时间：2023-05-30 10:26:37
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电磁波的实际应用，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：电磁场与电磁波；教学内容；教学方法
作者简介：刘鑫（1980-），女，黑龙江佳木斯人，黑龙江科技大学电气与信息工程学院，讲师；
赵志信（1979-），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江科技大学电气与信息工程学院，讲师，哈尔滨工业大学电子与信息工程学院博士研究生。
基金项目：本文系黑龙江省教育厅“十二五”规划课题“EIP-CDIO在电磁场与微波技术类课程教学中的应用”（课题编号：GBD1212069）、黑龙江省高教学会十二五规划课题“EIP-CDIO 模式下电磁场与微波技术类课程教学改革探讨”（课题编号：HGJXH C110902）、黑龙江科技大学教研项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0073-02
“电磁场与电磁波”课程是通信工程专业的一门专业基础课。它是在“大学物理”（电磁学）课程的基础上进一步研究电磁场与电磁波的基本属性、描述方法、运动规律、与物质的相互作用及其应用。“电磁场与电磁波”是“微波技术”、“移动通信”、“光纤通信”等相关课程的前续课程，可见该课程在通信工程专业课程体系中的重要性。学生在学习本门课程时普遍反映难度很大。以下针对本课程的特点，就教学内容和方法进行探讨。
一、“电磁场与电磁波”课程特点
1.所需基础知识面广
“电磁场与电磁波”课程是以高等数学、大学物理、复变函数等课程为基础，所涉及的内容很广。因此要想学好这门课，必须有很好的数学和物理基础。
2.推导多、计算难
“电磁场与电磁波”课程中所涉及的公式和推导很多且计算难度大，许多结论是由推导总结而得到的。推导中需要用到大量的矢量运算、微分方程、积分方程等，过程非常复杂。
3.课时少、内容多
由于教学大纲的重新修订，“电磁场与电磁波”课程的学时由54学时调整为45学时，但教学内容并没有做大的调整，主要包括静电场、恒定电场、恒定磁场、静态场边值问题、时变电磁场、平面电磁波、导行电磁波等。[1]
二、教学内容和方法的研究
1.针对不同的学生讲授不同的内容
笔者所在高校通信工程专业学生分为二本生和三本生，二者在教学计划中的差别之一是三本生在“电磁场与电磁波”课程后没有“微波技术”课程。这就要求针对二者在教学内容上有区分。导行电磁波在“微波技术”课程中会有深入的讲解，因此针对二本生可以不讲授这部分内容，针对三本生则需要讲授。
2.理清思路，围绕“一条线”展开电磁场理论教学
学生在学习“电磁场与电磁波”课程时感觉内容多且条理性差，在课上对于讲授内容不知如何定位，不了解各个章节之间的关联，这就导致学生思路不清晰，进而产生厌学情绪。针对这一情况，在上课时要给学生理清思路。
针对《电磁场与电磁波》教材，[2]说明其章节安排。教材分为数学和物理基础部分（第1章）、电磁场部分（第2-5章）和电磁波部分（第6-8章）。电磁场根据时间变化特性可分为静态场（第2-4章）和时变场（第5章）。静态场包括静电场、恒定电场和恒定磁场。电磁场部分围绕亥姆霍兹定理展开研究，亥姆霍兹定理讲述的是在空间有限区域的任一矢量场由它的散度、旋度和边界条件唯一确定。[2]亥姆霍兹定理说明研究一个矢量场必须要研究该场的散度、旋度和边界条件，而场的散度、旋度又构成场的基本方程。此外，研究场时还可以借助辅助量，辅助量一般为位函数和场能量。因此，电磁场理论的“一条线”可以归纳为“基本方程（散度、旋度）—边界条件—位函数—场能量”。表1以边莉编著的《电磁场与电磁波》教材中静电场、恒定磁场和时变电磁场为例说明“一条线”对应的内容。由于恒定电场与静电场有可比拟性，因此对于恒定电场可以采取与静电场相比较的方法来教学。学生通过表1对电磁场理论部分的主要内容能够产生较有条理性的认识，在上课时知道所学知识在整个电磁场知识体系中的位置，学习时不会抓不到头绪。
3.教学中结合实际应用，培养学生初步的科研能力
由于电磁场与电磁波理论性强，在教学中要结合实际讲解理论，例如讲授电磁波在介质中透射时，解释日常用到的微波炉工作原理。微波在穿过有耗介质（含水分子的食物）时，使水分子产生“共振”现象，水分子之间发生激烈的摩擦和碰撞，进而产生热量，加热含水的食物。在学生的学习过程中教师不断地解答现实中的各类现象，可以促使学生激发更强的求知欲，从而使学生能够主动地学习。
除了课堂上的教学要结合实际应用外，还应鼓励学生课后以课程中的某一个知识点为出发点，查阅相关科研文章。例如，讲到电磁波在介质中传播特性时，结合黑龙江科技学院矿业特色，要求学生下载并阅读文章《“电磁场理论”课程教学中两个实例的应用》，[3]并要求学生回答手机能否应用于煤矿井上与井下的透地通信。学生通过对文章的查找、自学，对知识点做进一步的掌握，可以从中获得成就感，同时有益于培养学生初步的科研能力。
4.多媒体教学与板书相结合
传统的黑板板书教学的优点是教学速度较慢，留给学生思考的时间较多，使其能跟上教学进度，学生注意力容易集中。它的缺点是耗时多，且不容易展示图片，对动态显示更是无能为力。多媒体教学的出现弥补了板书教学的缺点，例如法拉第电磁感应定律、均匀平面波极化和传播等等通过多媒体可以动态地演示给学生，增强学生的理解能力，加深学生的印象，提高教学效果。
多媒体教学方法虽然优点多，但不能一味使用而放弃板书。多媒体反映的信息量大，教学速度快，如果大量使用多媒体会使学生跟不上教师的节奏。一旦听不懂，学生会厌倦学习，形成恶性循环。因此，采用多媒体与板书相结合的教学方式更适宜。对于重点内容还是使用板书比较好，过于烦琐且只需了解的推导过程、例题题目、图片、动态演示等采用多媒体比较适合。
5.教与练并重，认真批改作业
在“电磁场与电磁波”的教学中，有必要给学生留一些课后的作业，从而巩固课堂上的学习。学生在课堂上听懂教师的讲解，通过课后的练习将课堂上知识的掌握情况反馈给教师，使得教师更好地掌握学生的薄弱环节，在课堂上予以重点讲解。从作业情况看，部分学生学习态度不端正，抄袭他人作业，这样会导致教师对学生掌握情况的判断出现错误。针对这种情况，有必要在第一次作业中找出作业雷同的学生进行谈话，必须在抄袭刚一出现时就将其遏制在萌芽状态。笔者在教学中针对作业抄袭情况采取过上述办法，个别抄袭情况还存在，但总体上明显下降。
6.健全考核机制
为了加强对教学过程的监管，采用8+2的考核机制，即总成绩中期末考试占80%，平时成绩占20%。平时成绩包括课堂表现（出勤、课堂回答问题等）、作业和期中考试。平时成绩的考核可以使学生提高对课程的重视程度，必要时可以采取一些压制手段。例如课堂提问回答错误的学生扣1分，回答正确加1分。这样教师可以向不认真听课的学生提问，提醒其集中注意力。而回答问题的正确与否关系到期末成绩，所以回答错误的学生会期望在下一次被提问时能够回答正确而补得1分。通过这种方式可以有效地管理表现不理想的学生。
期末考试采取闭卷考试方式，而期中考试采取“一张纸开卷”的考试方式。所谓“一张纸开卷”是指在考试时学生可以参考自己带的一张A4纸进行答题，考试前学生可以在纸的正反面手写与课程相关的任何内容。“一张纸开卷”，有效地督促学生对上半学期所学知识进行归纳和总结，教师通过一张纸的书写内容以及答题情况对学生上半学期的学习情况有所掌握，考试过后可以针对学生普遍没有掌握好的知识点重新讲解。教师针对这些内容可以反思教学方法的不足之处，以便在新一轮上课时有所改进。此外，通过期中考试教师可以在下半学期对成绩不好的学生加强管理。考试题目题型应该多样化，包括是非判断题、选择题、填空题、计算题、证明题等题型，从多方面考核学生。
三、结束语
“电磁场与电磁波”课程理论性很强，存在着教师难教、学生难学的情况。我们在注重培养学生的学习兴趣的基础上，把教学内容归纳成一条主线，教学中结合实际应用，培养学生初步的科研能力，多方面对学生进行考核。从学生的反馈情况来看，这些做法取得了一定的成绩。
参考文献：
[1]张昕.电磁场与电磁波[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2008.
