CN111679314A - 智能型网络巡线仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能型网络巡线仪，包含发射机和接收机，所述发射机包括震荡音频发生模块和信号幅度调制模块，所述震荡音频发生模块能够同时产生低频及中频的音频信号，所述信号幅度调制模块对低频及中频的音频信号进行调制，将调制后的信号发送到连接的待检线上；所述接收机包括天线、信号解调模块和分析处理模块，所述天线感应接收到调制后的信号传输给信号解调模块，信号解调模块对调制后的信号进行信号解调后传输至分析处理模块，由分析处理模块进行分析处理，当低频的音频信号无衰减和外部干扰时，接收机以低频的音频信号工作；当低频的音频信号受干扰时，接收机则以中频的音频信号工作。该仪器有感应距离远、抗干扰强、能精确巡线等优点。

Description

智能型网络巡线仪

技术领域

本发明涉及通信仪器仪表设备技术领域，特别涉及一种智能型网络巡线仪。

背景技术

网络巡线仪包括发射机和接收机，工作原理为发射机发出的声音信号通过RJ45网线/RJ11电话线通用接口接入目标线缆的端口上，至使目标线缆回路周围产生一环绕的声音信号场，用高灵敏度感应式接收机很快在回路沿途和未端识别它发出信号场，从而找到这条目的线缆；网络巡线仪利用了感应寻迹原理来寻找线路，不需打开线缆的绝缘层，就可在线缆外皮上的不同部位找到。网络巡线仪给RJ45网线/RJ11电话线布线工程中识别区分线路带来便利。

目前，市场上的网络巡线仪分为为2种：一种为低频巡线仪，工作频率为1～2.4kHz；低频巡线仪具有感应距离远等优点，但存在抗干扰差的缺点。另一种为中频巡线仪，工作频率为100～200kHz左右；中频巡线仪具有抗干扰强、能精确巡线的优点，但存在感应距离近的缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能型网络巡线仪，能同时工作在低频与中频波段，能够准确的判断网线、电话线的走线、通断、定位发生故障的网线。在使用过程中，巡线仪会自动切换使用不同的波段，消除外部因素的干扰，准确的定位网线走向。

一种智能型网络巡线仪，包含发射机和接收机，

所述发射机包括震荡音频发生模块和信号幅度调制模块，所述震荡音频发生模块能够同时产生低频及中频的音频信号，所述信号幅度调制模块对低频及中频的音频信号进行调制，将调制后的信号发送到连接的待检线上；

所述接收机包括天线、信号解调模块和分析处理模块，所述天线感应接收到调制后的信号传输给信号解调模块，所述信号解调模块对调制后的信号进行信号解调后传输至分析处理模块，由所述分析处理模块进行分析处理，当低频的音频信号无衰减和外部干扰时，接收机以低频的音频信号工作；当低频的音频信号受干扰时，接收机则以中频的音频信号工作。

可选的，所述低频的音频信号为1～2.4kHz，可选用2kHz；所述中频的音频信号为100～200kHz，可选用125kHz。

可选的，所述待检线包括RJ45网线和RJ11电话线；所述发射机包括RJ45网络端口和/或RJ11端口，所述RJ45网络端口和RJ11端口并列设置；其中，所述RJ45网络端口与RJ45网线连接，所述RJ11端口与RJ11电话线连接。

可选的，所述发射机的工作流程如下：

第一步，发射机启动并初始化；

第二步，震荡音频发生模块产生低频的音频信号；

第三步，震荡音频发生模块产生中频的音频信号；

第四步，信号幅度调制模块调制低频与中频的音频信号；

第五步，把调制后的信号发送到RJ45网络端口和/或RJ11端口。

可选的，所述接收机的工作流程如下：

第一步，接收机启动并初始化；

第二步，天线接收低频与中频的音频信号并传输至信号解调模块，信号解调模块对接收到的低频与中频的音频信号进行信号解调；

第三步，根据低频的音频信号是否存在衰减和/或外部干扰进行信号选频，然后把选定的音频信号传输至分析处理模块；

第四步，所述分析处理模块对选定的音频信号进行分析处理；

第五步，把经分析处理后的音频信号发送到RJ45网络端口和/或RJ11端口。

可选的，所述发射机内设放大器及与放大器连接的放大器保护电路，所述放大器保护电路包括三极管T1、三极管T2，三极管T3，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，二极管D1和二极管D2；

