声振自来水管道漏水检测法
【摘要】
声振法检漏虽已在国内外广泛应用，但国内所见文章对此方法多介绍国外仪器及操作流程，对国产仪器的使用及检测效果甚少阐述。本文从笔者从事该类仪器开发应用二十多年来的体会出发，探讨声振法检测中的一些问题，并介绍国产仪器在实际检测中的一些情况。愿能有助于各供水单位在选择和使用仪器时的参考。
【关键词】声振效应，声振法检漏，振源。
【作者简介】
1959年毕业于北京师大物理系，入中国科学院电子学研究所（后电子所分开成立声学研究所）从事水下声学研究。1972年至1996年在江苏省扬州中学任教，为物理高级教师，同时开展青少年科技教育活动，1982年被评为全国青少年优秀科技辅导员。1977年开始研制开发漏水检测仪器。1979年在无线电10月份发表YZ－I型水漏测听仪一文，为YZ系列和JT系列漏水检测仪主创人。现为扬州捷通供水技术设备有限公司总工程师。
【前言】
声振法检漏的基本依据是利用压力管道泄漏时会引发某些特殊振动，这些振动在漏点常常最为强烈。人们就把追索振动源头作为检测漏点的一种方法，并已得到国内外普遍采用。
这种方法最初的工具为机械式传声的听漏棒和听漏饼，逐渐发展为各种电子放大和处理式的检漏仪器和相关信号处理计算的相关检漏仪。
对于当前实施检漏作业的单位，如何选择运用这些工具和仪器，不应陷入盲目性，应深刻了解其各自的优缺点，以便根据自身条件和环境加以选择，做到扬长避短，充分发挥其应有的价值。
（一）何谓声振法检漏
在检测地下自来水管道漏水的历史中，“听音法”为人们所熟知，顾名思义，“听音法”即测听自来水管泄漏时引发的声音，用听漏棒或听漏饼听音，是最典型的“听音法”。鉴于它们的灵敏度较低，听辨各种声音的大小和特点全凭操作者的经验。人们都希望开发出各种更有效的仪器，如当前各种型号的漏水检测仪和相关检测仪。这些仪器从根本上说仍是以寻找声振源头为漏点，但已不一定靠听，甚至在并未通过听音而是通过仪表显示的方式测出漏点。为了把利用检漏声振源头的方法检漏有一个更科学的概括，本文把它定义为“声振法”。它既包括过去用听漏棒、听漏饼的听音法，也包括用传感器感知管道振动而进行信号处理、显示的各种检漏仪，以及对管道双向传声信号进行相关处理的相关检漏法。
（二）声振法检漏的固有优缺点
声振法检漏之所以能得到广泛的应用，在于其有独特的优点，其一是原理简单、明确：找振动源头；其二是不参与供水过程：操作者的检测过程与供水过程是独立的，这必然不产生危害性，且有易操作性；其三，随着电子技术的发展，各类仪的功能将越来越先进，价格会越来越低，这就给这种方法带来长久发展的余地。
声振法检漏至今仍远未理想，有时甚至误判--挖干坑。说明它也有不容忽视的弱点。
其一：从原理上说，振源未必就是漏点，管道中的流水冲击的三通、转弯角以及管道附属物被激发的振动也是振源。
其二：车辆和工矿企业及各种环境噪声在严重时会产生干扰，影响检测效果。
其三：声音或振动的传输的复杂性：如隔着埋层在路面上方测听下方的水管，漏水声经过埋层传播，必然有被吸收、散射的现象，而且不同频率的成分被吸收和散射的程度也不同，埋层越深，越杂乱，这种被吸收和散射的情况也就越复杂，即使能听到下方有振动，这种振动引发的声音也与在空气中直接听到的情况有所不同。如直接在管道上测听，管道传输的能力一般比地面好，有时能传至几百公尺远，但在管线复杂时，也会产生各种反射现象，并且不同频率的振动管道传播的情况也不同，一般是高频衰减更快。这些复杂问题如果操作者在使用仪器过程中难以把握，就会影响检测效果。
（三）声振法检漏三类仪器应用条件和优缺点的比较
为了叙述方便，我们将听漏棒、听漏饼等为代表的机械式直接传声的器械称为第一类仪器，将以传感器拾振经电子放大，包括选频、显示频率特性、大小等的检漏仪称为第二类仪器，将以两个或多个传感器检测管道上信号进行相关处理而计算出漏点位置的相关检漏仪为第三类仪器。分别探讨其应用条件和优缺点：
从一般发展规律说，人们总是不断改进和提高仪器的功能。这三类仪器的发展过程，也反映了这一基本特征。但是，任何事物都有其辨证性，特别是在不同条件下有可能转化。我们先看一看这三类仪器本身所具有的功能、特点，不难发现它们存在着不同的优势，如果对照使用者本身所处的条件，就会更全面地理解而有针对性的选择和应用。
