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利用聲振法原理對地下供水管道探測
簡單介紹:
利用聲振法原理對地下供水管道探測雖已在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用，但國內(nèi)所見文章對此方法多介紹國外儀器及操作流程，對國產(chǎn)儀器的使用及檢測效果甚少闡述。本文筆者從事該類儀器開發(fā)應(yīng)用二十多年來的體會出發(fā)，探討聲振法檢測中的一些問題，并介紹國產(chǎn)儀器在實(shí)際檢測中的一些情況。愿能有助于各供水單位在選擇和使用儀器時的參考。
利用聲振法原理對地下供水管道探測的基本依據(jù)是利用壓力管道泄漏時會引發(fā)某些特殊振動，這些振動在漏點(diǎn)常常zui為強(qiáng)烈。人們就把追索振動源頭作為檢測漏點(diǎn)的一種方法，并已得到國內(nèi)外普遍采用。
這種方法zui初的工具為機(jī)械式傳聲的聽漏棒和聽漏餅，逐漸發(fā)展為各種電子放大和處理式的檢漏儀器和相關(guān)信號處理計(jì)算的相關(guān)檢漏儀。
對于當(dāng)前實(shí)施檢漏作業(yè)的單位，如何選擇運(yùn)用這些工具和儀器，不應(yīng)陷入盲目性，應(yīng)深刻了解其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，以便根據(jù)自身?xiàng)l件和環(huán)境加以選擇，做到揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮其應(yīng)有的價值。
（一）什么是聲振法檢漏？
在檢測地下自來水管道漏水的歷史中，“聽音法”為人們所熟知，顧名思義，“聽音法”即測聽自來水管泄漏時引發(fā)的聲音，用聽漏棒或聽漏餅聽音，是zui典型的“聽音法”。鑒于它們的靈敏度較低，聽辨各種聲音的大小和特點(diǎn)全憑操作者的經(jīng)驗(yàn)。人們都希望開發(fā)出各種更有效的儀器，如當(dāng)前各種型號的漏水檢測儀和相關(guān)檢測儀。這些儀器從根本上說仍是以尋找聲振源頭為漏點(diǎn)，但已不一定靠聽，甚至在并未通過聽音而是通過儀表顯示的方式測出漏點(diǎn)。為了把利用檢漏聲振源頭的方法檢漏有一個更科學(xué)的概括，本文把它定義為“聲振法”。它既包括過去用聽漏棒、聽漏餅的聽音法，也包括用傳感器感知管道 振動而進(jìn)行信號處理、顯示的各種檢漏儀，以及對管道雙向傳聲信號進(jìn)行相關(guān)處理的相關(guān)檢漏法。
（二）聲振法檢漏的優(yōu)缺點(diǎn)分析
之所以能得到廣泛的應(yīng)用，在于其有*的優(yōu)點(diǎn)，其一是原理簡單、明確：找振動源頭；其二是不參與供水過程：操作者的檢測過程與供水過程是獨(dú)立的，這必然不產(chǎn)生危害性，且有易操作性；其三，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各類儀的功能將越來越先進(jìn)，價格會越來越低，這就給這種方法帶來長久發(fā)展的余地。
至今仍遠(yuǎn)未理想，有時甚至誤判--挖干坑。說明它也有不容忽視的弱點(diǎn)。
其一：從原理上說，振源未必就是漏點(diǎn)，管道中的流水沖擊的三通、轉(zhuǎn)彎角以及管道附屬物被激發(fā)的振動也是振源。
其二：車輛和工礦企業(yè)及各種環(huán)境噪聲在嚴(yán)重時會產(chǎn)生干擾，影響檢測效果。