所述电阻R1一端与电阻R3一端连接形成连接端A；所述电阻R3另一端与电阻R5一端连接形成连接端B；所述电阻R2一端与电阻R4一端连接形成连接端C；所述电阻R2另一端与电阻R7一端连接形成连接端D；所述三极管T1、三极管T2和三极管T3分别具有控制端和二导通端；所述三极管T1的二导通端分别连接正电源端V+以及连接端A；所述三极管T2的二导通端分别连接负电源端V-以及连接端C；所述三极管T3的控制端连接连接端B，二导通端分别连接短路端E以及电阻R4另一端和电阻R6一端连接形成的连接端F。

可选的，所述发射机10还包括分段处理器、自关联处理器和并修改处理器，所述分段处理器用于生成音频信号的信号段，所述自关联处理器用于为每个信号段生成第一自关联序列，所述并修改处理器通过响应于音频特性来修改第一自关联序列，为每个信号段生成第二自关联序列；把第二自关联序列添加到对应信号段的音频信号中一同发出。

可选的，所述接收机内置滤波模块，所述天线接收的信号先传输至滤波模块，滤波模块对音频信号进行滤波处理过程如下：

首先，根据接收的音频信号的协方差矩阵P；

其次，以下面公式计算音频信号的白化度：

其中，W表示音频信号的白化度，|P|_i,j表示音频信号的协方差矩阵P的第i行、第j列元素的模值，Z{P}表示取矩阵P的迹，

表示归一化因子，用于保证W的取值在[0，1]之间；

再次，对音频信号进行白化滤波处理，再估计白化后的音频信号的协方差矩阵P_h；再计算白化后音频信号的白化度：

其中，W_h表示白化后的音频信号的白化度，|P_h|_i,j表示白化后的音频信号的协方差矩阵P_h的第i行、第j列元素的模值，Z{P_h}表示取矩阵P_h的迹；

最后，以白化后的音频信号的白化度W_h与音频信号的白化度W的比值作为改善因子，以改善因子对音频信号修正调整后传输至信号解调模块。

可选的，所述接收机内置后处理模块，所述后处理模块分别与信号解调模块和分析处理模块连接，后处理模块用于根据已经过信号解调模块解码下混信号的时间包络对音频信号进行后处理，所述时间包络经过基于分类指示的方法产生的加权因子进行加权，加权因子方程式如下：

其中，ξ是加权因子，α是加权平均数：

其中，k是音频指数，h是音频的频率窗口指数，b是音频的频带指数，h_b是音频的频带b的起始窗口，h_b+1是音频的频带b+1的起始窗口，X₁是低频信号的频谱，X_m是中频信号的频谱。

本发明的发射可同时发射两种频率的音频信号，接收机对接收的音频信号进行分析处理，取与项目待检线路情况相适应的音频信号工作，使得该检测仪器同时具有感应距离远、抗干扰强、能精确巡线等优点。本发明的仪器改变了传统寻线仪巡线的方法，消除了测量过程中的安全隐患，提高了生产效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种智能型网络巡线仪示意图；

图2为智能型网络巡线仪实施例的发射机工作流程示意图；

图3为智能型网络巡线仪实施例的接收机工作流程示意图；

图4为发射机的放大器保护电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种智能型网络巡线仪，如图1所示，包含发射机10和接收机20，

所述发射机10包括震荡音频发生模块11和信号幅度调制模块12，所述震荡音频发生模块11能够同时产生低频及中频的音频信号，所述信号幅度调制模块12对低频及中频的音频信号进行调制，将调制后的信号发送到连接的待检线上；

所述接收机20包括天线21、信号解调模块22和分析处理模块23，所述天线21感应接收到调制后的信号传输给信号解调模块22，所述信号解调模块22对调制后的信号进行信号解调后传输至分析处理模块23，由所述分析处理模块23进行分析处理，当低频的音频信号无衰减和外部干扰时，接收机20以低频的音频信号工作；当低频的音频信号受干扰时，接收机20则以中频的音频信号工作。

上述技术方案的工作原理为：待检线包括网线和/或电话线，接收机的天线为金属片或电感；使用时，把待检线的一端与发射机的信号发射端口连接，启动发射机后，发出低频和中频的音频信号，把接收机的天线靠近待检线任意位置，都可以接收到相应信号，优先以低频的音频信号工作，若低频的音频信号有衰减或者受到干扰时，自动选择中频的音频信号工作，从而精准识别待检线及其线序。

