CN111897017A - 一种地埋电缆路径探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地埋电缆路径探测装置，涉及电力施工或电力监测设备领域。本发明通过对其中的信号发生装置进行改进达到了耦合信号频率和幅值便于调节的功能。其中信号发生装置包括波形发生装置、转动驱动装置、信号采集装置。波形转动装置上设有均匀分布的触发块，在转动驱动装置的驱动下转动，触发块依次循环触发信号采集装置使信号采集装置产生一个周期性的波形。

Description

一种地埋电缆路径探测装置

技术领域

本发明涉及电力施工或电力监测设备领域，具体为一种地埋电缆路径探测装置。

背景技术

电缆路径探测装置由信号发射器、信号接收器组成，信号发射器和信号接收器均由电池供电，信号发射器包括与其配套的夹钳，其内部设有正弦信号发生模块、控制模块功率放大模块、隔离模块，正弦信号发生模块受控制模块控制，其输出频率稳定、幅度可控的正弦波信号的输出端与功率放大模块输入端连接；经功率放大的的信号，一路通过所述功率放大模块出端与隔离模块输入端连接，另一路作为输出采样信号接入控制模块输入端；隔离模块输出端则最终通过电气直连或夹钳与电缆连接，通过电缆释放频率稳定的电磁波。信号接收器包括的接收棒、耳机；所述的接收棒其内部包括一个多匝线圈，该线圈的两端作为输出端。所述的信号接收器内部设有调谐模块、信号放大模块、控制模块，调谐模块通过与其输入端连接的接收棒，接收来自电缆的电磁波，其输出端与信号放大模块连接；输出放大信号的信号放大模块的输出端，一路与控制模块输入端连接，最终通过控制模块将信号强度、频率信息显示在屏幕上，另一路则通过外接耳机或扩音器播放音频信息。

电缆识别作为探测电缆路径探测装置的常见用法，将与信号发射器输出端相连的夹钳夹套在待测电缆一端上，再将与信号接收器输入端的接收棒放置在待确定电缆一的一端，获取信号强度并予以记录，在将接收棒放置在待确定电缆二的一端，获取信号强度并予以记录，如此重复，直至所有待确定电缆信号信号强度全部记录后，通过强度比对，峰值法取信号最强信号强度电缆为待测电缆另一端，谷值法取信号最弱电缆为待测电缆电缆一端。所述的峰值法是旋转探测棒，使其轴线与电缆平行，观察信号幅值，越接近电缆，信号越强，耳机声音也越大，当位于电缆正上方时，信号最强，故为峰值法。所述的谷值法是旋转探测棒，使其轴线与电缆平行。观察信号幅值，在电缆正上方时信号最弱，偏离电缆，信号会增强，为一马鞍形曲线，因电缆正上方处于信号最弱的谷值，故称谷值法。

随着检测技术的进步，往往需要通过各种频率的信号采集不同类型、不同粗细、不同深度的电缆，因此需要信号发生器具有产生多种频率信号的功能。同时，在信号较弱时，需要提高增益，因此设计一种具有频率以及幅值均便于调整的一种信号发生器成为一种迫切的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了具有便于调节频率和幅值的一种地埋电缆路径探测装置。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种地埋电缆路径探测装置，包括信号发射器，所述信号发射器设有频率信号发生器，其特征在于：所述频率信号发生器包括：波形发生装置、信号采集装置、转动驱动装置。波形发生装置，圆板状，一侧面设有沿圆周方向均匀分布的触发块；所述触发块嵌设在圆板上且保持圆板表面平齐；转动驱动装置，设于波形发生装置未设有触发块的一侧；所述转动驱动装置驱动波形发生装置匀速转动；信号采集装置，长度方向与波形发生装置的轴心线垂直交叉；所述信号采集装置靠近波形发生装置的一面设有采集传感器。

更好的，所述触发块为铁块，相应的，所述采集传感器为涡流式接近开关，所述信号采集装置为长条状，且设于波形发生装置设有触发块的一侧面；

或，

所述触发块为电容介质，相应的，所述采集传感器为平面电容器；所述信号采集装置设于波形发生装置的上下两侧，所述平面电容器的两个电极分别设置与上下两个信号采集装置上部，并且平面电容器的两个电极在竖直上方上下重合；

