电缆路径仪的探测技术和性能分析

图2 直连方式示意图 Fig2 Direct (conductive) connection

夹钳耦合法利用电缆路径仪配备的夹钳，夹套在电缆上，通过夹钳的感应线圈把信号直接加到电缆上，见图3。

图3 夹钳耦合方式示意图 Fig3. Inductive coupling with the clamp

这种方法的特点是信号强，定位、定深精度高，尤其是运行中的电缆，不需停电便可测试。
磁感应法是将发射机放置在电缆上方，利用发射机的发射线圈产生电磁场，从而在电缆中产生感应电流，该电流在电缆周围产生二次电磁场，接收机接收电缆周围产生的二次电磁场信号，从而可定位电缆。其特点是发射、接收均不需接地，操作灵活，方便、效率高、效果好。可用于搜索电缆，但在电缆密集或相邻电缆较近的场合，应慎用，见图4。

图4 磁感应方式示意图 Fig4. Inductive (indirect method)

上述三种方法可以有效的定位已知电缆，然而对于未知来源和去向的电缆，就需要另一种方法－盲查，来定位电缆，如施工前对工地的勘察。盲查需要两个操作者，一人手提发射机，另一人操作接收机。两者相距约35英尺（12 m），平行横向和纵向走过被测地区。当操作者一起横向走过被测地区，经过地下电缆时，接收机指示电缆存在，在搜索路线上标出各电缆的位置。见图5。在横向搜索完成后，搜索方向改变90度，搜索同一地区。两个方向搜查结束后，回到出发点，再用磁感应法（见图4）跟踪各标出的电缆。

图5　盲查示意图 Fig5. Blind search parallel pattern

3、电缆定位、定深的方法

从接收机定位方法来讲分为两大类：极大值法、极小值法。

在电缆周围空间任一点处，由电缆中流动的电流信号产生的电磁场的场强Ｈ是由该信号电流的电流强度Ｉ和该点距电流中心的距离Ｒ决定的。而该点的场强Ｈ在空间上可沿水平方向分解为水平分量Hx，可用水平线圈探测；而沿垂直方向可分解为垂直分量Hz，可用竖直线圈探测。在电缆上半空间电磁场的水平分量Hx和垂直分量Hz的分布特征如图1所示。

极大值法是用水平线圈测量电磁场的水平分量，由于电缆形成二次电磁场的水平分量在电缆正上方时为最大，所以在电缆正上方投影位置上出现最大值，见图6。

图6 极大值法示意图 Fig6. The maximum method

极小值法是用竖直线圈测量电磁场的垂直分量，由于电缆正上方垂直分量为零，故在电缆正上方为极小值，见图7。

图7 极小值法示意图 Fig7 The minimum method

极大值法的特点是磁场幅度大且宽，易发现电缆；极小值法定位精度高且受附近电缆影响较大，故而可先采用极大值法找到电缆大致位置，然后用极小值精确定位。
电缆路径仪常用的两种测深方法：一种是直读法；一种是45°法。

直读法是利用上下两个线圈测量电磁场的梯度从而确定电缆埋深。在接收机中设置测深按钮，用指针表头或数字显示器直接读出电缆的埋深，这种方法比较简单、方便、快捷，见图8。该测深方法在电磁场信号弱时误差较大。

120m

图8 直读法测深示意图 Fig8. Direct depth measurement

45°测深法是先精确定位电缆位置，然后用探测线圈与地面成45°角状态，再沿着电缆方向横向移动，寻找“极小值”点，该极小值点与定位点之间的距离I1或I2，等于电缆的埋深T，见图9。该方法测深较为准确，而且可以减小由磁场变形引起的误差。此外，如果操作者想定位公用地沟中的某一导体，而发射机的信号可能感应到更浅或导电性好的导体。如果遇到此种情况，用深度按钮测量时，可能测得不合理的深度，而用45度法测量，可以进一步确定多个导体的存在，以及多个导体的深度。首先找到第一根 导体的深度，然后继续离开导体，标出各导体的深度。然后向另一侧移动，见图10。

图9　45°测深法示意图 Fig9 45°depth measurement

图10　公用地沟中多个导体深度测量示意图 Fig10 Multiple conductors in a common trench

总之，选用何种测深方法，应根据使用的仪器和现场实际情况而定。不论采用那种方法，在测深点前后各4米范围内应是单一电缆，中间不应有分支或弯曲，且相邻电缆不要太近，否则影响测深精度。

4、电缆路径仪选型

为了帮助使用单位以较低的投入获得最大的效益，在众多国外、国内电缆定位产品中选择适合本单位需要的仪器，在此，本文从技术性能方面提出以下几点选型原则，供大家参考。 （1）平面定位方式

定位电缆平面位置是电缆探测中最重要的一步，电缆定位精度取决于仪器所具备的定位方法，目前定位方法有极大值法（用水平线圈探测）、极小值法（用垂直线圈探测）及最佳极大值法（水平线圈与垂直线圈同时探测）。换句话说，电缆定位仪的定位方法越多，定位精度越高，抗干扰越强。

（2）工作频率

工作频率选择的合适与否直接影响着探测效果的好坏。比如：选择了较高的工作频率，对有接头的电缆有较好的探测效果，但是信号衰减快，抗干扰性差，易感应到相邻电缆上，难以区分相邻电缆。相反，较低的频率信号衰减慢，探测距离大，抗干扰性强，易区分相邻电缆，但对有接头的电缆探测效果较差。因此，要求电缆路径仪应具有2～3档频率，这样就克服了以往仪器灵敏度差、抗干扰性差等弱点，提高了分辨能力。

（3）探测深度和距离

探测深度主要取决于发射机的输出功率，就磁感应法而言，发射机放置于地面给电缆施加电磁场，如果发射机输出功率小就很难给电缆耦合信号，以至在地面无法探测到电缆周围的电磁场信号。目前电缆路径仪的输出功率为：1W—2W—3W—5W—10W—>10W等。电缆的探测距离与发射机的输出功率成正比。

(4) 测深精度

目前，许多电缆路径仪采用直读法、45°法探测电缆埋深，直读法操作简单，显示直观，只有在电磁场信号较强时，才具有较高的测深精度。45°法测深较稳定，且能避免磁场变形引起的干扰。

（5）区分平行电缆

当探测单一电缆时，一般电缆路径仪均具有较好的探测精度。但当平行电缆同时存在时，就很难区分哪一条是要找的电缆，解决这一问题的方法就是探测电缆的电流信号大小。目标电缆中电流值大，而相邻电缆电流值小；这样就解决了平行电缆的区分问题，见图11。