CN101539637A - 一种室内墙埋电线无伤检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明是一种室内墙埋电线无伤检测仪。包括有传感器模块(1)、多级放大电路模块(2)、单片机模块(3)、显示模块(4)，其中传感器模块(1)的输出端与多级放大电路模块(2)的输入端连接，多级放大电路模块(2)的输出端与单片机模块(3)的输入端连接，单片机模块(3)的输出端与显示模块(4)连接。本发明采用无损检测技术，无伤墙面，成本低，灵敏度高，靠近通电电线时，强度变化显著；且定位准确，指示位置与电线实际位置误差小，仅为±0.5cm；简单易用，无需任何专业知识即可操作；结构简单，坚固耐用，安全可靠，无射线、超声波等释放，也不需要在电线上安装仪器，是一种方便实用的室内墙埋电线无伤检测仪。

Description

一种室内墙埋电线无伤检测仪

技术领域

本发明是一种室内墙埋电线无伤检测仪，属于室内墙埋电线检测仪的改造技术。

背景技术

现有专业装修人员经常要对墙内布线的精确走向有细致了解，以便对墙内电线进行翻新和维护工作；家庭普通用户经常要在自家墙面上某一特定区域钻孔打洞，挂上壁画，以装饰家庭环境。但他们却共同面临工程中的实际难题——由于没有现成的墙内布线图纸，他们无法得知电线的精确走向和排布范围。盲目钻墙非常危险，打中墙内通电导线，轻则损坏电线，重则发生事故，造成人员伤亡。

市场由此产生了一种对墙内电线检测仪器的巨大需求，人们希望在市场上出现一种低成本，检测精确度高，坚固耐用，无需任何专业知识就可操作，面向专业用户和家庭普通用户的小型墙内电线智能探测设备，而近几年飞速发展的无损检测技术和电磁测试理论，则给本设计的实现带来可能。

无损检测(Non-Destructive Testing，NDT)，是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。通过使用NDT，能发现材料或工件内部和表面所存在的缺欠，能测量工件的几何特征和尺寸，能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。

电磁敏感度(Electromagnetic Susceptibility-EMS)测试理论。EMS测试是通过使用不同的信号源来模拟各种自然和人为电磁现象的，以此测量产品对电磁现象的敏感特性。EMS在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。

由于缺少专门的墙内通电线缆检测仪器，国内外专业技术人员在施工和室内装修的过程中常常采用以下几种类型的方法及相应工具作为替代：

(1)霍尔效应磁场检测仪：使用基于霍尔效应的电流传感器对通电线缆周围产生的磁场进行感应并输出信号到放大器端，借以判断通电线缆的位置走向。如产于江苏的HL-IV型霍尔效应磁场测试仪；

(2)金属探测仪：当处于临界振动状态的高频振荡器靠近线缆时，金属物体产生涡电流，从而使振荡回路中的能量损耗增大、正反馈减弱、振荡器振荡减弱甚至停止，再通过将这些状态转换成声信息来反映线缆位置走向。如美国Zircon i 700墙体扫描器金属探测仪；

(3)信号型故障定位测试工具：通过在线缆上用发射仪载入固定频率的信号并使用接收仪器检测墙面同频率信号而确定线缆位置走向。如美国理想工业公司生产的Sure

线缆探测仪；

(4)射线照相探伤仪：让X射线和伽马射线穿透墙体并在胶片上感光，处理感光胶片，得到以不同光学密度方式记录和显示墙体内部质量密度的射线照相底片，观察得出线缆的位置走向。如比利时ICM公司(Industrial Control Machines.S.A)的SITE-X工业X射线机/X光机系列；

(5)超声波检测仪：利用超声波在不同物质下的反射、衍射等特性，通过观察显示在超生检测仪上的有关超声波在墙体内部发生的传播变化，来判定墙体的内部构造，从而得出线缆的位置走向。如瑞士制造(proceq)的Silver Schmidt BN超声波检测仪；

上面几种仪器存在的缺点是体积庞大、高昂成本、操作困难和使用安全性欠佳，以至直接影响以上产品在市场上的推广应用。

虽然国内外的学者和研究人员在电磁理论和电磁检测方面做了大量的研究工作，但在对建筑物墙体内填埋电线的检测应用研究以及相应产品至今仍然是空白。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种结构简单，方便易用，使用安全，检测精确度高的室内墙埋电线无伤检测仪。本发明设计巧妙，轻便实用，价格便宜。

本发明的技术方案是：包括有传感器模块、多级放大电路模块、单片机模块、显示模块，其中传感器模块的输出端与多级放大电路模块的输入端连接，多级放大电路模块的输出端与单片机模块的输入端连接，单片机模块的输出端与显示模块连接。

