探究探测传感技术在工程装备中的应用

王俊庆

摘要：在自动化控制系统中，传感器处在系统的重要元件，直接作用在被测量，并按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出，快速、精确地获取信息，并可以经受严酷环境考验，时机电一体化达到高水平的保证。如果缺少传感器对系统状态和对信息精确可靠的自动检测，系统的信息处理、控制决策等功能无法谈及和实现。

关键词：检测技术；传感器；应用

一、传感器的研究现状及发展

在工程中，通常将直接作用在被测量，按一定规律将其转换为同种或别种量值输出的器件，被称为传感器。传感器的作用类似于人的感觉器官，可以认为是人类感官的延伸。传感器主要用于检测自动化系统自身与操作对象、作业环境状态，为有效控制机电一体化系统的运作提供相关信息。

现代科技的发展不断地向传感器技术提出新的要求，推动传感器技术的发展，传感器技术迅速吸收和综合各个科技领域的新成就，开发出新的方法和装置。传感技术成为重要的现代科技领域，传感器及系统生成成为重要的新兴行业。

二、工程管线测量中的技术分析

1.草图绘制

道路附近地形草图纸应含日期、测站、后视、测量员、绘图员信息，迁站时尽量换张草图纸，如果不方便也要记录下哪些点属于哪些测站（用来避免测站设置错误）。管线草图就是名称、埋深、材质、直径、走向。测量中要不定时检查核对点号，以防点号标错。

2.皮尺的利用

对于不能通过全站仪直接测量坐标的某些特征点（通常是房角凹进去的点以及被遮挡住的点），可以灵活的运用皮尺，延长量边，垂直量边，距离交会，记录下丈量的距离，室内成图时照样可以通过软件的一些绘图功能比如说延伸拉长、量算端点支距点、垂足点、直角转折点、三点房、两点房、距离交会点等把这些点展绘上去。

3. 内业处理

主要是图根控制点的平差处理，个人觉得Excel拥有比较强大的计算功能，可以插入许多现成的公式，也可以自己编写公式，而且Excel还有一个特别方便的“拖拉”功能，可以将公式进行复制，这样定义好一个后，其他的一下便可以自动生成出来。因此，我觉得用Excel足够应付我们的内业计算了，不仅方便，而且高效。

4.绘图软件的利用

我觉得要用好绘图软件需要一个长期的过程，只有多练习才能熟能生巧。除了一些基本的绘图功能，如画线、画圆、圆弧、矩形，基本的操作像延伸、修剪、镜像、阵列等，我们还应该灵活的运用软件“工程”里面的计算功能，像距离、方位角、端点支距点、三点房、距离交会点等等。我觉得最重要的是对图层的灵活运用与管理，关闭适当的图层，更便于我们以后对数字地形图的查阅与管理。

5.探测方法技术分析

（1）当目标管线上方有钢筋网或其他干扰，造成接收机响应杂乱时，可以适当提高接收机将有助于消除干扰。

（2）查找方法：从信号突变点向后退5米以突变点为圆心进行切割查支路。

（3）找准仪器的峰、谷值的位子，做好标记，目标管线正确位子在峰值的另一侧距离为峰、谷值距离的一半。

（4）遇到并行铺设的管线时，大致将发射机放在目标管线的上方偏外侧（稍远离干扰管线）激发信号进行探测。

（5）探T型、L型管线 转折点的时候①在延长线上探出两个（以上）点，用交汇的方法进行标定出。②在大致定出位子的时候转半圈或者一圈，信号最值有几个就是几个分支。

（6）如图所示：已知A、B点，在探弯头的时候（不知道他具体在哪里弯），在AB的延长线上，垂直于AB移动，注意移动的时候接受机不能转动定出X1、X2的时候或再定一个X3，然后在X1、X2、X3直接进行垂直于X1X2X3加密，在延长交出转弯点。

三、探地雷达法进行油田管线探测可行性探索

1. 工作原理

探地雷达利用一个天线发射高频电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波，电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化，因此根据接收波的旅行时间（亦称双程走时）、幅度与波形资料，可推断介质的结构。探地雷达系统会自动把不同水平位置采集到的电磁波信号，从时间域转换成空间域，将不同水平位置采集的几道信号组合起来，最终得到达剖面图上的波形反应，其典型特征为黑、白相间的双曲线，根据双曲线波形可以判断出地下管线的位置和深度。

