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一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

这表明当发射电流恒定以后,k只与线圈的结构参数有关,故其被称为线圈系数。

一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统

当D1确定后,g只取决于单元环相对于线圈系的空间几何位置,故其被称为单元环几何因子。由式(3)可将电导率定义为:

一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统

ex不含有用信号且远远大于eR。比较(2)、(3)两式有:

一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统

当σ<l时,式(5)中的积分部分也小于1。实验中取频率为20kHz时,即使将D1减少到7~8cm,式(5)所表示的比值也只能在0.8%左右。

可以通过增加一个同轴且绕向相反的补偿线圈B来抵消直耦信号的影响。为了达到这个目的,由式(2)可知,发射线圈和补偿线圈的匝数及位置应该满足:

一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统

通常情况下,地下管道中介质的实际电导率非常小。为了提高检测信号的信噪比,可以适当增加接收线圈的匝数,但过多的匝数会增加线圈的尺寸并降低检测的灵敏度。同时适当增加线圈的截面积也是提高信号信噪比的一个办法,但是也要受到几何因子理论中“线圈的尺寸要大大小于它们之间的距离”这一假设的限制。

2 检测电路设计

整个系统分为地上和地下两部分,其基本组成结构如图2所示。两大部分之间通过电缆相连接。地下部分中包括装有线圈的探头以及分别屏蔽在两个金属盒中的发射电路和接收电路。地下部分的所有装置全部固定安装在一节经过防水处理的直径为8cm左右的聚氯乙稀管内。为了防止对探头检测过程的干扰,设计时应该充分考虑地下部分的电路及导线的固定和屏蔽问题。

2.1 发射电路

发射电路的主要功能是产生具有足够功率的20kHz的正弦激励信号,同时要引出一路参考信号至接收电路,作为模拟开关的触发控制。由于输出功率较大,发射电路中必须解决其散热问题。

2.2 接收电路

尽管经过补偿线圈的抵消作用,接收信号中仍包含有较大的直接耦合部分。由于该部分电势在检测结果中一般保持不变且具有π/2相滞后的特征,所以探头周围介质电导率的变化就会由实际接收信号中的相位移变化体现出来。

接收电路中模拟开关的主要功能是用来检测接收信号的相位移。来自发射电路的同频率的参考信号作为模拟开关的触发控制,通过模拟开关的接收信号部分后再经过低通滤波器滤去交流分量,得到的电压信号就是一个和输入信号相角相关的量,实际上也是一个与介质导电率σ相关的量。适当调节参考信号的相位,可以得到较高的检测灵敏度。

2.3 地上部分

检测信号通过信号电缆到达地面后,首先需要滤掉传输过程中所带来的噪音。检测信号输入通道的增益和零点可以分别进行连续调节,以便适应不同的地下管道及环境。
一种基于感应原理的城市地下管道检查孔定位系统
    距离测量装置由装有霍尔传感器的滑轮组及其相应的辅助电路组成。在

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