主動(dòng)聲源探測(cè)法是通過(guò)發(fā)射裝置音頻振動(dòng)器向管道內(nèi)發(fā)射一個(gè)特定頻率的聲波信號(hào)。此信號(hào)在管道壓力氣體的推動(dòng)下沿管道向前傳播，同時(shí)此振動(dòng)信號(hào)帶動(dòng)PE管的振動(dòng)，再通過(guò)管壁土壤立體傳播至地面，在地面上再通過(guò)拾音器來(lái)捕捉此頻率的聲波信號(hào)。在管道正上方，距離管道最近，信號(hào)最強(qiáng)；在管道兩邊，距離管道越遠(yuǎn)，信號(hào)越弱，垂直管道進(jìn)行搜索，信號(hào)最強(qiáng)處就是管道的位置，從而達(dá)到對(duì)管道的準(zhǔn)確定位。
 

工作原理

聲波信號(hào)柱狀圖

 

聲波頻段圖

目前市面上的聲波探測(cè)儀的工作頻率均為400-700Hz。

為什么選擇這個(gè)范圍的頻率作為激發(fā)信號(hào)呢？這是因?yàn)榇祟l段的聲波信號(hào)穿透管壁、土壤介質(zhì)到達(dá)地面的能力更強(qiáng)，也更容易在地面被檢測(cè)到。而低于400Hz，高于700Hz的聲波信號(hào)，從管壁穿透，到達(dá)地面被接收并快速識(shí)別出來(lái)的效果不好。我們可以將400-700Hz的聲波設(shè)定為400Hz、500Hz、700Hz三種，分別代表低頻、中頻和高頻。

實(shí)際工作中選擇哪種頻率開(kāi)展探測(cè)工作，可以從下面幾個(gè)方面來(lái)考慮：

1、探測(cè)距離的遠(yuǎn)近
聲波探測(cè)儀探測(cè)的距離遠(yuǎn)近取決于兩個(gè)因素：1）管道的深度。管道埋設(shè)越深，探測(cè)到的距離越短；管線越淺，探測(cè)到的距離越遠(yuǎn)。2）聲波在管道內(nèi)傳播時(shí)能量的衰減程度。高頻的聲波，信號(hào)衰減快，傳播的距離近，探測(cè)到的距離短；低頻的聲波信號(hào)衰減慢，傳播距離相對(duì)遠(yuǎn)，探測(cè)到距離也遠(yuǎn)一些。所以當(dāng)我們?cè)谔綔y(cè)比較深的管道或者需要探測(cè)距離比較長(zhǎng)時(shí)，可以采用400Hz的低頻，但是由于探測(cè)環(huán)境中汽車等噪音頻率和低頻信號(hào)和重合度較高，探測(cè)時(shí)容易受到外界低頻噪聲的干擾。因此在市區(qū)探測(cè)時(shí)，適當(dāng)選擇高頻，在遠(yuǎn)郊，適當(dāng)選擇低頻。

2、分辨率
分辨率就是探測(cè)到管道的精度（誤差）或者準(zhǔn)確率。
聲波頻率越高,波長(zhǎng)越短,分辨率越高。工作中為什么我們不一直使用高頻呢？因?yàn)楦哳l信號(hào)有個(gè)缺點(diǎn)就是波長(zhǎng)短、衰減快，傳播距離近，信號(hào)還未傳到地面，能量就消失已盡，拾音器壓根檢測(cè)不到來(lái)自管道的聲波信號(hào)。高頻的傳播距離不如低頻傳的遠(yuǎn)，但高頻有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能夠形成一個(gè)衰減強(qiáng)度差異。

聲波在覆蓋層傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生衰減，從而形成一個(gè)強(qiáng)度差異，我們測(cè)量的正是這個(gè)聲強(qiáng)的變化。主動(dòng)聲源探測(cè)法利用的正是聲音在介質(zhì)中傳播會(huì)衰減這一特性，在純土質(zhì)覆蓋層測(cè)量時(shí)，地表形成的聲強(qiáng)梯度很大，非常便于測(cè)量；在水泥和瀝青路面上，聲強(qiáng)梯度變化較小，不便于測(cè)量。在探測(cè)中選擇高頻，利用高頻衰減快的特點(diǎn)，在水泥和瀝青路面上獲得更大的梯度變化。

