CN107203008A - 一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统及方法，其系统包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈均为重叠回线的圆形线圈，所述第四线圈为圆形的接收线圈，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈互不重叠的分布在同一平面内，且所述第一线圈、第二线圈和第三线圈的圆心分别位于预设等边三角形的三个顶点上，所述第四线圈平行位于所述第三线圈的上方。本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统结构简单，使用本发明的系统进行金属管道检测时可以克服仪器的功率和地形的干扰，同时在超过一定的深度时可以保证定位精度。

Description

一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统及方法
技术领域
本发明涉及埋地深度大的金属管道的定位检测技术，具体涉及一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统及方法。
背景技术
目前，随着水平定向钻等新铺管技术的广泛应用，长距离大型集输管道的埋深不断增大，尤其在一些穿越地形的位置如河流、山脉等。常规金属管道定位的检测方式通常采用电磁法，但是这种方法受限于仪器的功率和地形，在超过一定的深度时，定位的精度不高，不能满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统及方法，可以克服仪器的功率和地形的干扰，同时在超过一定的深度时可以保证定位精度。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统，包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈均为重叠回线的圆形线圈，所述第四线圈为圆形的接收线圈，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈互不重叠的分布在同一平面内，且所述第一线圈、第二线圈和第三线圈的圆心分别位于预设等边三角形的三个顶点上，所述第四线圈平行位于所述第三线圈的上方。
本发明的有益效果是：本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统结构简单，使用本发明的系统进行金属管道检测时可以克服仪器的功率和地形的干扰，同时在超过一定的深度时可以保证定位精度。
基于上述一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统，本发明还提供一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法。
一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法，利用上述所述的一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统进行检测，包括以下步骤，
S1，根据金属管道预设的方位及埋深设计待检测的测线，并在测线上布置测点；
S2，将第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈沿着测线移动，分别记录第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈在每个测点上的电磁响应信号；
S3，将每条测线不同测点作为时间道，并分别绘制第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈在相同时间道的电磁感应信号曲线；
S4，根据第一线圈、第二线圈和第三线圈的电磁感应信号曲线的差异确定金属管道中心线的位置，并基于瞬变电磁法的原理且根据第三线圈和第四线圈的电磁感应信号曲线的差异确定中心线的埋深。
本发明的有益效果是：本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法利用在人工激励电磁场下的电磁响应特征，通过对不同线圈之间的响应特征分析，来确定大深度埋深管道的位置；本发明的方法克服了现有电磁法在检测大深度埋地金属管道定位精度下降的问题，尤其是在穿越河流的管道检测中，常规的电磁法由于发射机功率限制，需要潜水员在水下作业；而新方法只需在河流上方检测，大大简化了检测过程，缩小了施工难度，且探测深度也大大加深，同时灵敏度也极大的提高。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括S5，
S5，根据确定的中心线和中心线的埋深，同时采用RTK法测定中心线的坐标，形成金属管道的定位图形。
进一步，所述测线的位置为，在预设方位及埋的深管道两侧±5m范围内，相邻两个测点的间距为1m。
进一步，预设等边三角形的中心与所述测线重合。
附图说明
图1为本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统的结构示意图；
图2为本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法的流程图；
图3为本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法中测线的示意图；
图4为本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法中电磁感应信号的曲线图；
图5为本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法中金属管道的定位示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、第一线圈，2、第二线圈，3、第三线圈，4、第四线圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统，包括第一线圈1、第二线圈2、第三线圈3和第四线圈4，所述第一线圈1、第二线圈2和第三线圈3均为重叠回线的圆形线圈，其中，重叠回线的圆形线圈具体为：外为发射线圈，内为接收线圈，所述第四线圈4为圆形的接收线圈，所述第一线圈1、第二线圈2和第三线圈3互不重叠的分布在同一平面内，且所述第一线圈1、第二线圈2和第三线圈3的圆心分别位于预设等边三角形的三个顶点上，也就是说预设等边三角形的中心(记录点)分别与第一线圈1、第二线圈2和第三线圈3的圆心之间的距离相等，且其连线互成120度的角，所述第四线圈4平行位于所述第三线圈3的上方，并与所述第三线圈3间隔一定的距离，例如可以间隔0.5米。