或，

所述触发块为磁钢，相应的，所述采集传感器为霍尔传感器；所述信号采集装置为长条状，所述采集传感器感应面与波形发生装置设有触发块的一侧面相对。

更好的，所述波形发生装置的圆面上设有多圈均匀分布的触发块，每圈中的触发块在圆周方向上的间距相同。

更好的，所述信号采集装置对应每一圈触发块设有一个采集传感器，还包括多路开关，每一个所述采集传感器的输出端分别与多路开关不同的输入端连接，多路开关的输出端作为信号采集装置的输出端；

或，

所述信号采集装置上设有轨道，所述轨道上滑动设置有滑块，所述采集传感器与滑块固定连接；

或，

所述信号采集装置的数量与触发块的圈数相同；所述信号采集装置在圆周上均匀分布；每圈触发块对应一个采集传感器；还包括多路开关，所述多路开关的输入端分别和采集传感器的输出端电气连接，通过控制多路开关实现不同频率信号的选择。

更好的，还包括幅值调节装置，

所述幅值调节装置为调压模块，所述调压模块的输出端和霍尔传感器的输入端电气连接；

或，

所述幅值调压装置包括升降丝杠和调节把手，所述信号采集装置两端与壳体上设置的滑槽滑动连接，所述信号采集装置的中部设有与升降丝杠螺接连接的螺孔，所述壳体上部对应螺孔的位置设有调节通孔，调节通孔通过轴承与升降丝杠的上端转动连接，所述调节把手为手轮，并且调节把手的中部和升降丝杠的固定连接。

更好的，所述转动驱动装置为直流电机；还包括直流稳压模块，所述直流稳压模块的输出端和电机电气连接。

更好的，包括壳体，所述波形发生装置、信号采集装置和转动驱动装置设于壳体内部；所述壳体对应信号采集装置的轨道的位置设有滑孔，所述滑孔内部滑动设置有拨块，所述拨块和滑块固定连接；所述滑孔的两侧设有刻度或者频率标识。

更好的，还包括匀速检测装置，所述匀速检测装置包括：

启动触发磁铁，设于波形发生装置的侧面；

接触触发磁铁，设于波形发生装置的侧面且与启动触发磁铁之间设有大于45°弧度的间距；

匀速检测霍尔传感器，设于壳体内壁上且与波形发生装置在水平方向上重合；

报警计时器，所述报警计时器匀速检测霍尔传感器电气连接，用以检测启动触发磁铁与接触触发磁铁角度转动所用的时间，如果时间大于或者小于设定值则发出报警信号。

更好的，所述波形发生装置外周设置有配重环。

本发明的有益效果为：

1、便于频率的快速调节，同时便于从原始信号进行增益的调节。

2、采用机械结构，具有抗干扰强的有益效果。

附图说明

图1是本发明一种实施例的示意图

图2是本发明一种实施例的示意图

图3是本发明一种实施例的示意图

图4是本发明一种实施例的波形发生装置示意图

图5是本发明一种实施例壳体外部频率刻度示意图

图6是本发明一种实施例的采样电路的示意图

图7是本发明一种实施例的采样电路的示意图

图8是本发明一种实施例的采样电路的示意图

图9是本发明一种实施例的幅值调节装置的示意图

图10是本发明一种实施例的波形发生装置分布示意图

图11是本发明一种实施例的匀速检测装置的示意图

图中：

190、高频触发圈；620、调节把手；420、拨块；410、滑孔；730、匀速检测霍尔传感器；720、接触触发磁铁；710、启动触发磁铁；700、匀速检测装置；610、升降丝杠；500、调压模块；220、滑块；210、采集传感器；110、触发块；400、壳体；300、转动驱动装置；200、信号采集装置；100、波形发生装置；999、标记；

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

一种地埋电缆路径探测装置，现有技术中，电缆路径探测装置由信号发射器、信号接收器组成，信号发射器和信号接收器信号发生器设有正弦信号发生模块。本发明在现有技术的信号发射器的基础上，设计一种频率信号发生器，替代现有技术中的正弦信号发生模块。

