專利名稱：空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，屬于金屬管線探測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬管線或電纜(電纜的金屬護(hù)層及導(dǎo)電芯線相當(dāng)于金屬管線)一般敷設(shè)于地下，當(dāng)需要對其工程施工時，如對電纜的割接或故障修復(fù)、管道的開口及維護(hù)等，需要探測其敷設(shè)位置，當(dāng)需要對一定區(qū)域進(jìn)行地面開挖前，亦需要事先探測地面下的金屬管線電纜，標(biāo)定其位置和深度，以免在地面開挖中造成其損壞。針對上述問題，現(xiàn)有的技術(shù)方案有I)傳統(tǒng)的金屬管線探測技術(shù)，一般是通過信號發(fā)生器向金屬管線發(fā)送某一種頻率的音頻電流信號，金屬管線向外輻射同頻磁場，由接收機(jī)的傳感線圈感應(yīng)磁場信號，放大后經(jīng)耳機(jī)或表頭輸出，通過判斷信號幅值的大小來判斷金屬管線的位置，根據(jù)傳感線圈放置方向的不同，有音峰法和音谷法之區(qū)別。使用音峰法時，線圈垂直于金屬管線，平行于地面，金屬管線正上方時信號最強(qiáng)，兩側(cè)減弱；使用音谷法時，線圈垂直于金屬管線，也垂直于地面，金屬管線正上方時信號最弱，兩側(cè)一定位置信號最強(qiáng)。這兩種方法均不能直接表示出金屬管線的位置，而必須靠操作者通過分析信號幅值的變化規(guī)律來判斷金屬管線的位置。探測效率低、工作強(qiáng)度高(尤其在金屬管線復(fù)雜地區(qū)和嘈雜環(huán)境中)、而且對操作者的經(jīng)驗(yàn)有較高要求。2)公告日為2007年9月12日、公告號為CN100337127C的中國專利中公開了一種“在金屬管線探測中直觀指示金屬管線位置的方法及其裝置”，通過兩個成一定角度排列的傳感線圈，感應(yīng)發(fā)射機(jī)加在金屬管線上的交流電流產(chǎn)生的磁場輻射，兩個線圈感應(yīng)到的信號分別放大、濾波，再分別進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉分析，解算出兩個磁場信號的水平和垂直分量的幅值和相位，根據(jù)兩分量是同相還是反相來判斷金屬管線處于傳感線圈的左側(cè)還是右側(cè)，并由指示器進(jìn)行明確的指示。這種方法采用數(shù)字化處理，能直觀指示金屬管線的左右方向，在很大程度上解決了傳統(tǒng)方法和裝置的不足，但仍需要在探測過程中不斷將接收傳感器左右移動橫切金屬管線，才能根據(jù)左右方向指示找到金屬管線的準(zhǔn)確位置，不能直接指示金屬管線的具體位置。3)傳統(tǒng)的金屬管線測深方法，為60%法(或80%法)測深和45°法測深。60%法深度測量傳感線圈水平放置，首先用音峰法找到信號幅值最強(qiáng)的點(diǎn)，記下幅值數(shù)，然后左右水平移動傳感器，找到左右兩側(cè)信號幅值減弱到最大幅值60%的點(diǎn)，則兩點(diǎn)之間的距離等于金屬管線深度的2倍。80%法深度測量同60%法類似，區(qū)別在于需找到左右兩側(cè)信號幅值減弱到最大幅值80%的點(diǎn)，兩點(diǎn)之間的距離等于金屬管線深度。45°法深度測量在金屬管線兩側(cè)，分別反方向調(diào)整傳感線圈方向，使傳感器軸線與地面成45°夾角，橫切路徑，在兩側(cè)分別找到信號幅值最弱的點(diǎn)，則兩點(diǎn)之間的距離為金屬管線埋設(shè)深度的2倍。[0009]傳統(tǒng)方法尤其是60%法(或80%法)的優(yōu)點(diǎn)是比較精確，易于排除臨近金屬管線的干擾，但缺點(diǎn)是操作比較繁瑣。4)改進(jìn)的測深方法使用兩個上下間隔一定距離排列的水平線圈，下線圈感應(yīng)到的信號大于上線圈，根據(jù)兩線圈感應(yīng)到的信號差異和兩者的距離，能夠計(jì)算出金屬管線和下線圈間的距離(即深度)。此方法的優(yōu)點(diǎn)操作簡便，當(dāng)探測線圈位于金屬管線正上方時，即可以按鍵指令探測儀自動計(jì)算深度；缺點(diǎn)是只有當(dāng)探測線圈位于金屬管線正上方時此公式才有效，從而不能實(shí)時測深；在深度較小時尚滿足要求，隨深度的增加誤差急劇上升。若需提聞精度，需大幅度提聞測量精度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能克服上述缺陷、可以實(shí)時指示金屬管線位置、深度和走向的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置。其技術(shù)方案為一種空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，其特征在于包括間隔0. l-2m且水平排列的兩個磁場傳感器組、信號調(diào)理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、中央處理單元和人機(jī)界面，其中兩個磁場傳感器組分別設(shè)置在連桿的兩端，每個磁場傳感器組的輸出端分別經(jīng)信號調(diào)理單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器接中央處理單元，中央處理單元與人機(jī)界面連接。所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，每個磁場傳感器組內(nèi)包含兩個相互正交排列的磁場傳感器，兩個磁場傳感器的軸線分別與X、Y軸重合或平行，其中X軸為兩個磁場傳感器組的連線、且與地面水平，Y軸垂直于地面。所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，每個磁場傳感器組內(nèi)包含三個相互正交排列的磁場傳感器。所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，磁場傳感器采用線圈、巨磁阻磁場傳感器、光纖磁場傳感器或納米磁場傳感器。所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，信號調(diào)理單元包含信號放大器、混頻器、濾波器和信號切換器，其中磁場傳感器的輸出端經(jīng)信號放大器分別接信號切換器和混頻器，混頻器的輸出端接信號切換器，信號切換器的輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用多通道E -A型A/D轉(zhuǎn)換器。其工作原理為兩個磁場傳感器組感應(yīng)金屬管線福射出的磁場信號，并將信號輸出到信號調(diào)理單元進(jìn)行放大、混頻、濾波和信號切換，然后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號輸出到中央處理單元進(jìn)行反演和運(yùn)算，最后由人機(jī)界面進(jìn)行顯示。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是I、對金屬管線深度的測量更為精確若需要達(dá)到和已有方法相同的測深精度，對采集原始信號的精度要求降低，從而能夠簡化設(shè)計(jì)、降低工藝要求，簡化調(diào)試過程，降低成本；或在不改變采集精度的情況下，達(dá)到比已有方法更高的測深精度。2、在測深時無須要求裝置必須位于金屬管線正上方，能夠?qū)崟r測量和直觀顯示金屬管線的位置。