上述技术方案的有益效果为：该智能型网络巡线仪主要分成发射机和接收机两部分，可以完成网线及电话线的巡线及网线的对线功能。接收机通过自动切换工作信号，使巡线仪具有接收距离远，抗干扰能力强，精准寻线等优点。

在一个实施例中，所述低频的音频信号为1～2.4kHz，可选用2kHz，所述中频的音频信号为100～200kHz，可选用125kHz。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：低频采用2kHz，中频采用125kHz，信号更为敏感，灵敏度高。

在一个实施例中，所述待检线包括RJ45网线和RJ11电话线；所述发射机包括RJ45网络端口和/或RJ11端口，所述RJ45网络端口和RJ11端口并列设置；其中，所述RJ45网络端口与RJ45网线连接，所述RJ11端口与RJ11电话线连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：发射机包括RJ45网络端口和RJ11端口两个并列端口，可以单独对其中一种线路进行检测，也可以连接两种线路同时进行检测，提高检测效率。

在一个实施例中，所述发射机10的工作流程如下：

第一步，发射机10启动并初始化；

第二步，震荡音频发生模块11产生低频的音频信号；

第三步，震荡音频发生模块11产生中频的音频信号；

第四步，信号幅度调制模块12调制低频与中频的音频信号；

第五步，把调制后的信号发送到RJ45网络端口和/或RJ11端口。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：发射机同时发出低频的音频信号和中频的音频信号，若把低频的音频信号用于线路检测，则其感应距离较远，能够实现较长线路的检测；若把中频巡线仪用于线路检测，则其抗干扰强、能精确巡线，具体可以根据现场情况对信号的影响确定。

在一个实施例中，所述接收机20的工作流程如下：

第一步，接收机20启动并初始化；

第二步，天线21接收低频与中频的音频信号并传输至信号解调模块22，信号解调模块22对接收到的低频与中频的音频信号进行信号解调；

第三步，根据低频的音频信号是否存在衰减和/或外部干扰进行信号选频，然后把选定的音频信号传输至分析处理模块23；

第四步，所述分析处理模块23对选定的音频信号进行分析处理；

第五步，把经分析处理后的音频信号发送到RJ45网络端口和/或RJ11端口。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：与可同时发出低频的音频信号和中频的音频信号的发射机配合，通过内置模块对接收到的两种音频信号进行处理和判断，自动选取一种比较适合的音频信号进行工作，以便在排除干扰的情况下更精确地进行线路检测。

在一个实施例中，所述发射机内设放大器及与放大器连接的放大器保护电路，所述放大器保护电路包括三极管T1、三极管T2，三极管T3，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，二极管D1和二极管D2；

所述电阻R1一端与电阻R3一端连接形成连接端A；所述电阻R3另一端与电阻R5一端连接形成连接端B；所述电阻R2一端与电阻R4一端连接形成连接端C；所述电阻R2另一端与电阻R7一端连接形成连接端D；所述三极管T1、三极管T2和三极管T3分别具有控制端和二导通端；所述三极管T1的二导通端分别连接正电源端V+以及连接端A；所述三极管T2的二导通端分别连接负电源端V-以及连接端C；所述三极管T3的控制端连接连接端B，二导通端分别连接短路端E以及电阻R4另一端和电阻R6一端连接形成的连接端F。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：发射机设置放大器，可对音频信号进行功率放大，以增强其抗干扰能力，放大器保护电路可用于对放大器进行保护，防止放大器因断路或者电源异常产生的冲击损坏，增加了设备的使用寿命；该放大器保护电路简单有效，制作容易，成本低廉。

在一个实施例中，所述发射机10还包括分段处理器、自关联处理器和并修改处理器，所述分段处理器用于生成音频信号的信号段，所述自关联处理器用于为每个信号段生成第一自关联序列，所述并修改处理器通过响应于音频特性来修改第一自关联序列，为每个信号段生成第二自关联序列；把第二自关联序列添加到对应信号段的音频信号中一同发出。

上述技术方案的工作原理为：对发射机产生的低频和中频的音频信号进行处理，根据低频和中频的音频信号的音频特性，生成第二自关联序列的信息码，把该信息码加入到相对应的音频信号中随同发出，方便接收机接收后对音频信号进行识别。