所述频率信号发生器包括：波形发生装置100、转动驱动装置300和信号采集装置200。波形发生装置100为圆板状，其一侧面设有沿圆周方向均匀分布的触发块110；触发块110组成的一圈触发机构定义为高频触发圈190。所述触发块110嵌设在圆板上且保持圆板表面平齐。转动驱动装置300设于波形发生装置100未设有触发块110的一侧；所述转动驱动装置300驱动波形发生装置100匀速转动。转动驱动装置300可以采用直流电机驱动，配以稳压模块可以保证电机的转动的匀速。信号采集装置200，长度方向与波形发生装置100的轴心线垂直交叉；所述信号采集装置200靠近波形发生装置100的一面设有采集传感器210。下面对具体结构做出说明。

本发明的原理是，圆周上均匀分布的触发块110在转动的过程中循环触发采集传感器210得到一个周期性的信号，采集传感器210的输出端就会输出一个周期性的信号，通过调整间隔以及波形发生装置100的转速实现不同频率信号的输出。然后将频率信号输出到放大模块经耦合模块加载到地下的导线上。

可以通过不同的形式实现波形信号的触发，以下为三种触发形式。

一、感应式触发。

所述触发块110为铁块，相应的，所述采集传感器210为涡流式接近开关。所述信号采集装置200为长条状，且设于波形发生装置100设有触发块110的一侧面。涡流式接近开关与触发块110所在圆周的位置重合，铁块接近涡流式接近开关时，接近开关动作，因此转动的波形发生装置100上铁块一次靠近接近开关进而可以产生一个周期性的脉冲波形。

二、介质变换触发

所述触发块110为电容介质，相应的，所述采集传感器210为平面电容器；所述信号采集装置200设于波形发生装置100的上下两侧，所述平面电容器的两个电极分别设置与上下两个信号采集装置200上部，并且平面电容器的两个电极在竖直上方上下重合；由于触发块的介质和波形发生装置的介质不同，因此电容的大小会发生改变，电容的改变会引起电路中电流以及电压的变化，由于电容发生的是周期性的改变，因此电路中电压或者电流的变化同样是周期性的，因此可以产生一种周期性的波形。

如图8所示，是一种波形信号采集电路。电容和采用电阻串接后接在电源上，由于电容的大小会发生改变，因此电容会产生充电和放电的过程，进而在电路中会产生电流的变化，由于电流变化电阻的分压会发生改变，通过采样电阻的分压得到一个变化的电压波形作为输出信号，即本发明产生的波形信号。

三、霍尔感应式

所述触发块110为磁钢，相应的，所述采集传感器210为霍尔传感器；所述信号采集装置200为长条状，且设于波形发生装置100设有触发块110的一侧面。

由于霍尔传感器会因磁场的变化改变电压的输出，因此在接近和远离磁钢的过程中，能得到一个连续变化的电压信号输出，并且通过设定间距可以是其波形与正弦信号相似。因此该方案为本发明最佳实施方案。

为了实现波形频率的切换，所述波形发生装置100的圆面上设有多圈均匀分布的触发块110，每圈中的触发块110的在圆周方向上的间距相同。由于每一圈的高频触发圈190的半径不同，因此其周长也不同，相同间距的情况下，每一圈高频触发圈190上的触发块110的数量不同，因此转动一圈触发的次数不同，进而实现频率的不同。

假设电机转动的频率为f0，高频触发圈190上的触发块个数为n，则，本发明的输出端的频率为f＝f0×n，如果n发生变化则输出的频率会发生变化。

采用以下三种方式实现频率的切换：

一、所述信号采集装置200对应每一圈触发块110设有一个采集传感器210，所述信号采集装置200还包括多路开关，每一个所述采集传感器210的输出端分别与多路开关不同的输入端连接，多路开关的输出端作为信号采集装置的输出端。即信号采集装置200为横杆，并且横跨所有高频触发圈190，在每个与高频触发圈190对应的位置上，信号采集装置都设置一个采集传感器，进而可以采集多路不同频率的信号。然后通过多路开关可以实现不同信号的选择输出。