[0022]圖I是本實(shí)用新型裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的工作原理框圖。圖3是本實(shí)用新型裝置中磁場傳感器組另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、磁場傳感器組2、磁場傳感器3、基座4、連桿5、LED指示器6、殼體7、撐桿8、人機(jī)界面9、中央處理單元10、模數(shù)轉(zhuǎn)換器11、信號放大器12、混頻器13、濾波器14、信號切換器15、時鐘模塊具體實(shí)施方式
在圖I 2所示的實(shí)施例中兩個磁場傳感器組I間隔Im且水平排列。每個磁場傳感器組I均包括一個基座3和兩個設(shè)置在基座3上、且相互正交排列的磁場傳感器2，兩個磁場傳感器組I經(jīng)設(shè)有LED指示器5的連桿4與殼體6固定連接，人機(jī)界面8經(jīng)撐桿7安裝在殼體6的上方；殼體6內(nèi)安裝有中央處理單兀9、模數(shù)轉(zhuǎn)換器10、信號放大器11、混頻器12、濾波器13、信號切換器14和時鐘模塊15,其中每個磁場傳感器2均由安裝于基座3相對兩側(cè)的2個空心線圈串聯(lián)而成，用于分別檢測磁場的X軸、Y軸分量，模數(shù)轉(zhuǎn)換器10采用多通道E -A型A/D轉(zhuǎn)換器，兩個磁場傳感器組I中每個磁場傳感器2的輸出端均對應(yīng)經(jīng)信號放大器11分別接信號切換器14和混頻器12，混頻器12的輸出端接信號切換器14，信號切換器14經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器10接中央處理單元9的輸入端。在圖3所示的實(shí)施例中每個磁場傳感器組I均包括一個基座3和三個設(shè)置在基座3上、且相互正交排列的磁場傳感器2，每個磁場傳感器2均由安裝于基座3相對兩側(cè)的2個空心線圈串聯(lián)而成，用于分別檢測磁場的X軸、Y軸和Z軸分量。
權(quán)利要求1.一種空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，其特征在于包括間隔0. l-2m且水平排列的兩個磁場傳感器組(I)、信號調(diào)理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)、中央處理單元(9)和人機(jī)界面(8)，其中兩個磁場傳感器組(I)分別設(shè)置在連桿(4)的兩端，每個磁場傳感器組(I)的輸出端分別經(jīng)信號調(diào)理單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)接中央處理單元(9)，中央處理單元(9)與人機(jī)界面(8)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，其特征在于每個磁場傳感器組(I)內(nèi)包含兩個相互正交排列的磁場傳感器(2)，兩個磁場傳感器(2)的軸線分別與X、Y軸重合或平行，其中X軸為兩個磁場傳感器組的連線、且與地面水平，Y軸垂直于地面。
3.如權(quán)利要求I所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，其特征在于每個磁場傳感器組(I)內(nèi)包含三個相互正交排列的磁場傳感器(2)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，其特征在于磁場傳感器(2)采用線圈、巨磁阻磁場傳感器、光纖磁場傳感器或納米磁場傳感器。
5.如權(quán)利要求I所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，其特征在于信號調(diào)理單元包含信號放大器(11)、混頻器(12)、濾波器(13)和信號切換器(14)，其中磁場傳感器⑵的輸出端經(jīng)信號放大器(11)分別接信號切換器(14)和混頻器(12)，混頻器(12)的輸出端接信號切換器(14)，信號切換器(14)的輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器(10)。
6.如權(quán)利要求I所述的空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，其特征在于模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(10)采用多通道E -A型A/D轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種空間矢量法地下金屬管線位置探測裝置，其特征在于包括間隔0.1-2m且水平排列的兩個磁場傳感器組、信號調(diào)理單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、中央處理單元和人機(jī)界面，其中兩個磁場傳感器組分別設(shè)置在連桿的兩端，每個磁場傳感器組的輸出端分別經(jīng)信號調(diào)理單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換器接中央處理單元，中央處理單元與人機(jī)界面連接。本裝置由兩個磁場傳感器組感應(yīng)金屬管線輻射出的磁場信號，由信號調(diào)理單元對其進(jìn)行放大、混頻、濾波和信號切換，調(diào)理過的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后輸送到中央處理單元進(jìn)行反演和運(yùn)算，得到待測金屬管線的敷設(shè)信息，并在人機(jī)界面進(jìn)行顯示。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r測量和直觀顯示金屬管線的位置、深度和走向，操作簡單，精度高。
文檔編號G01V3/11GK202486328SQ201220120838
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者張波, 李義明, 李桂義, 楚龍?zhí)? 陳宗軍 申請人:淄博威特電氣有限公司