上述传感器模块包括底衬及装设在底衬上的至少两个传感器，传感器模块的轴向几何轴线相互错开，传感器包括磁芯及绕在磁芯外侧用于感应磁场、产生电动势的漆包线，两个传感器的漆包线的一端与多级放大电路模块的输入端连接，两个传感器的漆包线的另一端彼此连接在一起组成传感器对。

上述两个传感器的轴向几何轴线相互错开90°，且两个传感器的轴向几何轴线与被测线路之间的夹角为45°。

上述磁芯用铁基非晶合金做出。

上述漆包线采用分层绕在磁芯上。

上述漆包线分6层绕在磁芯上，每层绕50圈。

上述磁芯的两端还设有用于固定漆包线和限制其不超出界限的限位套。

上述多级放大电路模块包括集成有4个采用直插式封装的运算放大器的LM324，四个运算放大器的输出端中的3个分别与单片机AD转换器的不同输入通道连接，实现了不同灵敏度的分级输入。

上述单片机模块为PIC 16F716单片机。

上述显示模块包括有与单片机模块连接的若干个LED发光二极管。

本发明由于采用无损检测和电磁敏感度测试的结构，不但能有效保证建筑物改造工程的安全施行，还在使用效果与成本之间达到最优。本发明具有如下优点：

(1)本发明突破了两条通电电线之间磁场互相抵消的限制，研制出基于电磁理论的、能对墙内通电线缆微弱电流信号进行检测的传感器；

(2)本发明具有滤波功能，对采样信号(特别是高频信号)进行干扰抑制，用带通滤波器和数字滤波算法实现工频信号的检测；

(3)本发明具有信号多级放大功能，并有多个信号放大输出端，满足了不同灵敏度的多级检测要求；

(4)本发明在因环境差异而产生不同强弱信号的情况下，可采取手动选择的方式，确定正确的量程。

(5)无伤墙面，采用无损检测技术；

(6)成本低，整机成本控制在100元左右，远低于其他设备；

(7)灵敏度高，靠近通电电线时，强度变化显著；

(8)定位准确，指示位置与电线实际位置误差小，仅为±0.5CM；

(9)简单易用，无需任何专业知识即可操作；

(10)结构简单，坚固耐用；

(11)安全可靠。无射线、超声波等释放，也不需要在电线上安装仪器。

本发明能够在无需破坏墙体、天花、地板内的情况下精确检测填埋在其中的电线及其走向，对于未来智能建筑维护、智能加工维护、用电安全、布线追踪等领域有重要应用价值，是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的室内墙埋电线无伤检测仪。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为本发明传感器模块的结构示意图；

图3为本发明传感器模块中单个传感器的结构示意图；

图4为本发明中多级放大电路模块的原理图；

图5为本发明单片机模块及显示模块的原理图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1、2、3、4所示，包括有传感器模块1、多级放大电路模块2、单片机模块3、显示模块4，其中传感器模块1的输出端与多级放大电路模块2的输入端连接，多级放大电路模块2的输出端与单片机模块3的输入端连接，单片机模块3的输出端与显示模块4连接。

上述传感器模块1包括底衬11及装设在底衬11上的至少两个传感器12，传感器12的轴向几何轴线相互错开，传感器12包括磁芯121及绕在磁芯121外侧用于感应磁场、产生电动势的漆包线122，两个传感器12的漆包线122的一端与多级放大电路模块2的输入端连接，两个传感器12的漆包线122的另一端彼此连接在一起组成传感器对。

上述两个传感器12的轴向几何轴线相互错开90°，且两个传感器12的轴向几何轴线与被测线路13之间的夹角为45°。

上述磁芯121用铁基非晶合金做出。

本实施例中，上述漆包线122采用分层绕在磁芯121上。

本实施例中，上述漆包线122分6层绕在磁芯121上，每层绕50圈。

上述磁芯121的两端还设有用于固定漆包线122和限制其不超出界限的限位套123。

本实施例中，上述多级放大电路模块2包括集成有4个采用直插式封装的运算放大器的LM324，四个运算放大器的输出端中的3个分别与单片机AD转换器的不同输入通道连接，实现了不同灵敏度的分级输入。放大电路总共分成四级，每一级之间通过电容耦合。

本实施例中，上述单片机模块3为PIC 16F716单片机。选用PIC 16F716单片机，单片机内置多通道AD转换器将会减少很多的外围器件，AD转换器用于驱动LED显示灯的三极管，上电复位延迟电路等等。部分可以用软件实现的功能，例如按键的防干扰，就使用软件方式实现，进一步减少外部元器件。因此，单片机部分的电路非常简单，降低了PCB布线难度、开发成本和制造成本。其电路原理图如图5所示。另外，单片机模块3还连接有控制模块5，其包括有控制按键等。