【关键词】高职物理 电磁波 电磁场
【中图分类号】G718.5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）01-0209-02
引言
随着微波、磁场技术的广泛应用，电磁场、电磁波知识的教学成为了当前高职物理课程教学的重点内容。尤其是对于高职学校机电专业学生而言，电磁场与电磁波教学尤其重要，是必不可少的内容。但是近几年来，随着高职院校的扩招，高职学生的学习能力不够高是客观问题，所以在高职物理教学的过程中保证高职学生高效的学习尤为重要。本文将从高职机电专业物理教学实际出发，探讨高职物理课中电磁场与电磁波教学的具体策略，希望能为提高高职物理课程电磁场与电磁波教学水平起到一定的积极作用。
1.高职物理课程中电磁场与电磁波内容的特点
电磁场和电磁波是高职物理课程中包含丰富的数学和物理知识的部分课程，是高职物理课中难教、难学的一部分。该部分内容不但具有较强的理论性，同时还具有数学推导过程繁琐、概念抽象等特点，这就要求学生在学习过程中应该具有较强的抽象思维能力、空间想象能力以及逻辑推理能力，在学习的过程中采用多样化的分析方法。毋庸回避，而这对基础不是很扎实的高职学生具有一定的难度。加之，由于高职物理电磁场和电磁波的部分实践教学成本较高，教师在教学过程中就忽略了这部分实践教学内容，导致学生在实际的学习过程中对学科知识难以理解和掌握，导致学生对电磁波和电磁场的相关知识理解不够深入，难以融会贯通。
例如，在电磁波与电磁场的教学过程中，通常是以麦克斯韦的电磁场基本理论为基础，在此基础上分析并论述“电磁场与电磁波”的相关内容。在该部分内容的学习过程中，由于学生物理、数学知识以及抽象思维能力的不足，导致学生在理解电磁理论方程的过程中出现了似懂非懂、知其然而不知其所以然的问题。这些特点都要求对现代高职物理教学方式进行改革。
2.教学方法的选择
在采用传统的教学方法过程中，高职物理课中的电磁场与电磁波教学主要注重理论教学，而实践教学内容所占的比例相对较小。这首先给学生形成了一个该部分内容实用性不强的印象，导致高职学生完全失去了学习动力。同时，该部分内容还存在着考核内容较为单一，绝大部分情况是通过笔试考试分数决定考核成绩，没有对高职学生的动手能力进行锻炼与考核。基于此，在高职物理课中的电磁场与电磁波教学过程中应该从以下几个方面着手改革：
2.1 将提高学生兴趣作为主要目标，以实践应用作为教学组织的主要内容
在教学过程中，从机电专业工程应用以及工程实践的角度出发，以具体的实际问题为突破口，对课本的内容进行讲授，采用理论联系实际的方式，极大地激发学生的学习兴趣。在教学过程中注重理论知识以及理论知识在实际生活中的应用实例介绍，诸如电磁场理论在现代通信卫星、电磁波技术在医疗、生物及化学等多个领域的应用，提高学生的学习兴趣。
2.2 充分利用现代信息网络，持续更新教学内容
随着现代电磁技术的迅速发展，高职物理教学内容应该在基础内容和知识方面进行持续的更新，尤其是在电磁技术的应用方面，应该通过持续更新的方式方能充分提高学生的学习兴趣。对于更新教学内容的方式，利用现代信息网络是一个有效的途径。这不但要求教师在教学过程中充分应用信息网络，同时还应该积极地引导学生正确合理地使用网络资源，对电磁学科发展与应用的最新动态予以认识。教师在教学的过程中则重点关注电磁技术的发展现状，在对原有经典理论知识进行分析、讲解的同时，适当地增加新的理论及应用技术，对教学讲义进行持续更新、充实和完善。
2.3 淡化理论公式的推导过程
电磁波理论公式的推导是一个较为复杂而繁琐的过程，它对高等数学以及电磁学等都有较高的要求。但是，从高职学生的实际情况以及学生工作过程中的实际应用来看，学生只需要对各个微波元器件的工作原理进行了解，在此基础上对元器件的内部结构与尺寸等进行适当改进即可，并不需要太多的数学理论知识。因此，高职教师在教学的过程中可以适当地对理论公式予以淡化，这样不但消除了学生畏难的情绪，同时也提高了学生的学习积极性。
2.4 综合采用多种教学方法
当前高职物理教学过程中，主要采用的教学方法包括利用仿真软件教学和多媒体教学两种主要的方式。其中，仿真软件教学方式给学生提供了一个真实的数字平台，学生能够通过软件设计出元器件。在教学中充分的利用仿真软件可以有效的缩短电磁理论计算的时间，同时还可以显著的提高学生的设计能力。
而多媒体教学具有图、文、声并茂的教学特点，所以在教学过程中适当的应用多媒体来表示电磁波元器件的外部特点及内部结构特征，通过短片、动画等形式使得学生能够对课本上的理论知识形成一个更加深刻、直观的理解。
同时，对于条件不够成熟的高职院校而言，在教学的过程中可以通过形象化的教学方式提高电与磁物理教学的水平。例如，在教授“运动的电场产生磁场”的教学内容方面时，长直导线长为L，其中通过电流I，则与导线距离为r处的磁通密度为B，
这时，长直导线周围的磁感线应该是一个沿着垂直导线平面内的同心圆，可以采用右手螺旋定则的方式予以表示，可以用图1表示。
而从形象化教学的角度出发，设想伴随着运动电荷产生了一个运动的电场，而运动的电场又会产生一个运动的磁场。如图2所示，当载流导线的电子以速度做定向运动时，导线截面中的正离子被认为是静止不动的，而正离子所产生的静电场与电子产生的静电场则出现相互抵消的现象。但是，由于正离子静止不动，导致运动电子所产生的电场并没有被抵消。然而，由于正离子没有运动，从而伴随运动电子的运动电场所产生的磁场没有抵消。这时，在导线长为L，半径为r的圆柱面之上，导线的线电荷密度为ρ，则在该圆柱面上所产生的电通量是：
电通量=E×S=E2πrL。
由高斯定理有：
则与导线相距πr距离的运动电场的场强E=。
2.5 积极开展互动式的教学方式
在新的教学理念之下，学生是整个教学过程的主体。因此，教师在教学过程中通过互动式的教学方法，让学生带着自己的知识，经验、思考、灵感、兴致参与活动，这样可以为他们萌发创新意识，培养创新能力提供良好的契机。为了形成较好的学习氛围，应该鼓励学生提问。教师可以在电磁场或者电磁波结束之后进行分组讨论，通过这种方式能有效的提高他们学好高职物理课程的积极性与信心。同时，教师还应该强化教学实践环节，通过实践教学活动提高学生对知识的理解与巩固，锻炼学生的整体应用能力，提高学生解决实际问题的能力。同时，及时的更新课程内容，对教学讲义进行逐步的完善，带动学生的学习兴趣。由于高职物理的理论性较强，因此在教学的过程中还可以采用上述形象化的教学方式来加强学生对理论知识的理解，并结合实验课程增加学生的感性认识，加深学生对所学习内容的理解与掌握。
2.6 对教学内容进行精心设计
电磁场与电磁波的内容具有理论性较强、内容枯燥以及思维抽象等特点，导致学生难以提起兴趣进行深入的学习，在学习的过程中容易出现走神等现象。这时，教师应该以提高学生兴趣为首要目的，对教学内容进行精心设计，这一点尤为重要。在实际的讲授过程中，将重点放在电磁学的基本概念以及基本理论的阐释方面；而在实践课程的教学过程中，结合课程教学的主要内容，精心设计几个经典的案例，在每次课程进行之前都从工程实际出发，提起学生的学习胃口，接下来的课程教学内容自然能够达到预期的效果。
结语：
本文在对高职物理课程中电磁场与电磁波的教学特点进行论述的同时，对高职物理课程电磁场与电磁波的教学策略进行分析。同时，以具体的教学内容为例探讨了电磁场与电磁波的教学策略，对提高高职物理课程中电磁场与电磁波的教学水平具有一定的积极作用。
参考文献：
[1]钱大庆. 高职物理形象法教学中电磁场概念的解读[J]. 常州信息职业技术学院学报， 2009，6（5）：26-28.
关键词 《电磁场与电磁波》 教学改革 教学效果
中图分类号：O441-4 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）21-0006-02
《电磁场与电磁波》是普通高等学校电子信息类、电气信息类专业本科生必修的一门专业基础课，该课程主要研究宏观电磁场的基本规律及分析计算方法，为采用“场”的观点解决实际电磁问题和今后在这一领域的继续深造打下较扎实的基础。随着电子信息和通信系统的发展，我国对电磁场与电磁波工程技术的研究也发展迅速。因此，为适应新形势下人才培养目标，如何在有限的教学时间内开好该课程是急需解决的问题。我们在课程教学过程中，努力摸索合适的教学方法，以期提高教学效果。
一、充分利用多媒体技术和网络资源
《电磁场与电磁波》课程涉及较多抽象理论、概念以及大量的公式、定理及复杂的计算过程，如果只使用传统的板书教学方法，学生普遍缺乏学习兴趣。而多媒体课件可以提供文字、图像和声音等多方面的信息，更以形象、生动、直观的方式展现教学知识点，有助于学生很快抓住学习的知识点。并且对于较为复杂的场，我们可以借助MATLAB、电磁仿真软件等进行仿真和数值计算，将场的分布等做成动画直观演示给学生，使抽象的问题形象化。教学内容以图文并茂的多媒体手段呈现，能从多角度吸引学生注意力，激发学生兴趣。且使用多媒体教学，扩展了教学内容，提高了教学效率。适当的板书教学配合形象生动的多媒体展示，可以达到最佳的教学效果。
随着互联网技术的飞速发展，网络教学资源越来越丰富，可以充分利用网络资源，扩展课堂教学空间，弥补课堂教学的不足。学生可上网搜索相关知识点，拓宽学习渠道，开拓学习思路，加深对课堂知识的掌握。还可将课程的资料上传至网络，让学生利用课余时间查阅、学习，方便学生课前预习和课后复习。通过网络途径，积极引导学生利用网络资源了解学科发展的最新动态以及热点问题，进行自主的探究式学习，将理论运用于实际。
二、教学内容体系的优化
从我校学生的实际情况出发，通过多方比较，我们最终选择了郑钧编著的《电磁场与电磁波》作为主要教材，该教材由浅入深，内容编排较为合理和连贯，理论的系统性和逻辑性较好。《电磁场与电磁波》课程是先修课程《大学物理》的延续，需注意前后课程的衔接，同时避免授课内容的重复性。以往课程教学中，根据教材的内容编排讲授会导致对静态场的授课时间较多，可是其基本理论学生在学习《大学物理》时却已学过，学生觉得没有吸引力，导致学习效果欠佳。时变场的内容是本课程的授课重点，同时也是考核的重点，课时却相对不足，很难保证教学质量和教学效果。因此，有必要对课程知识结构进行优化，缩减静态场授课学时，增加时变场授课学时，这样的课时分配更显合理性。对静态场的教学，教师以讲解重难点为主，学生课下自学部分内容为辅。时变场授课内容包括电磁感应、麦克斯韦方程组、波动方程，时谐电磁场，到平面波的传播及平面边界的入射，波导及天线，学时数的增多使得时变场的学习更为系统和全面，学生可以较为牢固地掌握时变场的分析思路和计算方法，从而系统地了解电磁场与电磁波的理论。
三、案例式教学，培养学生的创新能力
电磁场理论有广泛的应用背景，因此在课堂授课中教师可以增加与理论密切相关的应用背景知识，列举一些工程实践和日常生活中电磁理论应用的案例。案例式教学是将理论联系实际，让学生直接了解理论知识的实际应用，不仅活跃课堂的氛围，避免学生分散注意力，而且有助于开阔学生的思路，使学生充分认识到本课程的重要性，提高学习的主动性。我们选取了如电磁辐射与电磁污染、静电复印工作原理、医学中的微波治疗、磁共振成像技术、喷墨打印机、静电屏蔽、多普勒雷达等内容作为案例，进一步结合课堂教学知识点进行归纳讲解，让学生从案例中更深刻地了解教学内容，同时培养学生逻辑思维与创新思维。也可以介绍学科发展前沿，比如“电磁隐形衣”“电磁黑洞”等，结合课程内容提出问题进行启发式教学，培养学生分析问题的能力。
总之，在电子信息迅速发展、电磁应用越来越广泛的背景下，课题组教师经过多年的不懈努力，《电磁场与电磁波》课程教学实践取得了一定成效，教学效果得到明显改善。当然，还有许多工作需要进一步完善，我们一定会在今后的教学实践中继续改进。
参考文献：
[1]袁明辉，莫礼东.CAI在《电磁场理论》教学中的应用[J].科技创新导报，2015，（2）：134-135.
