(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日

(21)申请号 201910198231.0

(22)申请日 2019.03.15

(71)申请人 湘潭大学地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘街道湘潭大学

(72)发明人 罗光明　王玉仁　裴廷睿　田淑娟　邓清勇　朱江　

(51)Int.Cl.F17D 5/02(2006.01)G01V 3/10(2006.01)

(54)发明名称一种下水管道堵塞检测方法(57)摘要本发明提出了一种下水管道堵塞检测方法。本发明的检测原理：通过线圈以非接触的方式对被测下水管道外表面施加正弦信号激励并在接收端测量响应；当正弦信号激励产生磁场B0时，在下水管道内部感应出交变涡流ΔB，当管道内有堵塞物时涡流感应产生二次交变磁场B0+ΔB会变化，因涡流的大小受到管道内部堵塞物电导率σ分布的影响，因此通过检测涡流磁场ΔB的

变化，由就可以重建管道内堵塞物的

电导率σ分布图。通过计算机可以显示出下水管道内部电导率σ的变化情况，从而确定下水管道堵塞的具体位置。本发明方法具有：检测便捷、不需要破坏管道、不必预先铺设检测设备、节省开支、效率高、工作量小、抗干扰强等优点，迎合市

场需求。

权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 109882741 A2019.06.14

CN 109882741

A1.一种下水管道堵塞检测方法，所述方法至少包含以下几个步骤：

步骤一、外电路加载正弦波激励信号，再通过功率放大器使得激励线圈产生激励磁场

B0；

步骤二、在激励磁场B0的作用下被测管道周围产生涡流，根据法拉第定理涡流将产生

磁场ΔB，此时接收线圈将接收到的磁场强度为B0+▽B，其中▽B与B0有以下关系：

P为被测管道几何常数，ε0为空间的介电常数，εr为被测物的介电常数，σ为被测物电导

率，j为电流密度；涡流电场E可以表示为：E＝-jwA-Δφ其中w是角频率，A表示磁矢位，φ表

示标量电位，▽为梯度系数；再根据麦克斯韦方程组推导出电磁场与电流的关系控制方程：

由：▽·D＝ρ，可以推导出：D＝εE，由电流连续性方程：▽·j＝-jwρ

推导出：▽·(j+jwεE)＝0

上式中的jwεE为位移电流密度,ρ为电向密度，D为电位移矢量，H为磁场强度，ε为介电

常数，▽为梯度系数，B为磁感应强度；将欧姆定律的微分形式：j＝σ·E代入到麦克斯韦方

程中可以得到：

▽[(σ+jωε)▽φ]＝jωA·▽σ(σ+jωε)R；

步骤三、计算研究区域接收线圈的电压v和电导率σ，(1)没有堵塞物时主磁场产生的磁

矢位Ap与有堵塞物时的磁矢位A相等，(2)不考虑位移电流；

根据(1)、(2)可将磁矢位A用Ap代替，简化为如下两个式，标量φ通过求解下面的差分方程得到：

根据电磁感应定理v＝-jw·φ，且AT为激励线圈磁场，得到接收

线圈的感应电压为：权　利　要　求　书1/2页

2CN 109882741 A