上述显示模块4包括有与单片机模块3连接的若干个LED发光二极管。使用LED发光二极管来显示强度和灵敏度级数，可以降低生产成本，同时减少损坏的可能性，提高系统可靠性。

PIC 16F716单片机中的AD转换器精度为8位，能够满足现在精度要求比较低的应用。RB0作为按键的输入。分别把A组和B组一个端口用于级数指示灯输出，其余B组端口一对一控制强度指示灯。

强度指示灯用于指示传感器输出的大小。为使产品显示简单易懂，采用扁平的发光二极管排成一行，从右到左，随着强度的变大，越来越多的指示灯会亮起来，使用者可以很直观的知道——反应变大了。

级数指示灯为了指示传感器输出的放大程度。当检测的强度范围过大或者过小的时候，可以通过按钮改变当前的级数，级数的改变，级数灯也同时改变。当级数为“低”时，亮起1盏灯，级数为“中”时，亮起2盏灯，级数为高时，亮起3盏灯。

控制模块5中的按键按下0.1秒之后弹起，单片机会对此响应，会改变当前输入的AD转换通道，切换到另外一级，同时，级数指示灯会显示对应的状态。单片机会不断地对输入的电压进行抽样和量化，并且进行统计分析。分析结果会通过强度指示灯输出。

本发明的传感器模块1在安装时，其外侧带金属屏蔽层，起屏蔽干扰的作用。接触感应面采用类似CT底片的胶片进行封装，柔韧且耐磨。从传感器内部引出引线插座，方便与放大电路输入口连接。另外，其安装盒表面还设有标识被测量区域正下方电线精确走向情况的双箭头。

本发明在使用时，按如下步骤进行操作：

(1)被测墙面区域内的导线处于通电状态，打开检测仪电源开关；

(2)将检测仪接触感应面紧贴被测墙面，来回扫荡；

(3)当指示灯的强度过大或者过小时，则调节放大级数按钮，使指示灯的强度维持在量程中间处；

(4)在指示灯的强度达到相对最大时，检测仪上表面双箭头所在直线即为当前被测量区域(已标识在检测仪的上表面)正下方的电线精确走向情况；

(5)用标识工具在场面上进行标识；

(6)重复步骤1到步骤5，直到把整条墙内通电导线在墙面上描绘出来。

Claims (10)

1、一种室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于包括有传感器模块(1)、多级放大电路模块(2)、单片机模块(3)、显示模块(4)，其中传感器模块(1)的输出端与多级放大电路模块(2)的输入端连接，多级放大电路模块(2)的输出端与单片机模块(3)的输入端连接，单片机模块(3)的输出端与显示模块(4)连接。

2、根据权利要求1所述的室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于上述传感器模块(1)包括底衬(11)及装设在底衬(11)上的至少两个传感器(12)，两个传感器(12)的轴向几何轴线相互错开，传感器(12)包括磁芯(121)及绕在磁芯(121)外侧用于感应磁场、产生电动势的漆包线(122)，两个传感器(12)的漆包线(122)的一端与多级放大电路模块(2)的输入端连接，两个传感器(12)的漆包线(122)的另一端彼此连接在一起组成传感器对。

3、根据权利要求2所述的室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于上述两个传感器(12)的轴向几何轴线相互错开90°，且两个传感器(12)的轴向几何轴线与被测线路(13)之间的夹角为45°。

4、根据权利要求2所述的室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于上述磁芯(121)用铁基非晶合金做出。

5、根据权利要求2所述的室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于上述漆包线(122)采用分层绕在磁芯(121)上。

6、根据权利要求5所述的室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于上述漆包线(122)分6层绕在磁芯(121)上，每层绕50圈。

7、根据权利要求2至6任一项所述的室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于上述磁芯(121)的两端还设有用于固定漆包线(122)和限制其不超出界限的限位套(123)。

8、根据权利要求7所述的室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于上述多级放大电路模块(2)包括集成有4个采用直插式封装的运算放大器的LM324，四个运算放大器的输出端中的3个分别与单片机AD转换器的不同输入通道连接，实现了不同灵敏度的分级输入。

9、根据权利要求8所述的室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于上述单片机模块(3)为PIC 16F716单片机。

10、根据权利要求9所述的室内墙埋电线无伤检测仪，其特征在于上述显示模块(4)包括有与单片机模块(3)连接的若干个LED发光二极管。

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