[2]石磊，郝静. MATLAB在电磁场课程中的应用[J].科技资讯，2014，（29）：200.
关键词:探地雷达;桥梁桥面;缺陷检测
中图分类号:U416文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)07-0028-03
在桥梁病害中,由于桥头引道高填土产生不均匀沉降,致使许多桥梁桥面与引道路面衔接处不够平整顺适,从而使车辆驶过桥头时,产生轻微或严重跳车。桥后台背沉降也是目前国内城市道路较常见的病害,而且随着城市道路桥梁建设的加快,交通流量的增加,这个问题越来越突出。桥头沉降跳车不但影响车速,影响行车质量,也会影响桥梁使用寿命;由于路面沥青材料的老化,极易造成上部的沥青混凝土砼铺装层由于沉降而破坏,这种破坏的直接结果是路面开裂,地表水沿裂缝下渗直接冲刷台背填土,导致台背填土变形或者流失,最终使得该处路基发生沉降,破坏了受力结构,出现空洞、路面沉陷的严重问题。
近年来地质雷达在路面、桥面的探测工作中得到越来越广泛的应用,它具有探测精度高,探测时间短,探测深度可控等一系列优点。但是在地质雷达的实际应用中,仍然存在着一些问题。例如读图难度较大,需要大量工程经验等。因此,本文在总结前人的基础上,对地质雷达的应用进行了总结,并结合工程实例对地质雷达的应用进行了全面的描述。
一、地质雷达探测原理
探地雷达作为路面检测的一项新技术,具有连续无损探测、高效、高精度等优点。该方法既能准确地提供城市道路面层和基层的厚度参数,同时又可以探测路基内存在的病害隐患及其结构缺陷,有助于道路养护管理部门及时发现和尽早处理,确保道路行车的安全畅通。探地雷达由主机、天线和配套软件等几部分组成,根据电磁波在有耗介质中的传播特性,发射天线向地下发射高频脉冲电磁波,当其遇到地下不均匀体(界面)时会反射一部分电磁波,其反射系数主要取决于地下介质的介电常数,雷达主机通过对此部分的反射波进行适时接收和处理,达到探测识别地下目标物的目的,如图1、图2所示:
电磁波在特定介质中的传播速度是不变的,因此根据探地雷达记录上的地面反射波与地下反射波的时间差ΔT,即可据下式算出基层异常的埋藏深度H:
H=V・ΔT/2 (1)
式中,H即为目标层厚度;V是电磁波在地下介质中的传播速度,其大小由下式表示:
式中,C是电磁波在大气中的传播速度,约为3×108 km/s;ε为相对介电常数,取决于地下各层构成物质的介电常数。
雷达波反射信号的振幅与反射系统成正比,在以位移电流为主的低损耗介质中,反射系数可表示为:
式中:ε1、ε2分别为上下介质的介电常数。
由上式可知,反射信号的强度主要取决于上、下层介质的电性差异,电性差越大,反射信号越强,对于非磁性介质,电磁波的反射特性仅与介质的介电常数有关。城市道路为层状结构,均为非磁性介质,各层介质的介电常数有明显的差异,它们之间能形成良好的电磁波反射界面。探地雷达发射的电磁波脉冲向下传播遇到这些反射界面时,就会产生发射。当结构层发生破损(如出现空洞、裂缝、脱空等),在雷达资料中便会出现明显的特征反射,如:脱空时将产生夹层反射,空洞会产生绕射等;当结构层因透水性问题而使某层含水量增大,或出现软弱夹层时,介电常数将明显增大,在资料中就可以得到高含水性的反射;且探地雷达具有极高的探测精度,在道路的结构层划分、病害检测、隐患调查中具有良好的检测效果。
各类岩石、各类土的电磁学性质有了很多的研究和测定。空气是自然界中电阻率最大、介电常数最小的介质,电磁波速最高,衰减最小。水是自然界中介电常数最大的介质,电磁波速最低。干燥的岩石、土和混凝土其电磁参数虽有差异,但差异不大,基本上多数属于高阻介质,介常数在4～9之间,属中等波速介质。但是由于各类岩土不同的孔隙率和饱水程度,显现出较大的电磁学性质差异。这些差异表现在介电常数和电导率方面,决定了不同岩性对应不同的波速和不同的衰减。
二、应用实例
勘察所用仪器为意大利IDS公司生产的RIS_K2-0型雷达,根据现场情况,选用400MHz天线工作,具体测试参数见表1:
(一)简介
浙江省某桥建于1988年,全桥长273米,主桥为预应力钢筋混凝土T梁,桥墩为钢筋混凝土空心墩。
(二)测线布置与工作量完成情况
沿车辆通行方向南测引道布置测线5条,测线号分别为:02线、03线、04线、05线、11线;沿绍兴路方向北测引道布置测线5条,侧线号分别为:06线、07线、08线、09线、10线,测线长均为30米。测线布置示意图如图3所示:
工作量完成情况:
纵测线:10条×30米/条=300米。
(三)勘察结果分析
所有结果均在普通模式下查找存在缺陷的位置。进行Move to Start处理,并在map_cl_01模式下观察道路层状结构的完整性。在map_cl_01模式下路面沥青面层呈蓝色,垫层呈红色,基层呈现红蓝交替的层状结构。这种现象是由于沥青面层与垫层介电常数差异较大,且垫层介电常数大于沥青面层,反射雷达波反相且反射强烈。
02～05线:02～06线典型区段如图4所示。02～06线不存在明显的缺陷,图中可见,地基层厚实,反射强烈,同相轴连续,说明路面下结构状况良好。
06线:06线位置如图5所示。06线自起始点12米以后的部分尚在施工,路面未铺装。从图5中可以看到在12米处雷达图像出现明显的跳动,且同性轴出现错位,与实际情况符合很好。
07～09线:07～09线位置如图6所示。07～09线不存在明显的缺陷,其典型区段如图6所示。图中可见,地基层厚实,反射强烈,同相轴连续,说明路面下结构状况良好。
10线:10线位置如图7所示。从图7中可见,在路面下距起始点7m存在疑似金属管线物体,物体呈现正相雷达反射且反射强烈,反射曲线呈近似双曲线,图中13.5～16m处0.5～1.5m深处存在似高含水区。其它位置雷达探测图如图8的典型区段。从图8中可见,同相轴连续,说明路面下结构状况良好。
三、结论
根据以上的雷达探测图像分析并结合已有的对垂直于行车方向进行探测所得结果得出如下结论:该桥桥台后背基本完好,部分存在疑似沉陷、松散、高含水等区域等缺陷。该探测结果与后期钻孔取样所得结果符合很好。因此,本次地质雷达探测是成功的。
地质雷达探测具有经济,高效,非破坏性等优点,探测精度高,分辨率高。在公路桥桥面破损长期动态监测方面必将有广泛的应用前景。
参考文献
[1]李大心.探地雷达方法与应用[M].北京:地质出版社,l994.
