探测电缆路径的方法——音谷法及其应用

1.音谷法

音谷法的接收线圈轴线与地面始终保持垂直，当接收线圈（即探棒）位于被测电缆的正上方时，由于音频电流磁力线垂直于接收线圈轴线，即不穿过线圈，因此线圈中无感生电动势，接收机中亦无音频信号产生。当接收线圈向被测电缆两侧（垂直于电缆走向）移动时，就有音频电流磁力线穿过接收线圈，接收线圈中亦将产生感生电动势，随着移动距离x的变化，其感生电动势也将发生变化，使其接收信号发生变化。当接收线圈移动到A或A′点时，接收线圈中穿过的音频电流磁力线最多，其感生电动势最大，即产生的信号电流最大，因此耳机中的音量或指示仪表指针偏转角最大。当接收线圈移动的距离|x|继续增大时，音频磁场逐渐减弱。由此，我们得出音量（或指示仪表指针的偏转角）与距离x的关系曲线——对称的马鞍形“双峰曲线”，如图4-5-2所示。

图4-5-2　双峰曲线

图4-5-3　双峰曲线定量分析

由图4-5-2的双峰曲线可知，接收线圈位于电缆正上方时，音量为零（或很小），形成音谷。而在电缆两侧的音量形成峰值，即音峰，如图4-5-2中的A点和A′点。该测量方法由于电缆位于音谷的下面而称为“音谷法”。音谷法也可以用来鉴别电缆。

以上定性地给出了音谷法的双峰曲线，下面将简要地进行定量分析，参见图4-5-3。

设接收线圈平面中心点为O′，电缆中心点为O，电缆中音频电流的方向与磁场方向如图4-5-3所示，则O′点的磁场强度H为

式中　I——音频电流强度；

r——电缆中心O与接收线圈平面中心O′的距离。

接收线圈中的感生电动势E为

E=h H sinθ

将式（4-5-1）代入上式得

式中　θ——h与r的夹角；

h——接收线圈平面到电缆中心的距离；(https://www.xing528.com)

x——O′点与h的水平距离。

对于已敷设完毕的电缆，h值即已确定为常数，当音频电流I恒定时，由式（4-5-2）可以确定接收线圈中感生电动势E随x的变化规律。当|x|≪h时，随着|x|增加，式（4-5-2）的分子成正比例增大，而分母却增加很小，因此感生电动势增大，双峰曲线呈上升趋势；当|x|增加到一定程度后，随着|x|的增加，式（4-5-2）中的分子虽然成正比例增加，但因分母中含有x 2项而增加幅度比分子大，从而使感生电动势E反而减小，双峰曲线呈下降趋势。可见，式（4-5-2）定量地描述了双峰曲线的变化规律。

2.音峰法

音峰法的接收线圈轴线与地面始终保持平行且与电缆走向垂直，当接收线圈位于被测电缆正上方时，穿过接收线圈的磁力线最多，因此耳机中的音量或指示仪表指针的偏转角最大。当接收线圈向被测电缆的两侧（垂直于电缆走向）移动时，穿过接收线圈的音频电流磁力线逐渐减少，耳机中的音量或指示仪表指针的偏转角也就越来越小。音量或偏转角与移动距离x的关系曲线——单峰曲线如图4-5-4所示。

图4-5-4　单峰曲线

图4-5-5　单峰曲线定量分析

由图4-5-4可知，接收线圈位于被测电缆正上方时音量（或偏转角）最大，即形成音峰。而在电缆两侧的音量（或偏转角）较小。就是说电缆位于音峰下。因此，该测量方法得名为“音峰法”。与音谷法相同，音峰法也可以用来鉴别电缆。

音峰法的单峰曲线定量分析可参考图4-5-5进行。图4-5-5中所有参数均与图4-5-3中各相应参数相同。

O′点的磁场强度H为

接收线圈中的感生电动势E为

连解上述两式并代入三角关系可得

上式中各量的物理意义与式（4-5-2）相同。

当音频电流I恒定时，由式（4-5-3）可知，接收线圈中的感生电动势E是随x的变化而改变的，因此耳机中的音量或指示仪表指针的偏转角也是随x的变化而改变的。当x为零时，E有最大值，即耳机中的音量或指示仪表指针的偏转角最大；当|x|逐渐增大时，感生电动势E开始减小，即音量或偏转角随之减小，但开始时减小很慢；当|x|增大到一定值以后，感生电动势E衰减加快。因此，形成了如图4-5-4所示的单峰曲线。