上述技术方案的有益效果为：采用该方法给音频信号添加反映其特性的特定信息码，方便接收后对信号进行精准快速地识别，增强检测灵敏度，提高检测仪器本身的反应速度和检测效率。

在一个实施例中，所述接收机20内置滤波模块，所述天线接收的信号先传输至滤波模块，滤波模块对音频信号进行滤波处理过程如下：

首先，根据接收的音频信号的协方差矩阵P；

其次，以下面公式计算音频信号的白化度：

其中，W表示音频信号的白化度，|P|_i,j表示音频信号的协方差矩阵P的第i行、第j列元素的模值，Z{P}表示取矩阵P的迹，

表示归一化因子，用于保证W的取值在[0，1]之间；

再次，对音频信号进行白化滤波处理，再估计白化后的音频信号的协方差矩阵P_h；再计算白化后音频信号的白化度：

其中，W_h表示白化后的音频信号的白化度，|P_h|_i,j表示白化后的音频信号的协方差矩阵P_h的第i行、第j列元素的模值，Z{P_h}表示取矩阵P_h的迹；

最后，以白化后的音频信号的白化度W_h与音频信号的白化度W的比值作为改善因子，以改善因子对音频信号修正调整后传输至信号解调模块22。

上述技术方案的工作原理为：利用改善因子评价协方差矩阵P：若改善因子的值接近0表示估计误差小，协方差矩阵P接近真实值，音频信号受干扰小；相反若改善因子的值接近1则表示估计误差大，音频信号受干扰大。

上述技术方案的有益效果为：采用协方差与滤波方式，可排除不利因素的干扰，提高接收机对检测用音频信号的辨别能力和防干扰能力，不需要进行人为调整，扩大了仪器使用和检测的适用范围，增强仪器的检测能力，增加检测的有效性。

在一个实施例中，所述接收机内置后处理模块，所述后处理模块分别与信号解调模块和分析处理模块连接，后处理模块用于根据已经过信号解调模块解码下混信号的时间包络对音频信号进行后处理，所述时间包络经过基于分类指示的方法产生的加权因子对音频信号进行加权处理，加权因子方程式如下：

其中，ξ是加权因子，α是加权平均数：

其中，k是音频指数，h是音频的频率窗口指数，b是音频的频带指数，h_b是音频的频带b的起始窗口，h_b+1是音频的频带b+1的起始窗口，X₁是低频信号的频谱，X_m是中频信号的频谱。

上述技术方案的工作原理为：在接收机的信号解调模块对天线所接收到的音频信号进行解调后，再对音频信号进行后处理，后处理方式为根据已经过信号解调模块解码下混信号的时间包络，经过基于分类指示的方法产生的加权因子对音频信号进行加权处理，经过加权处理后的音频信号再传输给分析处理模块。

上述技术方案的有益效果为：采用加权因子进行加权的方式，对解调后的音频信号可能存在的失真进行修正，减少音频信号的失真，增强音频信号解调的有效性，提高提供给后续分析处理模块的音频信号质量，减少分析处理偏差与检测失误。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种智能型网络巡线仪，其特征在于，包含发射机和接收机，

所述发射机包括震荡音频发生模块和信号幅度调制模块，所述震荡音频发生模块能够同时产生低频及中频的音频信号，所述信号幅度调制模块对低频及中频的音频信号进行调制，将调制后的信号发送到连接的待检线上；

所述接收机包括天线、信号解调模块和分析处理模块，所述天线感应接收到调制后的信号传输给信号解调模块，所述信号解调模块对调制后的信号进行信号解调后传输至分析处理模块，由所述分析处理模块进行分析处理，当低频的音频信号无衰减和外部干扰时，接收机以低频的音频信号工作；当低频的音频信号受干扰时，接收机则以中频的音频信号工作。

2.根据权利要求1所述的智能型网络巡线仪，其特征在于，所述低频的音频信号为1～2.4kHz，所述中频的音频信号为100～200kHz。

3.根据权利要求1所述的智能型网络巡线仪，其特征在于，所述低频的音频信号为2kHz，所述中频的音频信号为125kHz。

4.根据权利要求1所述的智能型网络巡线仪，其特征在于，所述待检线包括RJ45网线和RJ11电话线；所述发射机包括RJ45网络端口和/或RJ11端口，所述RJ45网络端口和RJ11端口并列设置；其中，所述RJ45网络端口与RJ45网线连接，所述RJ11端口与RJ11电话线连接。