2. 探地雷达系统总体设计

探地雷达系统初步设计为三部分：收发天线、主机和笔记本电脑：

其中收发天线负责发射高频脉冲雷达信号和接收来自被测介质的反射信号；笔记本电脑通过USB接口与主机相联接，通过主控软件对雷达系统的参数进行控制，并实现对数据的接收、顯示、存储和处理等功能；主机为发射、接收一体设计，大体上主要包含了高频电磁波的发射和接收两大部分。

3. 数据采集电路设计和软件系统设计

雷达的主机与电脑之间采取USB接口通讯方式，主控软件通过USB接口对主机进行初始化设置，其中的译码控制电路将各种设置参数转换为直接控制硬件的并行数据。

整个雷达系统软件的设计思路为采集处理一体化软件，可以在一个软件中完成数据的采集、处理以及后期的解释工作。主体包括数据采集、信号处理两大部分及其他辅助功能。软件的整体框架如下，包括菜单栏、工具栏、图像显示区域及状态栏四大部分。

四、地下管线探测应遵循的原则、程序和应注意的问题

1.探测地下管线应遵循以下原则：从已知到未知；从简单到复杂；方法有效、快捷、方便。

2.地下管线探测的基本程序

任何工作都要有规章、程序和实施步骤，以便于科学化管理和确保工作质量。地下管线探测的基本程序包括：接受任务，收集资料，现场踏勘，仪器检验和方法试验，编写技术设计书，实地调查，仪器探查，建立测量控制，地下管线点测量与数据处理，地下管线图编绘，编写技术总结和成果验收。

对一个测区进行地下管线作业时首先是现场踏勘，了解现场情况，并尽可能收集已有的地下管线资料和控制资料。进行现场方法试验，选择合适的探测仪器和探测方法。

地下管线探测作业进场后，首先是对现场内地下管线明显管线点进行调查和必要的勘测，并结合收集的地下管线资料在工作图上绘制草图，有条件时应询问知情人。

根据工作草图，遵循地下管线探测原则对隐蔽管线进行探测，探测时应注意管线点的设置，起点、转折点、变坡点、变径点、多通点、终点应设置管线点，管线点的设置过少不能真实反映地下管线的走向，过多会浪费工时。应根据实地情况，该设点的地方必须设点，不该设点的地方尽量少设。根据测区的已有控制情况，布设控制点。地下管线点测量有手工记录计算法，电子手簿法，现在电子记录计算已基本取代原来的手工作业，在使用电子手簿记录时应多进行检校，避免系统误差的出現。

3.地下管线弹出中应该注意的问题

（1）城市地下管线探测是一项涉及多权属单位和多学科、多专业的综合性与技术性很强的系统工程；

（2）随着探测队伍和作业人员的不断增加，要不断提高探测人员的技术水平和责任心；

（3）一些非金属材质的管线普遍应用，给地下管线探测带来了不少的困难，在采用新方法、新技术、新仪器时，要经过试验，使其探测精度能够满足规范要求；

（4）在从事地下管线探测作业时，仪器设备带电作业，一定要安全用电，打开窨井盖调查时，要进行有害、有毒及可燃气体的浓度测定，进行必要的安全保护，做到安全生产。

结语

我国目前的传感器技术方面的研究和应用实力，与国际先进水平还有很大的差距。国内传感器的研究开发工作应重视基础性研究，进行工艺稳定性研究，在确定产品性能稳定可靠、工艺易于批量化生产、市场应用前景广阔的基础上，开展产业化技术及产业化配套技术研究、可靠性技术等方面研究。传感器技术定会更快、更迅猛的发展。

参考文献

[1]邹延延. 地下管线探测技术综述[J]. 勘探地球物理进展，2006，01：14-19+9.

[2]吴尚科. 地下管线探测技术初探[J]. 人民长江，2007，10：94+128.

[3]李光洪，陈金国，陈勇. 城市地下管线探测技术探讨[J]. 测绘，2010，06：279-281.

（作者单位：大庆市东城热力有限公司

身份证号码：232302198612290732.）