（中铁十二局第二工程有限公司，重庆401120）
摘要院对超前探孔进行深入研究的主要目的是为了探索其实用性，通过各个方面反馈出来的数据进行分析总结，判断出其在实际应用中的重要性和应用价值。通过对此方面的研究，可以更好地学习到超前探孔方法，并判断超前探孔方法的实际意义。以合肥地铁网（链接各市区的主线）地下区间施工为例，讲述了地下钻孔爆破的方法打穿避免岩溶涌突水，以及针对砂层洞发育地区使用的工程施工流程和先进的抵制类型探测技术。
关键词 院地下钻孔爆破；岩溶区涌突水；钻孔灌注法；井间电磁波CT 法；地质勘探
中图分类号院U455.4 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2015）27-0145-02
0 引言
随着地下工程的增多，超前探孔的施工在地质勘探中的位也不断提升，也就体现出超前探孔在实际应用中的重要性，因为需求量不断增加，同时在此方面的要求也就不断提高。另一方面因为在实际操作中遇到的困难暂没有更好的解决方法，因此要重新探索这一领域。对超前探孔技术的研究是为了地下工程建设的顺利实施，超前探孔技术就为实现这一目标提供了坚实基础。
1 超前探孔技术确定砂层洞的方位
超前探孔为进一步查清重要构造物及路基的工程地质条件，为防止工程中遇到阻碍进程的地质危害，要求对本项目施工前进行地质钻探工作，其目的是为工程地基处理提供准确参数，为确定桩长提供定量计算指标，为岩溶处理措施提供地质依据。超前探孔主要分为四种方法：淤井间电磁波法加；于雷达扫描法；盂长螺旋引孔技术加；榆超高密度电法。
淤井间电磁波法是可以用来勘探断层砂层洞和地质岩塌陷以及多水区等许多对地下工程不利的自然因素，灰色地区代指电阻率低的物质，黑色地区代指高电阻率物质，剩下地区是电阻率在高阻与低阻两者范围以内的物质。由于受到成受到承受物的材质影响，井间电磁波法多用于马路边的自行车道的地质勘探。井间电磁波法其实是通过电流两端电极的规格和排阵方式来，观察需要进行地下建设地质中的电力场分布，从而达到对建设地区电阻率勘探的效果。
于在跨越路段处普遍会使用雷达扫描法。它的主要好处在于，能够再更短的时间里实现更加地质勘探快速。雷达扫描法是通过放射出高频率的电磁波，当遇到不同的阻碍物以后再反射出另外一种电磁波，通过仪器计算得出地下的岩层种类。井间电磁波法和雷达扫描法呈现的效果较为明显。
盂长螺旋引孔技术其实是地质勘探的一种方法，钻孔勘探使用的机器是ZJ40J 型钻孔机，使用了猛烈撞击外加回旋以及套管、砂浆护边、不锈钢与金刚石镶嵌的钻如方法。不同岩层的岩芯按地质顺序摆放到岩芯盒中，要及时地获取鉴定数据，然后用高清相机记录每一个钻孔和岩芯，勘测孔洞分布在岩溶的成长地区两旁的孔道线上，孔道外围2耀5m 以及孔道左右线之间，安插多条勘测的线路，随着勘测线按照高度差为5m 的间隙分布着钻孔，勘测的钻孔深度大致到达地下建筑底端以下的6m。
榆超高密度电法是一种地下电磁波探测技术，是通过借助物质的电阻率不同区分出不同影像的技术，工作方式与井间电磁波法相近，只是比一般的井间电磁波法更加节省时间。使用的器材是拥有WGMD-9 系统多通道数据采集技术超高密度多方位直流电法勘测等多种有利条件的仪器，勘测线路的导向重在截取地铁隧道的方向，借助处在地铁隧道两侧的钻孔进行越孔是电阻率超高密电法计算。其主要作用的宽度为26m，越孔进行电阻率超高密度电法勘测的过程中，两边的钻孔中都插入了含有为数不少电极的电缆，其中每一个电极相距0.5m，在借助钻孔的宽度，就能够推算出进行数据收集的电极个数，设定地下电极排布，从而对越孔计算所得到的数据进行观测和研究，这样便可以反推出隧道之间物质的电阻率的切面分布图。长螺旋引孔技术及超高密度电法以上两种地质勘测方法制出的效果较为明显。
2 超前探针孔对砂层洞的处理技术
超前探孔在砂层洞的应用十分广泛，所以其重要性毋庸置疑。凭借岩层勘测的井间电磁波法在洞内所获得的超前探测的收获，由地质中岩层的形态和材质把这些划分为砂沟、砂槽、砂管以及砂层洞，凭借岩层的形成速度以及形态的不同，填充的材质种类，蓄水水量的多少，以及施工过程中分为岩层中与岩层外两种处理技术。
岩层顶超前固定。凭借超前探测的数据，岩层中能够调控的成型范围很小，生长的地方位于地下挖掘覆盖面内有着填充物质与半填充物质的砂层洞。蓄水岩溶的地段开凿时的爆破必须遵守：超前探测、钻孔灌注、钻孔长度短、支撑维护要到位、测量数据要不断更新、封锁钻孔的速度要快等要求，要在施工爆破之前必须铺设钻孔开展超前的灌注处理工作，依靠超前探测获得施工前方的岩层中渗水数据，施工过程使用灌注泥浆和石灰或者水玻璃石灰液浆两种方法，灌注的力0援4耀0援7MPa。灌注泥浆随着施工挖掘的切面150毅的面积里铺设，钻孔中铺设了50 热扎的不锈钢管，管厚3.36mm，每根管长4m，竖直方向每隔0.5m 铺设为一趟而且即接着进行施工灌注泥浆，施工中的灌注过程中混凝土用做岩层的铺盖，再借助岩层中往钢管超前注浆用来巩固工程建设进城范围之中松软易碎地区，填充区的砂沟、砂槽，填堵岩层夹缝中的渗水，以防施工过程中岩层中发生突水状况。
整个切面处进行泥浆灌注，依靠岩层勘探得到的详细数据，融合超前勘探技术对松软地区的断裂带和一些岩层生长地段，会形成蓄水渗水的状况，利用切面处的超前注浆手段实施巩固。通过具体实例去分析问题：
跨越填充式砂层洞处理方法，就施工进程里展示的岩层顶端出现了填充式的砂层洞，顶端120毅首先开始40伊3援36mm 的钢管进行超前的支撑和维护，相隔250mm，灌注水玻璃和石灰的混合浆；砂层洞覆盖中，相隔600mm，架设起多层的材料，钻开工程方向的灌注点用来为之后的灌浆加固做铺垫，工程砂层洞的地方设置支撑维护。数据见图1。
拼接地质勘测井间电磁波法探测可以勘探出生长体型较大的砂层洞，需要依靠他的生长方位、形状等使用地表处置的方法来化解砂层洞对地下工程施工的威胁，具有危险性的砂层洞外处理技术的实施顺序：是否符合砂层洞处治的评判标准寅确定砂层洞的高低危险区域寅砂层洞处理寅砂层洞处理成果检测。对砂层洞处理要求体积大于1.5m3 或者是半径不小于0.5m 的砂层洞。
3 工程实例
合肥地铁头期施工一期进程1、2、3 标段包括五个区间，分别为方兴大道站耀翡翠路站区间，大剧院路站耀潜山站区间，史河路站耀蒙城路站区间，阜阳路站耀合肥站区间，铜陵北路站耀北二环路站区间，线路全长76.3 公里，绝大多数采用了地下钻洞法施工。预计时期地质勘测报告、工程施工进程中使用的地质勘测数据资料显示，史河路站耀蒙城路站区间段钻孔碰到洞的概率36%，这一地区的岩溶体型推测大致是初等发育。岩溶在整条线路都有形成、形成数目居多、大大小小的砂层形态都有出现、想找到成垂直形态发育的熔岩很难，绝大多数的砂层都是被全部填满或半填满，地质表面波动较大，岩层表体砂沟砂槽砂隙以及砂层洞，地质里砂层洞可能出现片状分布的特征。
岩溶绝大多数在空地的泥灰岩中形成，勘测中看到的砂岩洞（如图2 所示），绝大多数砂层洞容易渗入地下工程结构的内部，其中有一些处于框架的顶端外侧和底端外侧，砂层洞被填补的物体多是粘性较强的沙土，砂层洞顶端同掺杂大理石的碎石粘土，工程进行时很有可能出现泥层涌出水突的情况以及施工地面凹陷等诸多状况，对地下工程施工的干扰是非常严重的。
这些困难问题都是实际情况反馈出来的，亟需要去解决。只有采用超前探孔方法，提前详细了解地层的砂层情况才是解决问题的核心。
根据底层实际情况，工程采用螺旋引孔技术、井间电磁波法、地下超前探孔等技术方案，同时采用一些地下或地表的地质处理技术，降低工程中遇到风险的概率，也保证了正在施工的地段的安全，安全保障期至少可以达到八十年（行业标准）。与此同时，大幅缩短了施工所需要的时间（相对减少30%施工时间），更好更快地达到目标。此工程在2008 年九月竣工，竣工之后始终依照国家有关规定对其进行养护、定期检查，至今为止尚未发现裂缝等迹象。
4 结语
射频加热系统基本工作原理分析
农产品及食品加工行业所使用的射频加热系统，主要以射频平行极板式加热系统为主，其主要结构可简化理解为，由两块上下平行的极板组成的电容器，如图一所示。在实际应用过程中，操作人员将目标物体放置于平行极板之间，启动设备，在极板的作用下，交变电磁场对目标物体做功，如忽略极板边缘的杂散电场，可视为目标物体受射频能量作用的方向为垂直极板方向。
目标物体在射频能量的作用下，其温度会不断上升。目标物体射频能量的吸收量，主要由其本身介电损耗因子决定。射频场中的目标物体的升温速率，可由如下公式进行计算：
（2）较之微波加热方式。射频加热技术与微波加热技术相比，其优势主要体现在设备建设投资少、能量穿透能力强两方面。
由电磁波穿透一般规律可知，电磁波的频率与其在物体中的穿透深度为反比例关系，射频的频率范围为3.0kHz-300.0kHz，微波的频率范围为300.0MHz-300.0GHz，故而射频加热的穿透能力更强。此外，使用微波对大块食物进行加热时，会产生边角集中效应，这是由于当物料厚度大于1.5倍的电磁波穿透深度时，微波能量会在食物表面下1倍穿透深度区域集中，在实际应用中就会出现食物边角焦糊但中并未熟透的现象。
射频发生器的最大功率为900Kw，相比之下微波发生器的功率普遍偏低，如2450MHz的微波发生器的最大功率为10Kw。在微波加热设备设计过程中，为满足实际使用需求，通常需设计多个微波发生器，从而导致建设成本的增加。就一般情况而言，如加热要求相同，射频加热系统的建设成本仅为微波加热系统的一半左右。
射频及时应用劣势及缺点分析
（1）热偏移现象。在射频设备实际加热过程中，目标物体的介电损耗因子会随着温度不断升高而不断增大，从而导致目标物体吸收的射频能量不断增多。在这一过程中，如目标物体内部出现局部温度较高的现象，就会使射频能量在该区域内集中，从而导致目标物体出现局部过热问题，即热偏移现象。因此，在射频技术实际应用过程中，应严格控制电磁场分布及初始温度均匀情况，以满足系统均匀加热实际需求。随着现代计算机技术不断发展，通过计算机模拟优化电磁场做功模式，即可有效解决热偏移问题。
