基于时域叠加的声学埋地PE管道定位新方法

聚乙烯(PE)管道凭借耐腐蚀、使用年限长等优点在城镇中、低压埋地燃气管网建设中被广泛应用,但由于管道信息系统不完善,且已有的埋地PE管道定位技术还不成熟,导致管道位置不明确,易造成施工建设中对管道的损伤和破坏.为此,基于弹性波反射原理,建立了弹性波在土壤—PE管道介质中的传播理论模型,提出了基于时域叠加的埋地PE管道定位新方法,并通过有限元仿真分析和现场管道定位测试验证了该定位方法的可行性.研究结果表明:①土壤中传播的声波可分为纵波和横波,其在土壤—PE管道分界面将发生反射、透射以及波形转换,其中反射回地面的弹性波含有地下管道位置信息,因此可利用反射回波信号来定位埋地PE管道;②使用时域叠加法对仿真得到的6路检波器信号进行处理并对定位区域成像,由成像图可较准确地定位出埋地PE管道,图中颜色最亮的单元几何中心点表示的是埋地PE管道的顶点;③分别进行了埋深为0.5 m、1.0 m、1.5 m的PE管道定位测试,最大定位误差依次为0.090 m、0.243 m、0.304 m,即管道埋深越大,定位误差越大.结论认为,该方法计算得到的定位精度可以满足现场定位埋地PE管道的需要,研究成果可用于指导声学埋地PE管道探测定位装备的研发.