本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统结构简单，使用本发明的系统进行金属管道检测时可以克服仪器的功率和地形的干扰，同时在超过一定的深度时可以保证定位精度。
基于上述一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统，本发明还提供一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法。
如图2所示，一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法，利用上述所述的一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统进行检测，包括以下步骤，
S1，根据金属管道预设的方位及埋深设计待检测的测线，并在测线上布置测点；具体的：查看分析待测区域内已有的的金属管道文件，确定金属管道的大体方位及埋深，设计合理的测线，测线的位置位于管道两侧±5m范围内，测点的间距为1m。测线的布置如图3。
S2，将第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈沿着测线移动，分别记录第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈在每个测点上的电磁响应信号；预设等边三角形的中心与所述测线重合；具体的：将第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈按图1所示的结构安装好，探测时，使预设等边三角形的中心与所述测线重合，并使将第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈沿着测线同步移动，每个测点逐个测量；每次测量时，第一线圈、第二线圈、第三线圈的发射线圈均激发相同的电磁场，第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的接收线圈接收管道的电磁响应信号。
S3，将每条测线不同测点作为时间道，并分别绘制第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈在相同时间道的电磁感应信号曲线；具体的：分别提取第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的接收线圈接收的金属管道的电磁响应信号；每条测线不同测点形同时间道(t＝1000ms，1500ms,2000ms,2500ms,3000ms)的信号，形成金属管道的相同时间道的电磁感应信号曲线，如图4。
S4，根据第一线圈、第二线圈和第三线圈的电磁感应信号曲线的差异确定金属管道中心线的位置，并基于瞬变电磁法的原理且根据第三线圈和第四线圈的电磁感应信号曲线的差异确定中心线的埋深；具体的，如图3所示，随着测点逐渐向金属管道靠近，第一至第四线圈接收的感应信号逐渐增强，在记录点(预设等边三角形的中心)与管道的中心线重合时，第一线圈和第二线圈接收的电磁响应信号相等，在图4上表现为在x＝0处相交，此时第三线圈和第四线圈接收的电磁响应信号达到最大值，以此规律来判断金属管道的中心线位置；再根据第三线圈和第四线圈接收的电磁响应信号的最大值之差与瞬变电磁法的原理，计算金属管道的中心线的埋深。
本发明还包括S5，S5具体为：根据确定的中心线和中心线的埋深，同时采用RTK法测定中心线的坐标，形成金属管道的定位图形；具体的：根据检测数据的分析，确定金属管道的中心线的位置及埋深；同时采用RTK精确测定中心线的坐标，最终形成如图5的金属管道精确定位图纸。在示意图上选取合适的位置标记校验坑并进行挖掘验证，根据校验坑的实际情况提交最后的检测报告。
本发明的方法，通过采用瞬变电磁法的原理，通过记录不同埋深的金属管道在人工激励的电磁场下的不同的响应特征，将管道的位置与电磁场的变化结合起来。
本发明一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法利用在人工激励电磁场下的电磁响应特征，通过对不同线圈之间的响应特征分析，来确定大深度埋深管道的位置；本发明的方法克服了现有电磁法在检测大深度埋地金属管道定位精度下降的问题，尤其是在穿越河流的管道检测中，常规的电磁法由于发射机功率限制，需要潜水员在水下作业；而新方法只需在河流上方检测，大大简化了检测过程，缩小了施工难度，且探测深度也大大加深，同时灵敏度也极大的提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统，其特征在于：包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈均为重叠回线的圆形线圈，所述第四线圈为圆形的接收线圈，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈互不重叠的分布在同一平面内，且所述第一线圈、第二线圈和第三线圈的圆心分别位于预设等边三角形的三个顶点上，所述第四线圈平行位于所述第三线圈的上方。
2.一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法，其特征在于：利用上述权利要求1所述的一种基于瞬变电磁法的金属管道检测系统进行检测，包括以下步骤，
S1，根据金属管道预设的方位及埋深设计待检测的测线，并在测线上布置测点；
S2，将第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈沿着测线移动，分别记录第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈在每个测点上的电磁响应信号；
S3，将每条测线不同测点作为时间道，并分别绘制第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈在相同时间道的电磁感应信号曲线；
S4，根据第一线圈、第二线圈和第三线圈的电磁感应信号曲线的差异确定金属管道中心线的位置，并基于瞬变电磁法的原理且根据第三线圈和第四线圈的电磁感应信号曲线的差异确定中心线的埋深。
3.根据权利要求2所述的一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法，其特征在于：还包括S5，
S5，根据确定的中心线和中心线的埋深，同时采用RTK法测定中心线的坐标，形成金属管道的定位图形。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法，其特征在于：所述测线的位置为，在预设方位及埋的深管道两侧±5m范围内，相邻两个测点的间距为1m。
5.根据权利要求2或3所述的一种基于瞬变电磁法的金属管道检测方法，其特征在于：预设等边三角形的中心与所述测线重合。
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