一种新型大埋深埋地管道扫描检测探头制造技术

本发明专利技术适用于无损检测技术领域，提供一种新型大埋深埋地管道扫描检测探头，包括检测时竖直放置的主体框架，所述主体框架上左中右设置有三组传感器，其中每组传感器包括在高度方向安装的一个或多个正交双轴传感器。本发明专利技术采用阵列传感器的效果在于突破了原有的检测宽度限制，同时突破了探头的高度限制，提高了检测灵敏度；同时因为阵列传感器设计，不再要求检测员左右摆动探头，提高了对埋地管道的检测灵敏度，能对更大埋深的管道进行检测；同时因为操作方式得到改进，不再需要左右摆动探头，降低了检测员的劳动强度，提高了检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种新型大埋深埋地管道扫描检测探头
本专利技术属于无损检测
，尤其涉及一种新型大埋深埋地管道扫描检测探头。
技术介绍
埋地管道用于输送石油、天然气和水等材料，为工业生产和日常生活提供能源，其安全至关重要。一般而言，因为输送的材料本身需要外加一定的压力才能沿管道流动，所以埋地管道一般采用耐压的钢材制作。常见的有长输管道、集输管道等。这些管道造价高昂，设计使用寿命在20年以上。对于长输管道，因为地质条件的变化，例如泥石流的冲击、地下水的冲刷形成的空泡、河水的冲击等，其管道位置时常发生变化。另一方面，原有的埋地管道，因为其沉降作用，还要地表堆积等，其埋深也会发生变化。加之早期的管道，在建设的时候，缺乏详细的GIS信号，也为后期的维护造成困难。因而管道的走向和埋深是管道的基本数据，需要尽量精确地掌握和维护、更新。目前一般的做法是采用探管设备来扫描管道，探管设备采用经典的电磁原理。首先利用激励电源在埋地管道的检测桩上激励出一个周期变化的交变电流。把埋地管道看作一根直长导线的话，在这根导线的周围，会出现交变圆周磁场。因为土地和岩石不会屏蔽磁场，这个交变圆周磁场能透过土壤透射到地上。通过采用专门的探管设备，能检测地上的磁场分布情况，就能比较精确地得出埋地管道的信息，也就是管道的走向和埋深。实际检测中，可以向埋地管道注入一个周期变化的激励电流。这个周期变化的激励电流在沿管道传输的过程中，在管道周围产生同频率的圆周磁场。并且这个圆周磁场的强度，会随着检测位置到管道中心的距离的不同而不同。这个就是经典的奥斯特电流磁效应。在长直导线的情况下，其磁感应强度和电流的关系可以描述为：B＝μ0I/(2πr)＝2*10-7I/rI为经过管道的电流，r为距长直导线中心的距离。通过上述简单公式以及一般的条件，可以计算出这个磁感应强度一般在纳特斯拉(nT)级别。因为空气的相对磁导率为1，所以其磁场强度(H)和其磁感应强度(B)在数值上相等。但相对于地磁场而言，这个信号管道产生的交变磁场已经非常微弱了。这就要求，探管设备的灵敏度非常高；在大埋深(深度大于5米)的情况下，信号更为微弱，对探管设备的灵敏度要求更为苛刻。现在用于检测交变圆周磁场的探头，一般安装有三个单轴传感器。检测管道时，记录对应每一个地面检测位置上，这三个传感器感受到的磁场大小。通过这三个已知位置的磁场，就可以计算出相对于检测位置的埋地管道的埋深。因此，在检测中，需要不停地沿埋地管道的大致走向，在垂直于管道走向的方向，左右摆动探管设备，寻找管道产生的交变圆周磁场的最大值或者最小值，以确定埋地管道对应的正上方地面位置。在管道埋深小于5米的情况下，这种左右摆动探头的操作方式，能比较方便地确定交变圆周磁场的极值位置，包括磁场垂直分量的最小点，或者磁场水平分量的最大点，所对应的地面位置，也就是埋地管道的位置。但是，这种操作方式，有两个明显的限制：其一就是因为手臂的长度因素，检测员人工左右摆动检测仪器的幅度是有限的，一般在1米到2米之间；其二是检测仪器的高度是有限的，主要取决于检测员的身高。因为要左右摆动，所以检测仪的设计高度必须要小于人身高的一半，这样才利于检测员操作检测仪在地面上左右摆动。上述检测仪的左右摆动幅度限制、以及检测仪高度的限制，决定了检测仪的灵敏度。如图1所示，在管道的埋深比较小的情况下，检测仪在左右摆动的过程中，在管道的左右两边，读取到的信号足够大，并且能区分出其大小变化的趋势，明确地找出极值点，对应埋地管道的位置。可是，当管道的埋深增大时，一方面交变磁场的强度变小，另外一方面，左右摆动的幅度对应的圆周角角度减小。这两方面都不利于找到检测仪在摆动过程中的极值，因而影响了对管道位置的检测，同时影响了管道埋深的检测。