5.根据权利要求4所述的智能型网络巡线仪，其特征在于，所述发射机的工作流程如下：

第一步，发射机启动并初始化；

第二步，震荡音频发生模块产生低频的音频信号；

第三步，震荡音频发生模块产生中频的音频信号；

第四步，信号幅度调制模块调制低频与中频的音频信号；

第五步，把调制后的信号发送到RJ45网络端口和/或RJ11端口。

6.根据权利要求1所述的智能型网络巡线仪，其特征在于，所述接收机的工作流程如下：

第一步，接收机启动并初始化；

第二步，天线接收低频与中频的音频信号并传输至信号解调模块，信号解调模块对接收到的低频与中频的音频信号进行信号解调；

第三步，根据低频的音频信号是否存在衰减和/或外部干扰进行信号选频，然后把选定的音频信号传输至分析处理模块；

第四步，所述分析处理模块对选定的音频信号进行分析处理；

第五步，把经分析处理后的音频信号发送到RJ45网络端口和/或RJ11端口。

7.根据权利要求1所述的智能型网络巡线仪，其特征在于，所述发射机内设放大器及与放大器连接的放大器保护电路，所述放大器保护电路包括三极管T1、三极管T2，三极管T3，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，二极管D1和二极管D2；

所述电阻R1一端与电阻R3一端连接形成连接端A；所述电阻R3另一端与电阻R5一端连接形成连接端B；所述电阻R2一端与电阻R4一端连接形成连接端C；所述电阻R2另一端与电阻R7一端连接形成连接端D；所述三极管T1、三极管T2和三极管T3分别具有控制端和二导通端；所述三极管T1的二导通端分别连接正电源端V+以及连接端A；所述三极管T2的二导通端分别连接负电源端V-以及连接端C；所述三极管T3的控制端连接连接端B，二导通端分别连接短路端E以及电阻R4另一端和电阻R6一端连接形成的连接端F。

8.根据权利要求1所述的智能型网络巡线仪，其特征在于，所述发射机10还包括分段处理器、自关联处理器和并修改处理器，所述分段处理器用于生成音频信号的信号段，所述自关联处理器用于为每个信号段生成第一自关联序列，所述并修改处理器通过响应于音频特性来修改第一自关联序列，为每个信号段生成第二自关联序列；把第二自关联序列添加到对应信号段的音频信号中一同发出。

9.根据权利要求1所述的智能型网络巡线仪，其特征在于，所述接收机内置滤波模块，所述天线接收的信号先传输至滤波模块，滤波模块对音频信号进行滤波处理过程如下：

首先，根据接收的音频信号的协方差矩阵P；

其次，以下面公式计算音频信号的白化度：

其中，W表示音频信号的白化度，|P|_i,j表示音频信号的协方差矩阵P的第i行、第j列元素的模值，Z{P}表示取矩阵P的迹，

表示归一化因子，用于保证W的取值在[0，1]之间；

再次，对音频信号进行白化滤波处理，再估计白化后的音频信号的协方差矩阵P_h；再计算白化后音频信号的白化度：

其中，W_h表示白化后的音频信号的白化度，|P_h|_i,j表示白化后的音频信号的协方差矩阵P_h的第i行、第j列元素的模值，Z{P_h}表示取矩阵P_h的迹；

最后，以白化后的音频信号的白化度W_h与音频信号的白化度W的比值作为改善因子，以改善因子对音频信号修正调整后传输至信号解调模块。

10.根据权利要求1所述的智能型网络巡线仪，其特征在于，所述接收机内置后处理模块，所述后处理模块分别与信号解调模块和分析处理模块连接，后处理模块用于根据已经过信号解调模块解码下混信号的时间包络对音频信号进行后处理，所述时间包络经过基于分类指示的方法产生的加权因子进行加权，加权因子方程式如下：

其中，ξ是加权因子，α是加权平均数：

其中，k是音频指数，h是音频的频率窗口指数，b是音频的频带指数，h_b是音频的频带b的起始窗口，h_b+1是音频的频带b+1的起始窗口，X₁是低频信号的频谱，X_m是中频信号的频谱。

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