其三：聲音或振動的傳輸?shù)膹?fù)雜性：如隔著埋層在路面上方測聽下方的水管，漏水聲經(jīng)過埋層傳播，必然有被吸收、散射的現(xiàn)象，而且不同頻率的成分被吸收和散射的程度也不同，埋層越深，越雜亂，這種被吸收和散射的情況也就越復(fù)雜，即使能聽到下方有振動，這種振動引發(fā)的聲音也與在空氣中直接聽到的情況有所不同。如直接在管道上測聽，管道傳輸?shù)哪芰σ话惚鹊孛婧?，有時能傳至幾百公尺遠(yuǎn)，但在管線復(fù)雜時，也會產(chǎn)生各種反射現(xiàn)象，并且不同頻率的振動管道傳播的情況也不同，一般是高頻衰減更快。這些復(fù)雜問題如果操作者在使用儀器過程中難以把握，就會影響檢測效果。
（三）聲振法檢漏三類儀器應(yīng)用條件和優(yōu)缺點(diǎn)的比較
為了敘述方便，我們將聽漏棒、聽音桿等為代表的機(jī)械式直接傳聲的器械稱為*類儀器，將以傳感器拾振經(jīng)電子放大，包括選頻、顯示頻率特性、大小等的檢漏儀稱為第二類儀器，將以兩個或多個傳感器檢測管道上信號進(jìn)行相關(guān)處理而計(jì)算出漏點(diǎn)位置的相關(guān)檢漏儀為第三類儀器。分別探討其應(yīng)用條件和優(yōu)缺點(diǎn)：
從一般發(fā)展規(guī)律說，人們總是不斷改進(jìn)和提高儀器的功能。這三類儀器的發(fā)展過程，也反映了這一基本特征。但是，任何事物都有其辨證性，特別是在不同條件下有可能轉(zhuǎn)化。我們先看一看這三類儀器本身所具有的功能、特點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)它們存在著不同的優(yōu)勢，如果對照使用者本身所處的條件，就會更全面地理解而有針對性的選擇和應(yīng)用。
我們可以從經(jīng)濟(jì)上（價格）、適用條件（可檢測出漏點(diǎn)情況）和特長（其它類難以替代的一面）這三個方面初步分析，分列如下：
*類：1.價格低廉，現(xiàn)今大概在數(shù)百元至一、二千元之內(nèi)。
2.管道埋深較淺，在一公尺之內(nèi)，或直接接觸管線上測聽。
3.聽音真切，無附加電子噪聲，及因信號處理引起的失真，定位準(zhǔn)確。
第二類：1.價格中等，現(xiàn)今大概在數(shù)千元，國外較高價位型號位數(shù)萬元。
2.管道埋深
3.靈敏度高，單人操作效率高，定位準(zhǔn)確。
第三類：1.價格昂貴，現(xiàn)今報價國外型號位數(shù)十萬元。
2.有可直接接觸管道的兩個測點(diǎn)，有可輸入正確的管道聲速等數(shù)據(jù)。
3.當(dāng)埋深很深（但有條件）或管道通過人不可直達(dá)上方位置時，儀器算出測點(diǎn)位置，抗干擾較好。
對使用這三類儀器的操作者要求，對管線要求和如果單獨(dú)使用該類儀器可取得的效果作一分析：
*類：形式上操作zui簡單，但實(shí)質(zhì)上要求操作者經(jīng)驗(yàn)zui豐富，能吃苦，有耐心，開始使用時要有老師傅傳、幫、帶為好，要學(xué)會聽各種音質(zhì)的變化，掌握各種技巧。對我國南方一帶管線埋層不深，特別是用戶支管線直接接觸式測聽有較好的效果。上海一帶老師傅過去多年單獨(dú)使用這類儀器，也能控制相當(dāng)?shù)穆p。
第二類：操作比較簡單，一般可單人操作，兩人雙機(jī)對照使用更好。要求能正確掌握儀器性能特點(diǎn)，發(fā)揮儀器應(yīng)有功能，學(xué)會分析儀器顯示信息的內(nèi)涵。對我國南方一般地帶均有良好效果。對管線位置應(yīng)清楚，特別對管道中三通、轉(zhuǎn)彎、埋深變化等位置應(yīng)耐心分析比較。