因此，在純土質(zhì)路面適合選擇較低的頻率探測(cè)，在水泥、瀝青、方磚等非純土質(zhì)路面選擇較高的頻率探測(cè)。在探測(cè)中，我們要根據(jù)路面介質(zhì)的變化，靈活更換頻率來(lái)獲得一個(gè)比較好的探測(cè)效果。
 

高頻信號(hào)衰減快，探測(cè)的準(zhǔn)確度高，定位誤差小，經(jīng)常用在管道信號(hào)比較寬（如水泥路面或者庭院并排的管道）的地方。高頻分辨率高，但傳播距離又相對(duì)較短，不利于長(zhǎng)距離的追蹤探測(cè)。低頻信號(hào)衰減慢，但波長(zhǎng)長(zhǎng)，在傳遞的過(guò)程中，遇到與聲波波長(zhǎng)相同或比波長(zhǎng)還長(zhǎng)的障礙物時(shí)，聲波會(huì)產(chǎn)生衍射，繞過(guò)障礙物繼續(xù)往前傳播，導(dǎo)致地面上檢測(cè)到的最大音量發(fā)生偏移，從而導(dǎo)致管道探測(cè)不準(zhǔn)確，定位誤差大。工作中選擇高頻還是低頻，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和需求來(lái)靈活選擇。

通過(guò)以上的知識(shí)，關(guān)于如何正確使用頻率，總結(jié)如下：
1、燃?xì)釶E管道穿越套管、遠(yuǎn)距離沒(méi)有信號(hào)接入口，周圍噪聲干擾較小時(shí)，可以選擇低頻，通過(guò)“多剖面”探測(cè)方法，多次探測(cè)以減少定位誤差。
2、探測(cè)庭院管時(shí)，由于分支管道多，水泥地面信號(hào)強(qiáng)度差異較小無(wú)法分辨最強(qiáng)點(diǎn)的時(shí)候，采用高頻來(lái)探測(cè)，通過(guò)尋找最強(qiáng)的音量區(qū)達(dá)到定位管道的目的。
3、在距離振動(dòng)器較近的瀝青、水泥路和方磚路面上，選用高頻探測(cè)，可以獲得一個(gè)精度更高的探測(cè)效果。
4、為了減少項(xiàng)目的示意性探測(cè)管段的長(zhǎng)度，在采用常用的工作頻率探測(cè)到信號(hào)末端時(shí)，可以通過(guò)更換更低的頻率，繼續(xù)往前探測(cè)很長(zhǎng)距離。
5、對(duì)于頂管穿越管，由于管道埋設(shè)較深，推薦使用更低頻率探測(cè)。這是因?yàn)榈皖l信號(hào)衰減慢，有足夠的時(shí)間傳導(dǎo)到地面，也便于拾音器的捕捉。
6、管徑大的管道探測(cè)適合選擇低頻探測(cè)，管徑小的管道探測(cè)適合選擇高頻探測(cè)。
7、在振動(dòng)器與檢測(cè)點(diǎn)之間，分支管越多，探測(cè)的距離越短。分支管多，從振動(dòng)器傳播過(guò)來(lái)的振動(dòng)能量不可避免的分流，衰減，導(dǎo)致檢測(cè)點(diǎn)處的聲波能量降低，地面拾音器檢測(cè)到信號(hào)弱，甚至沒(méi)有，無(wú)法定位管道。低頻信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，探測(cè)村內(nèi)管道，適合選擇低頻探測(cè)。
地下燃?xì)釶E管道探測(cè)是一項(xiàng)比較復(fù)雜的技術(shù)工作，需要我們不斷地摸索、實(shí)踐和總結(jié)，在工作中選好工作頻率，是做好這項(xiàng)工作的關(guān)鍵。在探測(cè)過(guò)程中，找不到管道時(shí)，可以通過(guò)更換頻率，或許能得到一個(gè)不一樣的結(jié)果，切不可一個(gè)頻率一探到底。

作者：鄧小軍