（2）尖角效应。尖角效应具体是指，如使用射频加热技术对不规则形状的物体进行加热，射频能量易在物体最厚的部位集中，导致物体受热不均，局部出现过热现象。由于这一特性，射频加热在实际应用中，对于目标物体的外形要求较为严格，只有形状简单、规则的物体才能得到均匀的加热。这就导致射频技术在民用领域发展困难，更适用于工业标准化生产使用。
射频技术的应用现状分析
杀菌。根据相关科研人员对于炒鸡蛋、袋装切片面包、火腿、乳酪通心粉等食物的射频杀菌实验可得，射频对于食品中微生物孢子的杀除效果明显，可有效提高食物品质、延长保质期。使用射频及热风联合对袋装切片面包进行处理，加热速率约是传统单一热风处理模式的30倍。当面包冷点温度逐渐升高至58.0℃时，袋装切片面包中含有的桔青霉孢子数明显降低，平均可降低四个数量级左右。如使用传统加热方式进行杀菌处理，需将面包加热至68.0-70.0摄氏度，并保持20.0min左右，才能满足实际杀菌需求；如使用传统杀菌工艺对乳酪通心粉进行杀菌处理需持续90.0min，使用射频技术可将时间缩短60min左右，从而提高食物质量。
通过热风和射频联合处理的袋装切片白面包可延长35d±3d的保存期，使用高阻隔材料进行包装且经过射频处理后的火腿，其保质期可延长到28d左右。
干燥。干燥是射频加热技术应用于食品领域最早的试验项目之一。随着射频技术的发展，食品射频干燥技术也随之不断发展，并取得了相应的成绩。其中饼干类焙烤制品加工中射频干燥技术应用广泛，并已经形成商业化的生产模式。
肉制品蒸煮。Tang等研究人员针对射频加热在热制品蒸煮领域的应用进行了探究，他们分别使用火鸡胸肉和牛腱子肉进行了蒸煮实验。首先，将肉进行定型包装；其次，将肉制品放入循环水中，控制循环水温度80.0℃左右；最后，使用射频对肉制品进行加热，使其冷点温度逐渐升至73.0℃，维持2min左右的循环水、射频加热时间。新型加热方法与传统加热方法相比，可节约69.0%-77.0%左右的时间。通过感官评定可知，两种加热处理后的肉制品在感官上并无明显差异。通过质构仪测量结果可知，通过射频加热的牛肉韧性降低明显。通过射频加热处理的火鸡肉，红度较低，并且在冷藏过程中，脂肪氧化速率降低明显。
杀虫
（1）鲜果杀虫。由Wang、Hansen等人的射频鲜果杀虫研究可知，通过脉冲处理或热水、射频联合处理，均能对苹果中含有的第五龄苹果小卷蛾进行有效杀除，但经射频处理后的苹果并不能保障其品质不发生变化。
针对射频杀虫技术进行优化调整后，先使用热水对鲜果进行预热处理，随后使用热水、射频联合处理，可在清除苹果内部第三龄墨西哥果蝇以及第五龄苹果小卷蛾的基础上，较好地控制苹果的品质，该方法应用于樱桃、柿子同样可保障鲜果的品质。经过射频处理后的柿子、苹果，外观上颜色有所加深、硬度增加，水果含水量有所下降，总体对于鲜果的食用品质影响不大，且可有效延长贮存期。通过射频杀虫处理的樱桃，仅能再5℃温度条件下，贮藏24h左右，但其品质普遍优于溴化钾熏蒸杀虫处理后的樱桃。
鲜果品质较难保障的原因在于，鲜果与害虫的介电特性差异性较小。在实际射频处理过程中，二者常被一起加热，从而影响鲜果的品质。通过技术优化改良后，可在杀虫的同时，控制鲜果品质。
（2）核桃杀虫。核桃常见虫害包括脐橙蠕虫、苹果小卷蛾以及玉米粉蛾三种。相关研究表明，通过射频加热将核桃升至53℃，维持加热时间3min左右，即可将苹果小卷蛾全部杀死；升温至55℃，并维持加热时间5min左右，即可将第五龄脐橙蠕虫全部杀死。经过射频杀虫处理的核桃，其感官品质、外壳质量以及气味均无明显影响。
关键词：RTK技术；地质勘查测量；应用
]1 RTK技术概述
RTK技术是指载波相位动态实时差分定位技术，其定位乃是建立在载波相位观测值的基础之上，精度达到了厘米级。RTK技术模式下的测量具有动态性、实时性的特点，为观测点提供的是三维坐标。从RTK系统的组成结构来看，RTK系统是由基准站、流动站、无线电通讯系统三大部分组成。而就定位方法而言，RTK技术采用了二次差分算法[1]。从工作原理来看，RTK系统中，基准站以无线电通讯体统为介质，将卫星信息传送到流动站，而流动站作为一种连接装置，起到了接收数据的作用，即接收卫星数据和基准站数据。在数据被接收之后，控制器对数据进行差分处理，最后得出坐标数据，即完成了定位。
2 RTK技术在地质勘查测量应用中的特点分析
第一，RTK技术应用于地质勘查测量中，对矿区环境的依赖性不大，换言之，即RTK技术能够做到只依靠一个已知控制点进行作业，即使矿区周围的已知控制点处于不可用状态，它仍然能够正常运作。第二，RTK技术具有直观快捷的特点。因为它使用的是控制器进行运算，所以数据资料从接收到计算，都显得直观而快捷，工作人员无需再做平差计算。第三，RTK技术具有精度高的特点。与导航型手持机相比，RTK技术测量结果的精度已经达到了厘米级，导航型手持机的精度远远比不过RTK技术[2]。第四，RTK技术对无线通讯技术的依赖性比较大，它需要依靠无线通讯技术来完成信息的收集。而当前的无线通讯技术条件下，数据链连接的范围一般只能达到10千米左右，最大也只能达到20-30千米。因此，作业距离非常近。在山区，这种情况更为严重。由此可见，RTK技术除了有点之外，还存在着局限性。
3 RTK技术在地质勘查测量应用中的优点与不足
3.1 RTK技术的优点
RTK测量技术是一种不同于传统测量技术的新技术类型，近年来，它已经在我国地质勘查测量工作中得到越来越多的应用。而之所以将RTK技术应用于地质勘查测量，主要是因为它具有几个明显的优点。第一，RTK技术的精度高。对RTK技术而言，只要具备了能够正常工作的基准站、流动站和无线电通讯系统，并满足其作业半径要求，就能够在平面精度和高程精度上达到厘米级。而RTK技术之所以能够有这样高的精度，主要是因为RTK技术不必多次搬动仪器，所以收集到了数据安全可靠，误差非常小。在地质勘查测量中，高精度意味着地形绘制与实际地质情况基本上能够达到一致，对矿产资源的寻找与开发有着很大的作用[3]。第二，RTK技术降低了作业要求。传统测量技术一般都要求两点之间能够光学通视，即两点之间没有遮挡视线的物体。而RTK技术则只要求两点之间能够满足电磁波通视和对天基本通视，这对山区等地形复杂、障碍物较多的地区而言，无疑非常有利。除此之外，RTK技术还基本上不受季节、气候、能见度等的影响，所以我国大多数地区都能够使用这一测量技术。第三，RTK技术的测绘功能强大。RTK系统中，流动站安装了软件控制系统，通过控制系统可以实现无人测绘，而这种测绘方式不仅节省了人力，而且还减少了认为误差，使得测绘的准确性得到保证。第四，RTK技术具有广阔的发展前景。从本质上来看，RTK技术是GPS技术的一项突破，它基于GPS技术而又具有传统GPS技术所不具备的优点[4]。在实际应用中，RTK技术已经体现出了诸多的优点，并且其巨大的技术潜力也预示着未来RTK技术将获得更多的突破，实用性将得到加强，整个技术将得到完善。因此，发展前景良好。
3.2 RTK技术的不足
第一，某些情况下，RTK技术的信号强度不够。RTK技术依靠无线电通讯系统来收集信息数据资料，而无线电通讯系统是依靠电磁波来传递信息，这就表明，电磁波在信息的传递中发挥着重要的作用。但是，在一些特殊的场合，电磁波容易受到干扰，进而造成信息传输质量不稳定。比如，在“V”型沟谷，在山高林密的地区，电磁波就容易受影响，导致信息传输失败或者信息传输不完整。此外，距离对RTK技术的信号也有着一定的影响，如果工程点分布较分散，测量点之间的距离较大，那么无线数据的传输就会受到影响[5]。第二，RTK技术仍然存在多源性误差。虽然RTK基准站不需要频繁搬动，减少了误差积累，但是RTK技术却有着其他方面的误差源，比如卫星星历误差、卫星钟误差、作业中的对中误差以及多路径效应等。第三，RTK技术可能漏测地形。漏测地形对地质勘查测量工作而言是一项比较严重的错误，而RTK技术之所以会漏测地形，是基于以下原因，即地形难以分辨，而只通过几个测量点来测量无法满足测量的准确性。
4 RTK技术在地质勘查测量中的应用
第一，RTK技术应用于矿区控制测量。矿区控制测量是首级控制，而现行的RTK测量主要还是基于国家等级控制点，所架设的基准站有很大一部分是建立在国家等级控制点之上，这样才实现了直接性的测量工作。而这种测量方式一般是适用于国家等级控制点无法满足使用需要的情况。作者根据相关的工作经验及调研认为，RTK技术的矿区控制测量中的应用具有极高的精度，符合相关的标准。第二，RTK技术应用于地形测量中。地形对找矿有着重大的影响。因此，地形测量工作非常重要。当地形条件较好时，则可以直接使用RTK技术进行测量，采集并分析数据。通过这种方式，使地形测量的工作效率以及测图精度得到大大的提高。第三，RTK技术应用于工程点的布设中。在某些情况下，工程点布设对精度有着较高的要求，而当导航型手持GPS不能满足这种精度要求时，就需要使用RTK技术。在使用RTK技术时，只需要将设计工程点的坐标输入掌上机，之后再放样，就可以将点位布设到实地。这项功能是RTK技术所独有的，因而愈见其应用价值。第四，RTK技术应用于勘探线剖面测量。RTK技术的放样功能属于RTK技术的独有功能，而这一点决定了只有RTK技术能够测量勘探线剖面。其实际应用为：其一，利用线放样功能将观测点固定下来，不随便移动；其二，保证观测点的高程精度。
5 结束语
全球定位技术的发展给地质勘查测量工作带来了极大的便利，使得地质勘查测量具有了多种可供选择的测量方法。而RTK技术因为精度较高等优点而在其中脱颖而出，获得了越来越多的应用。鉴于RTK技术广阔的发展前景，我国应当大力支持RTK技术的发展，使RTK技术在地质勘查测量中获得更多的应用。
参考文献
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[2]罗永贤.RTK技术在地质矿产勘查测量中的应用[J].甘肃科技，2012（5）.
