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管中电流测量方法中消除地磁干扰的技术实现 高志贵 (天津市嘉信技术工程公司 天津300384) 摘要：对于埋地钢质管道杂散电流检测领域中，目前主要应用的方法是测量由管中电流产生的磁场信号来反映 管中屯流的大小和走向。测量使用的探头较多为磁饱和磁力仪，利用高磁导率的坡莫合金作为灵敏元件，在弱磁 场中就能达到磁饱和。这种磁饱和磁力仪容易受到外部磁场的干扰，尤其是地磁场，因此如何消除地磁干扰对磁 饱和磁力仪的测量结果分析显得十分重要。本文结合杂散电流测量，通过对探头加入具备遗传算法的自适应权值 校正系数来达到消除地磁干扰的目的。 关键宇：埋地钢质管道杂散电流磁饱和磁力仪地磁干扰遗传算法 1．前言 随着经济的快速发展，城市电力电气化的不断推进，埋地钢质管道的安全运营面临着严峻考验。 在城市地铁和轻轨等轨道交通运输系统中，一般采用直流牵引走行轨回流的方式驱动…。一旦回流 通路与大地的绝缘存在问题，巨大的直流电流会流入大地，形成随时间变化的动态杂散电流。杂散 电流干扰的危害是在管道的杂散电流流出点，管体会受到强烈的腐蚀。电性干扰的存在严重地威胁 着城市地下管道等构筑物的安全，若不采取治理措施，干扰致使管道的管体在短时间内腐蚀穿孔发 生管道安全事故，因此对杂散电流的检测显得尤为重要。 常用的杂散电流测试技术包括：检查片腐蚀监测、地电位梯度检测、管地电位正向偏移法、管 道电位连续动态监测、杂散电流干扰探针测试法、杂散电流测绘仪SCM检测等方法。结合对仪器的便 捷性、时效性、结果分析难易等因素，目前主流先进的测试技术是杂散电流测绘仪SCM检测技术。此 技术主要应用磁饱和磁力仪探头获取电流产生的磁场数据，采集数据的主要影响因素有铁磁性物质、 电磁信号和地磁场干扰。其中，由于地磁场的广域性、持续性、地域分布性、变化性等特殊性质， 使研究如何消除地磁场的影响变为重中之重。 2．遗传算法简介 遗传算法是计算数学中用于解决最佳化的有哪些信誉好的足球投注网站算法，是进化算法的一种。进化算法最初是借鉴 了进化生物学中的一些现象而发展起来的，这些现象包括遗传、突变、自然选择以及杂交等。遗传 算法通常实现方式为一种计算机模拟。对于一个最优化问题，一定数量的候选解(称为个体)的抽 象表示(称为染色体)的种群向更好的解进化。进化从完全随机个体的种群开始，之后一代一代发 生。在每一代中，整个种群的适应度被评价，从当前种群中随机地选择多个个体(基于它们的适应 度)，通过自然选择和突变产生新的生命种群，该种群在算法的F一次迭代中成为当前种群”1。 遗传算法是解决有哪些信誉好的足球投注网站问题的一种通用算法，对于各种通用问题都可以使用。算法的共同特征为： (1)首先组成一组候选解 (2)依据某些适应性条件测算这些候选解的适应度 (3)根据适应度保留某些候选解，放弃其他候选解 (4)对保留的候选解进行某些操作，生成新的候选解。 32 在遗传算法中，上述几个特征以一种特殊的方式组合在一起：遗传算法基于染色体群的并行有哪些信誉好的足球投注网站， 带有猜测性质的选择操作、交换操作和突变操作。 3．磁饱和磁力仪简介 电磁测量方法是埋地管道腐蚀检测行业主流的检测方法。管道中电流的非接触式测量所使用的 传感器为磁饱和磁力仪。利用高磁导率的坡莫合金作为灵敏元件，在弱磁场中就能达到磁饱和。灵 敏元件的磁芯为闭合磁路，在其两边绕以匝数相同、绕向相反的激励绕组其外绕以信号绕组。对激 励绕组给以交变电压，使灵敏元件达到近于饱和，若无外磁场存在，则两边磁芯产生的磁通波形对 称而反向，这时信号绕组将没有感应电压输出。当沿元件轴向存在一外磁场，则两边磁芯在正、负 半周内饱和程度不一，产生的磁通量不能互相抵消将有感应电压脉冲输出。其幅度与外磁场大小成 正比，据此即可测定外磁场的大小。 在理论上，磁饱和磁力仪在测量理想单一的磁场方面有着优秀的能力，但是实际环境中并非只 有单一磁场，其他的磁场信号会导致目标磁场的信噪比降低。主要干扰磁场包括铁磁性物质产生的 干扰，例如含铁磁性材料的构筑物；现场环境中电磁波的干扰等以及地磁干扰。对于前两种干扰可 采取远离构筑物和低通滤波来消除，而地磁场的特殊性质导致去除地磁干扰的方法相对困难。 4．大地磁场 4．1大地磁场的分布 地球磁场近似于放在地心的一个磁偶极子磁场，其基本特征 如图1。地磁场的基本特征如下： (1)地球有两个磁极，在地理北极附近的磁极Ⅱq北磁极， 具有s极性，反之