因此对于埋深小于5米的埋地管道，现有相应探管设备和操作方式能比较好地解决这个问题，得出埋地管道的埋深和走向。但是，在埋深超过5米的情况下，管道的走向和埋深，就不再容易地被检测出来了。对于穿越河流的管道，例如穿越黄河、长江等大型河流的管道，其埋深可能超过30米，目前的技术无法解决其路由检测的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种新型大埋深埋地管道扫描检测探头，旨在解决现有埋地管道检测仪不适用于大埋深埋地管道扫描检测的技术问题。本专利技术采用如下技术方案：所述新型大埋深埋地管道扫描检测探头包括检测时竖直放置的主体框架，所述主体框架上左中右设置有三组传感器，其中每组传感器包括在高度方向安装的一个或多个正交双轴传感器。进一步的，所述主体框架在宽度和/或高度方向的长度可调，以使正交双轴传感器的宽度方向间距和/或高度方向间距可调。进一步的，所述主体框架在宽度和/或高度方向设置有多个传感器安装位，以使正交双轴传感器在宽度方向和/或高度方向的安装间距可调。进一步的，所述正交双轴传感器包括壳体，所述壳体内设置有两个垂直的单轴传感器，所有正交双轴传感器的安装方向相同。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用左中右三组传感器是一种新型的阵列传感器的探头构造方案，采用阵列传感器的效果在于突破了原有的检测宽度限制，同时突破了探头的高度限制，因此提高了检测灵敏度；同时因为阵列传感器设计，检测成为固定式检测模式，不再要求检测员左右摆动探头，提高了对埋地管道的检测灵敏度，能对更大埋深的管道进行检测；同时因为操作方式得到改进，不再需要左右摆动探头，检测员的劳动强度得到降低，检测效率得到提高；此外，实际应用中，本探头的阵列传感器设计方案可应用于各种高效率的检测方法，例如背式、小车轮式或者无人机式检测操作方法。附图说明图1是埋地管道的电磁检测示意图；图2是3×3阵列传感器的框架布置结构图；图3是3+1简便式阵列传感器的框架布置结构图；图4是正交双轴传感器的结构图；图5是两个垂直的单轴传感器的位置结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图2示出了本专利技术实施例提供的一种新型大埋深埋地管道扫描检测探头的结构，为了便于说明仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。如图2所示，所述新型大埋深埋地管道扫描检测探头包括检测时竖直放置的主体框架1，所述主体框架1上左中右设置有三组传感器，其中每组传感器包括在高度方向安装的一个或多个正交双轴传感器2。本专利技术是一种阵列传感器的探管方案，图2中，在一个矩形主体框架上分布左中右三组传感器，每组传感器高度方向有三个正交双轴传感器，总共有九个正交双轴传感器对称布置在主体框架的左中右、上中下九个位置。在这些位置的正交双轴传感器，可以单独检测垂直方向的磁场，也可以单独检测水平方向的磁场，也可以同时检测垂直和水平方向的磁场，依据具体的检测要求而定。采用左中右三组传感器的好处是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型大埋深埋地管道扫描检测探头，其特征在于，所述扫描检测探头包括检测时竖直放置的主体框架，所述主体框架上左中右设置有三组传感器，其中每组传感器包括在高度方向安装的一个或多个正交双轴传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型大埋深埋地管道扫描检测探头，其特征在于，所述扫描检测探头包括检测时竖直放置的主体框架，所述主体框架上左中右设置有三组传感器，其中每组传感器包括在高度方向安装的一个或多个正交双轴传感器。


2.如权利要求1所述新型大埋深埋地管道扫描检测探头，其特征在于，所述主体框架在宽度和/或高度方向的长度可调，以使正交双轴传感器的宽度方向间距和/或高度方向间距可调。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：余杰，卢永雄，杨泽鹏，彭飞跃，
申请(专利权)人：武汉盛永智杰科技有限公司，武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42