我们可以从经济上（价格）、适用条件（可检测出漏点情况）和特长（其它类难以替代的一面）这三个方面初步分析，分列如下：
第一类：1.价格低廉，现今大概在数百元至一、二千元之内。
2.管道埋深较浅，最好在一公尺之内，或直接接触管线上测听。
3.听音真切，无附加电子噪声，及因信号处理引起的失真，定位准确。
第二类：1.价格中等，现今大概在数千元，国外较高价位型号位数万元。
2.管道埋深2米内位宜，对管线方位应较清楚。
3.灵敏度高，单人操作效率高，定位准确。
第三类：1.价格昂贵，现今报价国外型号位数十万元。
2.有可直接接触管道的两个测点，有可输入正确的管道声速等数据。
3.当埋深很深（但有②条件）或管道通过人不可直达上方位置时，仪器算出测点位置，抗干扰较好。
对使用这三类仪器的操作者要求，对管线要求和如果单独使用该类仪器可取得的效果作一分析：
第一类：形式上操作最简单，但实质上要求操作者经验最丰富，能吃苦，有耐心，开始使用时要有老师傅传、帮、带为好，要学会听各种音质的变化，掌握各种技巧。对我国南方一带管线埋层不深，特别是用户支管线直接接触式测听有较好的效果。上海一带老师傅过去多年单独使用这类仪器，也能控制相当的漏损。
第二类：操作比较简单，一般可单人操作，两人双机对照使用更好。要求能正确掌握仪器性能特点，发挥仪器应有功能，学会分析仪器显示信息的内涵。对我国南方一般地带均有良好效果。对管线位置应清楚，特别对管道中三通、转弯、埋深变化等位置应耐心分析比较。
第三类：操作技术上要求较高，一般要两人以上操作（因有两个传感器要安排布设），应了解管线形式、管速等情况，或现场测出、计算出的漏点位置可能因输入数据问题引起误差，应用第一、二类仪器复核定位。
（四）各类仪器使用效果实例
1.上海市自来水公司沪中分所各位老师傅长期使用听漏棒，有良好的检测效果，1998年应邀为浙江苍南县普测，效果显著。
2.江西南昌市1999年使用英国相关检漏仪、扬州捷通公司JT系列两种型号检漏仪，并结合使用听漏棒，在综合应用中发挥各自优点，使检漏效率大为提高。其中相关仪的优势是：振动范围很大的大漏点的初步定位（然后应用检漏仪或听漏棒准确定位），并有个别用其它仪器测不出的漏点用相关仪查出。但是相关仪对小漏点难以测出，操作过程也较烦，所以通常仍使用第一、二类仪器。第一类仪器的优势是：因为其灵敏度最低，失真度最小，在最终复测漏点位置时往往最可靠。第二类仪器的优势是：巡查速度快，一般情况均能查出，使用效率最高。
3.扬州捷通公司1999年前后用JT系列仪器为用户实测：
1998年11月,江苏涟水水司主干管,6个漏点。
1999年2月,安徽安庆水司20公里管道,6个漏点。
1999年4月,浙江象山石浦水司普测,20个漏点。
1999年6月,安徽安庆水司20公里管道,7个漏点。
1999年8月,江苏涟水普测,13个漏点。
1999年9月,江苏滨海水司,3个漏点。
1999年11月,浙江浦江二水厂某管失压求助（管道断裂）,1个漏点。
2000年1月,江苏泗阳水司一主管失压求援（φ300管断裂）,1个漏点（其中一个市中心路面下已形成大洞）。
（五）管网状况对仪器检测效果的制约
仪器销售的厂商对仪器的介绍，一般都展示其优越的功能，或在典型的条件下可取得的效果，但在实际使用时，仪器的检测对象是各类地下管线，而管线的状况有相当大的差别。据中国城镇供水协会所编培训资料。我国地下管线现况普遍存在资料不全，施工质量较差，尚未有为漏水检测而设计的专用检测点。这对使用相关检漏仪产生许多不便，操作者只有现场寻找两个闸阀，或消防栓等作为传感器放置点。它们难以有良好的接触，合适的距离。明确的管道声速等数据，故而产生在某些西欧国家管线上检测效率很高的情况难以实现。但是，前面讲过，第一、二类仪器的操作必须站在管线上方逐步巡测。当管线穿过建筑物或埋设在水下，稻田下时，一般就无法进行。这时，用相关仪就有不可替代的作用。
综上所述，选择使用各类仪器应根据自身的经济条件，人员情况，管网条件等相对于那一类最适合，才能发挥应有的效果。
机械式听漏棒JTTL，电子式听漏棒JT-TLD，漏水检测仪JT-2000，数字滤波漏水检测仪JT-3000，智能数字式漏水检测仪JT-5000
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