第三類：操作技術(shù)上要求較高，一般要兩人以上操作（因有兩個傳感器要安排布設(shè)），應(yīng)了解管線形式、管速等情況，或現(xiàn)場測出、計(jì)算出的漏點(diǎn)位置可能因輸入數(shù)據(jù)問題引起誤差，應(yīng)用*、二類儀器復(fù)核定位。
（四）各類儀器使用效果實(shí)例
1.上海市自來水公司滬中各位老師傅長期使用聽漏棒，有良好的檢測效果，1998年應(yīng)邀為浙江蒼南縣普測，*。
2.江西南昌市1999年使用英國相關(guān)檢漏儀、揚(yáng)州捷通公司JT系列兩種型號檢漏儀，并結(jié)合使用聽漏棒，在綜合應(yīng)用中發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，使檢漏效率大為提高。其中相關(guān)儀的優(yōu)勢是：振動范圍很大的大漏點(diǎn)的初步定位（然后應(yīng)用檢漏儀或聽漏棒準(zhǔn)確定位），并有個別用其它儀器測不出的漏點(diǎn)用相關(guān)儀查出。但是相關(guān)儀對小漏點(diǎn)難以測出，操作過程也較煩，所以通常仍使用*、二類儀器。*類儀器的優(yōu)勢是：因?yàn)槠潇`敏度zui低，失真度zui小，在zui終復(fù)測漏點(diǎn)位置時往往zui可靠。第二類儀器的優(yōu)勢是：巡查速度快，一般情況均能查出，使用效率zui高。
3.揚(yáng)州捷通公司1999年前后用JT系列儀器為用戶實(shí)測：
1998年11月,江蘇漣水水司主干管,6個漏點(diǎn)。
1999年2月,安徽安慶水司 20公里管道,6個漏點(diǎn)。
1999年4月,浙江象山石浦水司普測,20個漏點(diǎn)。
1999年6月,安徽安慶水司 20公里管道,7個漏點(diǎn)。
1999年8月, 江蘇漣水普測,13個漏點(diǎn)。
1999年9月, 江蘇濱海水司,3個漏點(diǎn)。
1999年11月, 浙江浦江二水廠某管失壓求助（管道斷裂）,1個漏點(diǎn)。
2000年1月, 江蘇泗陽水司一主管失壓求援（φ300管斷裂）,1個漏點(diǎn)（其中一個市中心路面下已形成大洞）。
（五）管網(wǎng)狀況對儀器檢測效果的制約
儀器銷售的廠商對儀器的介紹，一般都展示其*的功能，或在典型的條件下可取得的效果，但在實(shí)際使用時，儀器的檢測對象是各類地下管線，而管線的狀況有相當(dāng)大的差別。據(jù)中國城鎮(zhèn)供水協(xié)會編培訓(xùn)資料。我國地下管線現(xiàn)況普遍存在資料不全，施工質(zhì)量較差，尚未有為漏水檢測而設(shè)計(jì)的檢測點(diǎn)。這對使用相關(guān)檢漏儀產(chǎn)生許多不便，操作者只有現(xiàn)場尋找兩個閘閥，或消防栓等作為傳感器放置點(diǎn)。它們難以有良好的接觸，合適的距離。明確的管道聲速等數(shù)據(jù)，故而產(chǎn)生在某些西歐國家管線上檢測效率很高的情況難以實(shí)現(xiàn)。但是，前面講過，*、二類儀器的操作必須站在管線上方逐步巡測。當(dāng)管線穿過建筑物或埋設(shè)在水下，稻田下時，一般就無法進(jìn)行。這時，用相關(guān)儀就有不可替代的作用。
綜上所述，選擇使用各類儀器應(yīng)根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)條件，人員情況，管網(wǎng)條件等相對于那一類，才能發(fā)揮應(yīng)有的效果。
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