线-大地接法是对离线电缆（退出运行的不带电电缆）进行路径探测和鉴别的最佳接线方式，可以充分发挥仪器的功能，并能最大程度地抗干扰，如下图所示：

图3-1-1 芯线－大地接线法

将电缆金属护层两端的接地线均解开，低压电缆的零线和地线的接地也应解开，将发射机的红色鳄鱼夹夹一条完好芯线，黑色鳄鱼夹夹在打入地下的接地钎上。在电缆的对端，对应芯线接打入地下的接地钎。

注意：尽量使用接地钎，而不要直接用接地网！至少在电缆的对端必须用接地钎，接地钎还需要离开接地网一段距离，否则会在其他电缆上造成地线回流，影响探测效果。

电流自发射机流经芯线，在电缆对端进入大地，流回近端返回发射机。这种接法在地面探测时接收机可以感应到很强的信号，信号特性比较明确，可以充分利用仪器的防误跟踪功能；信号在绝缘良好的芯线上流过，不会流到邻近管线上，尤其不会流到交叉的金属管道上，最适于在复杂环境下进行路径查找。另外由于电缆接地，流经电缆的信号电压很低，不容易对邻线产生电容耦合，减少干扰。

由于存在芯线和大地之间的分布电容，随距离的增加，电流会逐渐减小。但若接地良好，电容电流很小，可以不予考虑。

       这种方法的缺点是需要将电缆两端的接地线全部解开,略显繁琐。

2、护层－大地接法：

图3-1-2 护层－大地接线法

      如上图所示，将电缆近端的护层接地线解开，低压电缆的零线和地线的接地也应解开，对端的电缆护层保持接地，信号加在护层和接地钎之间（不可使用接地网），电缆相线保持悬空。电流自发射机流经护层，在电缆对端进入大地，流回近端返回发射机。这种接法不存在屏蔽，因而在地面上产生的信号最强，信号特性也比较明确。同样，由于护层－大地分布电容的存在，信号会自近向远逐渐衰减。

      潜在的问题：护层外部的绝缘层若有破损，部分电流将由破损点流入大地，造成破损点后的电流突然减小，减小幅度与破损点的接地电阻有关。

3、相线－护层接法：

图3-1-3 相线－护层接法

如上图所示，发射信号加在电缆一相和护层之间，对端相线和护层短路，护层两端保持接地。输出方式：直连输出、辐射感应、卡钳耦合（选配）。

输出频率：640Hz（复合频率）、1280Hz（复合频率）、10kHz、33kHz、83kHz。

输出功率：最大10W，10档可调，自动阻抗匹配。

直连输出电压：最高150Vpp。

过载和短路保护。

人机界面：128×64点阵液晶显示器。

内置电池：4节18650锂离子电池，标称7.4V，6.8Ah。

接收机：

输入方式：内置接收线圈、接收卡钳(选配)、听诊器(选配)、查障A字架(选配)。

接收频率：

主动探测频率：640Hz、1280Hz、10kHz、33kHz、83kHz。

工频被动探测频率：50Hz/60Hz和250Hz/300Hz(用户可配置)。

射频被动探测频段：中心频率分别为10kHz、33kHz、83kHz。

管线探测模式：宽峰法、窄峰法、音谷法。

电缆鉴别模式：接收卡钳(选配)智能鉴别和电流测量、听诊器(选配)鉴别。

人机界面：320×240点阵液晶显示器。

内置电池：2节18650锂离子电池，标称7.4V，3.4Ah。

如果是单条电缆敷设，信号自发射机流经芯线，再经护层和大地两个回路返回。因为护层（铠装及铜屏蔽层）由连续金属组成，电阻很小；大地回路由于存在两端接地电阻，再加土壤电阻，总阻值较大，故大部分电流将通过护层返回，少部分电流通过大地返回。由于芯线电流和护层电流反向，能在外部一定距离产生磁场信号的有效电流为其差，数值等于通过大地返回的电阻电流。另外由于芯线－护层回路和护层－大地回路存在互感，通过电磁感应也能够在护层－大地回路产生感生电流。综合效果为有效电流等于大地回路的电阻电流和感应电流的矢量和（两者存在相位差）。根据现场情况的不同，有效电流可能会占总注入电流的百分之几到百分之十几。

如果存在同路径敷设（两端位置

均相同）的其他电缆，则返回电流主要被几条电缆的护层分流，例如三条电缆同路径，则三条电缆的护层返回电流各占1/3。有效电流正向，占注入值的2/3，邻线电流反向，占1/3。如右图所示。                           图3-1-4 并行电缆的分流效果

相线－护层法的优点在于接线简单，不需要解开接地线。缺点是当多条电缆同路径敷设时，各条电缆信号相差不大，仅靠信号幅值有时难以区分；当单线敷设时，有效电流大幅减少，信号较弱，而且有效电流中含有感应电流成分，目标电缆和邻近管线的感应信号相位相同，在使用复合频率探测时，有可能无法根据电流方向排除邻线干扰。

 

4、相间接法：

图3-1-5 相间接法

如上图所示，发射信号加在电缆两相之间，电缆的对端两相线短路。两相在电缆内部扭绞，其电流值相同且方向相反。由于两相线虽相距很近，但仍有一定间隔，故两相线和接收机线圈之间的距离会有微小差异，两相线在此处产生的磁场方向相反，但强度因距离的差异而不会完全相同，虽大部分相互抵消，但仍有小部分残余，金属护层的屏蔽作用会将其进一步削弱，最后的剩余信号方能被接收。因为扭绞的原因，信号会沿电缆路径有周期性的幅值和方向的变化。

在一个扭绞周期内，对外辐射的磁通因方向连续变化360°而相互抵消，故不会在护层－大地回路产生感应电流。

由于有效信号很小，使用高频信号将比低频信号更易于探测。相间接法无法使用接收机的电流方向测量功能排除邻线干扰。

5、发射频率的选择：

对于一般电缆的探测，除非采用相间接法，均推荐使用开机默认的1280Hz频率。其频率较低，传播距离长，且不容易感应到其他管线上；再者接收机对1280Hz信号的接收效果要强于640Hz，抗干扰能力较强，较易分辨。

对于长距离电缆（长于2-3km），如果使用1280Hz信号，在较长距离处会有较大衰减，信号不易接收，相位也会发生偏移。故探测长距离电缆推荐使用640Hz发射信号。

640Hz和1280Hz为复合频率信号，接收机能够进行跟踪正误提示。

使用相间接法时，应优先采用高频（10kHz、33kHz或83kHz）。