一種基于感應(yīng)原理的城市地下管道檢查孔定位系統(tǒng)
ex不含有用信號且遠遠大于eR。比較(2)、(3)兩式有:
當σl時,式(5)中的積分部分也小于1。實驗中取頻率為20kHz時,即使將D1減少到7~8cm,式(5)所表示的比值也只能在0.8%左右。
可以通過增加一個同軸且繞向相反的補償線圈B來抵消直耦信號的影響。為了達到這個目的,由式(2)可知,發(fā)射線圈和補償線圈的匝數(shù)及位置應(yīng)該滿足:
通常情況下,地下管道中介質(zhì)的實際電導(dǎo)率非常小。為了提高檢測信號的信噪比,可以適當增加接收線圈的匝數(shù),但過多的匝數(shù)會增加線圈的尺寸并降低檢測的靈敏度。同時適當增加線圈的截面積也是提高信號信噪比的一個辦法,但是也要受到幾何因子理論中“線圈的尺寸要大大小于它們之間的距離”這一假設(shè)的限制。
2 檢測電路設(shè)計
整個系統(tǒng)分為地上和地下兩部分,其基本組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。兩大部分之間通過電纜相連接。地下部分中包括裝有線圈的探頭以及分別屏蔽在兩個金屬盒中的發(fā)射電路和接收電路。地下部分的所有裝置全部固定安裝在一節(jié)經(jīng)過防水處理的直徑為8cm左右的聚氯乙稀管內(nèi)。為了防止對探頭檢測過程的干擾,設(shè)計時應(yīng)該充分考慮地下部分的電路及導(dǎo)線的固定和屏蔽問題。
2.1 發(fā)射電路
發(fā)射電路的主要功能是產(chǎn)生具有足夠功率的20kHz的正弦激勵信號,同時要引出一路參考信號至接收電路,作為模擬開關(guān)的觸發(fā)控制。由于輸出功率較大,發(fā)射電路中必須解決其散熱問題。
2.2 接收電路
盡管經(jīng)過補償線圈的抵消作用,接收信號中仍包含有較大的直接耦合部分。由于該部分電勢在檢測結(jié)果中一般保持不變且具有π/2相滯后的特征,所以探頭周圍介質(zhì)電導(dǎo)率的變化就會由實際接收信號中的相位移變化體現(xiàn)出來。
接收電路中模擬開關(guān)的主要功能是用來檢測接收信號的相位移。來自發(fā)射電路的同頻率的參考信號作為模擬開關(guān)的觸發(fā)控制,通過模擬開關(guān)的接收信號部分后再經(jīng)過低通濾波器濾去交流分量,得到的電壓信號就是一個和輸入信號相角相關(guān)的量,實際上也是一個與介質(zhì)導(dǎo)電率σ相關(guān)的量。適當調(diào)節(jié)參考信號的相位,可以得到較高的檢測靈敏度。
2.3 地上部分
檢測信號通過信號電纜到達地面后,首先需要濾掉傳輸過程中所帶來的噪音。檢測信號輸入通道的增益和零點可以分別進行連續(xù)調(diào)節(jié),以便適應(yīng)不同的地下管道及環(huán)境。
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