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[4]郭江平.RTK技术在地质勘查测量中的应用思路研究[J].科技资讯，2014（16）.
Abstract: The anti-interference design of embedded system is a systematic project. Basing on the working practice, the author concludes a combination of flex and rigid combination comprehensive anti-interference techniques for embedded system.
关键词:嵌入式系统;抗干扰技术;软硬结合
Key words: embedded system; anti-interference techniques; rigid-flex combination
中图分类号:TN97 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)27-0234-02
0引言
当前嵌入式系统发展如日中天,关于嵌入式系统设计的资料也是满天飞,但是关于嵌入系统的抗干扰技术却鲜见全面的论述,笔者从实际应用中总结出一套针对嵌入式系统软硬结合的综合抗干扰技术,具有很强的参考价值。嵌入式系统的抗干扰是一项系统工程,要综合考虑,软硬结合,因地制宜,才能达到理想的效果。
总的来说,嵌入式系统的抗干扰设计应采用以硬件为主,软件为辅,软硬结合的方法。因为软件的抗干扰是被动的,只有在程序异常出现后,或复位或执行其它相关操作;而硬件抗干扰却是主动的隔离外部干扰,保证系统的稳定运行。当然,一些软件的抗干扰技术也会对软件本身的BUG具有很好的纠正作用,那就另做它论了。
1硬件干扰分析与对策
在分析硬件干扰的时候,我们要分清三个主体:干扰源,干扰途径与扰设备。如图1所示,搞清楚了这三个主体,我们就可以有的放矢,无往而不胜。
就干扰源而言,分系统内部干扰源与外部干扰源,在系统内部应区分哪些是高频信号,哪些是低频信号,哪些是大电流电路,哪些是小电流电路,以便在电路设计时有针对性的进行处理。而对干扰途径,无非是传导、近场感应与远场辐射。对传导干扰就在传输线路中对干扰信号进行阻挡或滤除,而对付感应与辐射干扰的重要手段就是屏蔽。另外,热干扰也是不可忽视的一种,设计时要注意发热器件对注意器件的影响,并注意隔离。
对于传导干扰,通常的采用的技术有滤波技术、吸收技术、隔离技术等。滤波技术的主要实现方式是结构各异、特性不同的滤波器,包括电容滤波器,电感滤波器,电感电容滤波器,电阻电容滤波器等。在使用滤波器时,要对有用和无用的信号进行透彻的分析,至少要明确有用的信号的频率特征,以便有的放矢,合理的选择滤波器的截止频率,控制滤波器的斜率、纹波与漂移,同时还要考虑滤波器的阻抗匹配问题与插入损耗。另一种抑制传导干扰的器件是铁氧体磁珠,又称屏蔽珠(Shield bead)、抗干扰珠(Anti-interference bead),或者电磁/射频干扰抑制器(EMI/RFI suppressor)。与大多数滤波器将干扰信号反射回源端或转换成电场、磁场可能形成二次干扰不同,铁氧体磁珠在高频段呈现为阻性,可将干扰信号转化热量,具有较好的高频抗干扰作用。由于它容易使用,抑制效果好,价格便宜和占用空间小等诸多优点,当前应用十分广泛。隔离技术也通常用来抑制传导干扰,其实质是彻底切断干扰的传输通道,以达到抗干扰的目的。常用的隔离方法有光电隔离、继电器隔离与变压器隔离等,使用时应根据不同的信号选择不同的隔离方法。
对于感应与辐射干扰,主要靠屏蔽技术。屏蔽技术能有效地抑制通过自由空间传播的电磁干扰,通过屏蔽技术,可以限制系统内部对外部元件和装置的干扰,同时也防止来自系统外部的干扰进入系统。按其原理,屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。为了抑制由电场感应引起的干扰,应采取以下措施:
增大扰电路与干扰源间的距离,以减小两者之间的分布电容;尽量使扰线路贴近地平面,以增大其对地电容;在扰电路与干扰源间之间插入金属薄板,实施屏蔽。
对磁场进行屏蔽则主要采取高磁导率材料屏蔽体、反向电流及涡流实现。提高磁场屏蔽效果,屏蔽体的材料和开关是关键。对于电磁波来说,电场分量与磁场分量总是同时存在的,所以在屏蔽电磁波时,必须同时对电场和磁场进行屏蔽。电磁波屏蔽的关键是选择合适的屏蔽体。屏蔽体之所以能阻止电磁波的传播,是因为电磁波在穿越屏蔽体时发生了能量的反射衰减和吸收衰减。实际屏蔽体的屏蔽效能是由构成屏蔽体的材料和屏蔽体的结构决定的,这些因素包括:屏蔽材料的导电性越高越好;屏蔽材料的导磁性越高越好;屏蔽材料的厚度越厚越好;屏蔽体上导电不连续点越少越好。
2软件抗干扰技术
尽管采取了硬件抗干扰措施,但由于干扰信号产生的原因很复杂,且具有很大的随机性,所以很难保证系统完全不受干扰。因此,通常在采取了硬件抗干扰措施的基础上,同时采取软件抗干扰措施加以补充,做硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法灵活方便,易于实施,在嵌入式系统抗干扰设计中应用非常普遍。
软件抗干扰技术是当系统受干扰后,使系统恢复正常运行或输入信号受干扰后去伪求真的一种辅助方法,其主要研究内容,其一是采取软件的方法抵制叠加在输入信号上的噪声的影响,如数字滤波技术;其二是由于干扰而使运行程序发生混乱,导致程序乱飞或陷入死循环时,采取使程序纳入正轨的措施,如软件冗余、软件陷阱及看门狗技术。常用的软件抗干扰措施为:
数字滤波;输入口信号重复检测;输出端口数据连续刷新及回采;软件拦截技术(指令冗余、软件陷阱);看门狗技术等。
关于上述几种软件抗干扰措施的具体实施方法有很多资料可以参考,有兴趣的读者可查阅相关资料,受篇幅限制,此处不再深入讲解。
下面笔者想详细地谈谈故障自动恢复处理程序。嵌入式系统的微处理器因干扰而失控导致程序乱飞、死循环、甚至使某些中断关闭。我们采用指令冗余、软件陷阱和看门狗技术,使系统尽快摆脱失控状态而转到初始入口0000H。一般说来,因干扰故障转入0000H后,控制过程并不要求从头开始,而要求转入相应的控制模块。程序乱飞期间,有可能破坏内部RAM和外部RAM中的一些重要信息,因此必须经检查之后方可使用。程序转入0000H有两种方式,一种是上电复位,一种是故障复位(如看门狗复位),这两种入口方式要加以区分。所有这些,都是故障自动恢复处理程序要研究的内容。
【关键词】无源定位发展运用
无源定位是相对于有源定位而言的，是指发射电磁波进行主动的搜索，这也是传统雷达工作的主要原理。而到了无源定位之后探测定位系统已经不需要再发射电磁波了只需要单纯地接收电磁波信号，并根据实际情况进行分析即可，作用距离远、具有隐蔽性好，就可以获得目标的位置和运动状态等信息。无源探测定位系统完全是处于被动的工作方式，无源定位系统中按照系统所接收电磁波的辐射源不同可以分为两类，一类是导航中常用的识别、探测、定位和跟踪运动目标，另一类中通过接收被探测目标辐射源的电磁信号对其定位和跟踪，其广泛运用在如测控、航天、航空、航海等各个领域，并发挥着突出的作用。
无源定位系统可以分为两类，单站无源定位和多站无源定位。多站无源定位顾名思义要比单站无源定位存在着很多的观测平台，以双站、三站和四站为多，而且这些单位之间都是存在着联系的，一般会采用时差定位、方位信息关联等技术。单站无源定位即只利用单个观测平台对目标进行无源定位。从原理上看，单站采用的是几何学原理定位和运动学原理测距，能够在非线性滤波技术的辅助下对目标进行精度定位跟踪。多站无源定位往往是通过多个观测平台同步观测，从几何学的角度进行分析就是利用多条定位曲（直）线的汇聚来实现目标定位，首先需要将所有的信息集合起来，在进行分析。单站无源定位相对于多站而言，隐蔽性强、资源少具有机动性，但是获取的信息量相对较少。
目前无源定位技术中有很多的方法，如到达时间（TOA）定位、测向（DOA）定位、方位-到达时间（DOA-TOA）联合定位、测多普勒频移变化率定位等。
测向定位技术是无源定位系统中较为成熟的和使用得较多的方法，这种技术工作的基本原理是三角测量法，仅利用方向测量信息来确定未知目标的位置。不同位置的观测平台，对固定目标定位时运用交叉定位，但是并不能适用于所有的情况，在很多时候，“交叉”无法实现，因为目标也是在运动，这个时候就需要利用已知位置的地面辐射源，或对陆地或海面航行载体进行导航定位，这种技术数据量小，只需要测向和观测平台自身位置数据，但是实际应用中容易出现陷入局部极小点的情形，但是其实用性也是经过了检验的。
到达时间定位技术也被称为双曲线定位法、反罗兰法和测时差定位法，其主要的原理是测量目标辐射信号到达两个探测平台的时间差来完成定位工作。而且为了分析辐射信号的到达时间，需要建立4个接收站，要做到这些，必须对辐射信号的时间特征进行精确的抽取和计算，从而获取目标的速度信息和距离信息，进而获取目标的空间位置信息。
观测平台和目标之间往往会存在着相对运动，这样就导致目标辐射源实际信号的频率与观测平台接收到的信号频率与之间会产生偏差，为了解决这个问题多普勒频移技术就出出现了，其实它也是一个观测平台位置、目标辐射源位置和观测平台运动状态的函数，此偏差的大小与目标和观测平台之间的相对速度成正比。对于位置固定、发射频率固定的目标，若其辐射频率（载频）已知，只要观测点不是总在径向上，对匀速运动的观测平台，通过三次以上的测量可以实现定位。对于运动目标，在跟踪过程中为保证其可观测性，必须使观测平台作机动运动，和传统测向定位一样，而且误差和估计精度依赖于观测平台的机动特性。
目标辐射源可以分为脉冲和连续波两种，对于连续波目标信号存在的不间断性问题是不适合使用到达时间定位技术，一般会选择使用多普勒频移定位和测向定位。一般的脉冲目标，可以使用冲信号的波达角和脉冲到达时间的测量数据来进行分析定位。但是一些情况下，一些情况下目标发射的脉冲串具有恒定脉冲重复周期，这样就使得观测平台器和发射脉冲信号时之间的距离改变了，脉冲传播时间会相应变化，通过观测平台测得的TOA，依据DOA和TOA信息中就可以提取目标的运动状态信息，利用这些信息就可进行定位。
总之，目前的很多技术如到达时间定位、单站测向定位、多普勒频移定位的研究已基本成熟，但是并不能保证绝对的有效，更多时候还是依赖于实际测量设备测量能力的提高。比较经典的方法苏日安显得比较落伍，但是在新的算法涌现出来的情况下，其在实用性和精度上不断改进，仍存在许多方面有待探索。
【关键词】锅炉检验；检测技术；应用分析
目前在我国工业经济发展的过程中，锅炉系统的使用有着十分重要的意义。但是在锅炉运行的过程中，由于其工作条件十分的恶劣，经常在高温、高压的环境下工作，因此这就使得锅炉系统在使用的过程中，容易出现问题。这就不仅对锅炉工作性能和使用寿命有着严重的影响，还存在着一定的安全隐患，威胁着人们的生命财产安全。为此，我们就要将相关的检测技术应用到锅炉检验工作当中，进而使得锅炉系统的稳定性和可靠性得到很好的保障。
一、锅炉检验概述
所谓的锅炉检验也就是指人们在锅炉运行前，对整个锅炉系统的工艺、条件等方面进行相应的检测，以确保锅炉系统的正常运行。目前人们在对锅炉进行检验的过程中，都会按照我国相关规范要求，来对其进行相应的检测处理，其中在锅炉检验工作中，人们可以根据其情况的不同，将检验工作划分成定期常规检验和特殊检验这两种。其中定期检验也就是根据我国质量技术监督局的相关要求，将锅炉进行一年一次的检验。而特殊锅炉检验这是在锅炉系统中部分构件出现质量问题的时候，来对其进行相应的维修处理，从而保障锅炉的安全性和可靠性。
我们在锅炉检验过程中，人们主要是从内部、外部以及水压试验这三个方面的内容来检验的。其中外部检验工作也就是对锅炉的外部状况进行相应的观察，看起是否存在着漏气现象、漏水现象进行相应的观察。而内部检验就是指人们在锅炉停炉状态下，对锅炉部件的质量和使用情况进行检验，尽可能的排除锅炉中存在的安全隐患。
二、检测技术的应用
在当前锅炉检验的过程中，检测技术的应用有着十分重要的意义，它是保障锅炉检验质量的重要手段。近年来，随着科学技术的不断进步，人们在对其相关的检测技术进行了相应的改进和完善，这就使得锅炉检验工作的应用效果得到进一步的提升。其中常见的检测技术主要有着以下几种。
1.无损检验技术的应用
1.1 低频率电磁波检测技术
低频电磁检测技术的应用，主要是以电磁波为媒介，来对锅炉系统的管壁进行检测，从而根据其相关的电磁信号，来对锅炉的实际情况进行相应的检测。目前，我们在锅炉检测的过程中，低频电磁波检测技术已经得到了人们的广泛应用，这样不仅可以对锅炉的实际运行情况进行全面的了解，还增强了锅炉检测的准确性和可靠性，从而使得人们技术检验的过程中，其应用效果得到进一步的提升。不过，虽然这种低频电磁波在实际应用的过程中，其检查技术的准确性和超声波检查技术相比还存在一定的差异，但是其检查速度比较快，可以对整个锅炉系统的进行快速整体的检查，进而使得锅炉检测效果得到进一步的提升。
1.2 超声导波检测技术
锅炉管道由于长度大，分布较为复杂，较难在定期检测中实现百分之百检测，尤其对于四大管道等基材的检测，目前也只能对关键焊缝进行抽查检验。同时，锅炉的布管较为复杂，不少位置的管子用常规检测仪器无法触及，比如穿墙管。超声波则能很好的解决这个问题。导波是一种特殊的电磁波，在板状介质中传 播时，声场可以遍及整个厚度方向，可以在长距离内以极小的衰减幅度传播，不需要检测扫描整个板状介质表面。
1.3 相控阵检测技术
相控阵检测也是超声波检测的一种，它的探头由一系列晶片构成，每个晶片都可以独立调节激发时间，控制声束轴线和定位焦点。相控阵波束可以对某一位置的复杂几何形状进行检测，或用一个相控阵摄像头代替多个普通探头。在过去，相控阵系统的成本较高，在工业无损检测方面应用不多。近年来，由于相关技 术的不断成熟，超声相控阵检测技术逐步推广，在多集涡轮风机涡轮圆盘检测、机车轴弯曲度检测和核电站反应堆检测等领域应用广泛。当然，在锅炉检测中，相控 阵技术尚未普及，但对于一些关键部位却很有帮助，
2.热成像技术在锅炉检测中的应用
该技术的理论基石是斯特凡-波尔兹曼定律，也即物体发射的能量正比于其温度的四次方，在已知物体固有发射率时，通过红外探测器或传感器探寻物 体辐射能量，就可推算出物体表面温度。红外热成像仪，由红外探测器、光机扫描系统和光学成像物镜组成。热成像仪接收被测目标的辐射能量分布云图，传送到红外探测器光敏元件上。光学系统和红外探测器间有一个光机扫描机构，它负责扫描被测物体的红外热像，并汇集于单元或分光探测器上，而后探测器将红外辐射能量转换为电信号，经过电子元件的放大、滤波等处理过程，变为标准视频信号，借助监测器显示出红外热成像图。
3.远场涡流检测技术
锅炉水冷壁管由于种种原因会造成腐蚀穿孔，容易产生爆裂泄漏等事故。远场涡流检测技术在水冷壁检测中具有重要地位。
远场涡流（REFC）检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流监测技术。远场涡流检测基于涡流检测，遵循电磁场扩散方程。探头是内通过式，由电磁激励线圈和检测线圈构成。远场涡流检测现象取决于管中的两个效应。首先是管子内部对激励线圈直接耦合磁通具有屏蔽效应；再者，管子中存在能量的2次穿过管壁的间接耦合路径。远场涡流源于机理线圈附近区域管壁中感应周向涡流，它能迅速扩散到管外壁，同时造成幅值衰减相位滞后，到达管外壁的电磁信号向外部扩散，但外部场强的衰减、速度相对管内直接耦合区要慢很多。
【关键词】：岩土勘察；技术应用；应用发展
1、岩土勘察工程主要技术应用
1.1高密度电阻率技术应用
高密度电阻率技术的实际应用范围较广，这种技术的原理是岩土介质存在一定差异。在具体的操作过程中，勘察人员需要在对应的地点施加一定的电场，进而以此为基础探测地下传导电流的分布状况以及变化规律，通过对电流的进一步分析，得出勘察地点岩土的性质。高密度电阻率技术可以采用供电电极向地下输送直流电流，因此在实际操作过程中会对地下电流分布情况产生影响，还可以探测地面电场的变化情况，可以测算出地表电阻率，整个过程达到了数据收集的自动化和规范化，具有高效、科学、准确的优点。
1.2多瞬面波技术
在物理学中，不同的介质可以传播出不同速度的面波，而通过震动则能够一直的产生面波，在通过对面波的波动进行收集和处理，判断震动的幅度等内容。多瞬面波技术正是基于此原理，在进行岩土工程勘察的过程中，可以利用瞬态的冲击力作为震动的的源头，传递出面波，再通过传感器来对面波的分布状态进行分析，将分析的数据绘制成曲线图，通过不同曲线图的不同变化规律来勘察地质条件和岩土性质。多瞬面波技术的主要优势为：第一，多瞬面波技术是提用过物理学的特征来对面波所代表的岩土性质来进行勘测，所以勘测的结果相对来说较为精确。第二，一般情况情况下，多瞬面波技术的勘测方法可以分为瞬态法和稳态法，这两种方法可以结合不同岩土和地质的不同情况来进行勘察，所以其适用性较强。
1.3动态技术
岩土勘察是病害防治的新技术，利用GPS设定勘察平台可实时收录相关地质信息，为病害防控与处理做好指导。将GIS用于公路监测系统，可为公路路面养护提出可行的指导方案。现代GIS科技改变了传统信息传递模式，为用户提供更大范围服务，病害检测是当代GIS领域比较普遍的技术。例如，检测软件采用专业的数据库，并支持使用变化曲线、三维模型对检测点位移情况进行全面展示；检测系统可以全天候运行，在恶劣环境及气候条件下仍能正常进行检测数据采集。
1.4浅层地震反射波法
浅层地震勘探通过人工激发地震波在岩、土介质中的进行传播，根据地震波的振幅、波形、频率及其变化规律进而推测浅层地下构造、物质组成以及物理力学参数等信息。实际操作中根据地震波传播特点可以细化为折射波法、反射波法、透射波法。其中反射波应用较为普遍，这种方法利用反射波在不同介质分界面上按一定规律产生反射这一原理完成探测，这与人在山谷里的呼喊及其回声的原理近似，通过记录声波反射来回的时间就可以准确推算出由障碍物至呼喊者之间的距离。
1.5横波反射技术
横波反射技术和多瞬面波技术的原理较为相似，都是利用了物理学的基础和面波的特征来进行操作的，上文中提到，面波在不同的介质中会产生不同的传播速度，因此，如果介质存在明显的差异，那么则会产生反射波。所以，在岩土工程勘察的实际工作中，可以通过在地表安装专业的面波检测器来对反射的横波信号进行收集和整理，在通过反射波的长短和速度来进行必要的计算，与上文提到的多瞬面波技术相比，横波反射技术的可操作性更强，反射波更加明显，所以分辨性更高，同时，横波的传播速度与其他波形相比有着更快的速度，因此，通过横波反射技术可以更加快速的会进行检测。
1.6探地雷达
探地雷达通过利用宽带电磁波以脉冲形式从而有效确认探测对象地下介质的分布规律，这种方法的基础理论来自高频电磁波，在实际操作过程中向对应的地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲波，电磁波在传播过程中由于地下介质电性参数以及地质形态的差异会发生不同程度的反射或者散射，在这个过程中电磁波的传播路径、电磁场强度以及电磁波波形等要素都会发生改变，因此可以通过分析具体的波形资料来判断地下空间位置及其物质构造。
2、岩土勘察在岩土工程技术中的发展趋势
2.1岩土工程勘察将向数字化方向发展
数字化技术的应用让我国各行各业在发展的速度上都得到了有效的提升，岩土工程的勘查工作也不例外，使用现代化的设备让数字化技术得到良好的运用，这样岩土勘探工作的开展起到非常大的推动作用。这也致使现在的岩土工程在工作的开展过程中正朝着现代化的方向发展，在发展过程中大量的新型技术的作用被凸显出来，红外线技术的应用使得勘探工作的精准性得到了有效的提升，这些先进设备使得勘探的结果更加准确，同时也减轻了勘探人员在工作过程中的工作负担，不但提升了勘探工作开展上的效率，为了让岩土勘探工作可以跟着上时代，发展的脚步，岩土工程上的管理人员必须加大对工具与技术上的投入力度，让这些使用工具进行及时的更新换代，适应岩土工程工作上的要求。
2.2提高r土勘察人员的专业素质
岩土勘察工作要求勘察人员拥有专业的职业素质。换句话说，勘察人员的素质将在一定程度上决定勘察质量的高低。提高岩土勘察人员专业水平的极其重要。勘察人员在进入实地勘察前都要有一个比较长实习时间，同时还应加快完善勘察工作相关法规章程，为岩土勘察工作的顺利开展提供理论指导。只有做好这两方面工作，勘察人员才能尽量避免勘察工作中的缺点。
结束语
作为岩土工程过程中的重要的环节，岩土勘察技术应该受到有关部门的高度重视。由于其自身的特点和作用，应被视作岩土工程中必不可少的环节，与世界先进水平同步。由于我国的岩土勘察技术正处在关键时期，面临严峻的挑战和全新的发展机遇。在互联网信息技术高速发展的当下，数字化、高精尖技术化在岩土勘察中得到广泛应用。有关部门应抓住千载难逢的机会，着力促进岩土工程勘察的发展，为我国的城市化建设增添新的活力。
【参考文献】
关键词：地下管线；探测；定位；埋深；电磁法
Abstract: in recent years, along with the city of underground pipeline management work and pay more attention to the pressing of underground pipeline measurement, detection projects has increased, the position of the pipeline positioning and buried depth detection technology in urban underground pipeline based data for the measurement of database construction and plays an important role. The paper introduces the application of some of the underground pipeline detection method, and from the application of metal pipe detecting underground electromagnetic method basic theory, three observation system of the positioning and buried deep detecting error are compared and analyzed.
Keywords: underground pipeline; Detection; Positioning; Buried deep; Electromagnetic method
中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号：
城市地下管线是现代城市高效率、高质量运转的基本保障组成部分。为了给城建管理部门提供准确的地下管线分布资料,建立城市管线管理综合数据库，在实际工程技术应用中大量采用不同的地下管线探测技术。目前，各类地下管线水平位置定位、埋深定位的各类探测技术得到了广泛开展，且方法日趋成熟。
一、管线探测背景
地下管线按照材质不同分为非金属和金属两种。当被探测的地下管线与周围介质存在着明显的物理性差异,管体对土壤占比具有一定规模,能够产生足够的可从干扰背景中分辨出异常时，采用相应的物探方法，即可探知管线在土壤中的分布情况。由于非金属管线导电性差，常规的地下管线探测仪不能进行正常探测，须采用预埋检测带法、探地雷达及面波法、示踪电磁法等方法进行探测。
城市地下空间管线具有埋设方式多样的特点，管线的种类有十几种，埋设的年限不同，而且管线所处的地下介质的多样性和不均匀性，城市化进程的加快，对管线造成掩埋和破坏，均导致城市的地下管线探测和基础数据的获取较为困难。所以，人们往往采用特定的方法以及专用的设备仪器来进行测量，以获得能满足地下管线管理需求的足够精确的数据信息。当前，管线探测领域所使用的仪器主要为金属管线探测仪、地质雷达等设备。
二、常用地下管线定位探测技术方法
进行管线探查前，应在探查区域进行方法试验，以了解该仪器设备和方法技术的有效性、精度和有关参数。不同地球物理条件的地区、不同类型的地下管线、应分别进行方法试验。目前，常用的探测方法有以下几种：
（1）直接测量法：其工作原理是发射机一段连接到待测的金属管线上，另一端接地，利用直接加到地下金属管线的信号，如消防栓、管道阀门、水龙头、通信交接箱、电力变电箱等部分，在其周围将产生交变电磁场。此方法信号强，定位准确，深度测试精度高，且不易受周围相邻管线的干扰。但实际情况往往无金属点，无法进行直接测量。
（2）感应测量法：地下金属管线在一次场的作用下，便会产生感应电流，管线中的电流产生二次磁场。在地面上探测二次电磁异常，便可确定地下管线的空间分布和深度。本法因受场地条件及方法本身特点限制，无法长距离使用，实际工作中较少采用，通常都会采用磁偶极感应法。
（3）夹钳法测量：夹钳法是利用夹钳内的环形磁芯，把管线夹在中间，信号发生器输出的交流信号电流通过磁芯的初级绕组在磁环上形成环绕管线的磁场，这个由交流信号产生的变化的磁场在管线方向上产生感生电动势，根据管线的导电性及综合阻抗，产生相应的感生电流，利用管线探测仪配备的耦合环来夹住被探测的管线，然后通过耦合环把电磁信号加载到管线上，以达到对管线进行测量的目的。这种方法定位定深精度高，信号强，适用于不宜使用直接法探测且管线直径小的金属管线或电缆，如电力、燃气入户管线、电信类电缆等，但要求管线必须有出露点，而且夹钳的大小要大于被探测管线的直径。
（4）电磁波测量法：工作原理就是通过特定仪器想地下发送脉冲形式的高频、甚高频电磁波。 电磁波在介质中传播，当遇到存在典型差异的地下管线时，电磁波变发生发射，返回到地面时由接收天线所接收。在对接收天线收到的雷达波进行处理和分析的基础上，根据波形、强度、双程时间等参数便可推断地下目标的空间位置、结构、电性和几何形状，从而达到探测的目的。它可以探测地下的金属和非金属管线。通常探地雷达由发射天线和接收天线组成，装载在一辆小推车上，便于移动和位置确认。 是一种非破坏性的探测技术，并具有较高的探测精度。尤其对非金属管线方面应用提供了一种较好的解决手段。
（5）示踪电磁法：是将发射电磁信号的示踪探头或导线送入非金属管道内，用接收机接收探头或导线发出的电磁信号，从而确定地下管道的位置。其局限性是必须能可视出入口的非金属管道，并要进入管道内部。如埋深过深，信号衰竭也很严重，精度受影响。
三、电磁法进行地下管线定位和埋深测定的基本原理
在城市建设中, 除少量地使用非金属管道外,绝大多数采用的各种金属材料都具有良好的导电性,这为应用电磁法探测地下管线提供了物理基础。通常在管线上发送某种频率的交变电流, 然后在地面上观测由该电流产生的交变磁场分布特征, 即可达到探测地下管线的目的。
(一)、三种观测系统定位及埋深探测误差分析
用不同的线圈组合方式，可以组成3种观测系统。
（1）哑点法观测系统
地面磁场分量为零的点称做哑点。用单个水平线圈接收磁场的垂直分量,利用BZ=0的点,可确定管线的平面位置,量出B45=0点的位置到BZ=0点间的距离,便是管线的埋藏深度，这就是所谓的哑点法。由于整个测量过程中只要求能判断出最小值的存在,而不需要求出这个值的绝对大小,所以仪器性能稳定与否,并不影响定位定深的精度。