二、所述信号采集装置200上设有轨道，所述轨道上滑动设置有滑块220，所述采集传感器210与滑块220固定连接。如图1和图2所示，是一种滑动式切换的方法。

信号采集装置200的两端可以和壳体400或其他固定结构连接，如果为了保证转动的稳定，电机的转轴上部通过轴承与壳体转动连接，此时可以通过在信号采集装置200中部设置通孔来放置转轴。信号采集装置200如果为长杆，如圆杆或方杆，则其本身可以作为轨道，通过在其外部套设滑块即可，其中滑块220设有与信号采集装置200截面形状相同的通孔。此时通过滑动滑块，滑块既可以带动采集传感器210移动，移动到不同的圈上就可以输出不同的信号。

通过可以在信号采集装置200设置为两个平行的长杆，并且平行相对的面设有滑槽，滑块在滑槽内部滑动，滑块220设有丝孔，两个长杆及滑槽组成的空间内设有丝杠，丝杠的端部和信号采集装置200靠近电机转轴的位置转动连接，丝杠的另一端延伸到壳体的外部，通过设置手轮实现滑块220位置的调整。相应的，在壳体相应的位置设有通孔以便丝杠延伸到壳体的外部，同时为了陪幅值调节，通孔设置为腰型孔。腰型孔的长度方向和波形发生装置100的活动方向相同。

更好的，设置有壳体400，所述波形发生装置100、信号采集装置200和转动驱动装置300设于壳体400内部。转动驱动装置300和壳体400的底部固定连接，转动驱动装置300为电机，电机轴的上端和壳体400的上部通过轴承转动连接，以保证稳定。电机的转轴和波形发生装置100的中心固定连接。信号采集装置200设置在波形发生装置100的上部。

为了能够指示调节的位置，所述壳体400对应信号采集装置200的轨道的位置设有滑孔，所述滑孔内部滑动设置有拨块420，所述拨块420和滑块220固定连接。所述滑孔410的两侧设有刻度或者频率标识。在滑块移动的过程中，带动拨块420移动，拨块的位置既可以指示频率的大小。

三、所述信号采集装置200的数量与触发块110的圈数相同；即信号采集装置和高频触发圈190的圈数相同。所述信号采集装置200在圆周上均匀分布，所述信号采集装置200的采集传感器210分别与不同圈的触发块110的位置对应。然后设置多路开关，所述多路开关的输入端分别和信号采集装置200的采集传感器的输出端电气连接，通过控制多路开关实现不同频率信号的选择。

通过改变波形发生装置100的转速可以实现频率的改变。

设置相邻两个高频触发圈190内的触发块110的数量不同，通过切换采集传感器采集的不同的高频触发圈190可以实现频率的切换。这两个相邻的高频触发圈190中的触发块与触发块之间的间距相同。由于两个高频触发圈190的周长不同，但是触发块的间距相同，因此触发块的数量不同，旋转一周则触发的次数不同，因此实现了频率的改变。

除了调节频率还需要能够调节幅值，以下为两种幅值调节装置：

一、所述幅值调节装置为调压模块500，所述调压模块500的输出端和霍尔传感器的输入端电气连接。如图7所示，调压模块500的改变可以改变霍尔传感器的输出端的电压输出。同时，在图8中，将调压模块的输出单与图8电路的电源连接，同样具有电压调节的功能。图8中，电源大小发生变化后，电阻的分压会同时发生变化，进而可以实现幅值的调整，即探测过程中增益的调节。

二、所述幅值调压装置包括升降丝杠610和调节把手620。所述信号采集装置200两端与壳体400上设置的滑槽滑动连接，即信号采集装置可以上下移动。所述信号采集装置200的中部设有与升降丝杠610螺接连接的螺孔，所述壳体400上部对应螺孔的位置设有调节通孔，调节通孔通过轴承与升降丝杠610的上端转动连接，所述调节把手620为手轮，并且调节把手620的中部和升降丝杠610的固定连接。转动手轮既可以实现信号采集装置200的升降，进而可以实现设备采集传感器210接收信号强弱的变化。

更好的，为了便于调速转动驱动装置300为直流电机。通过设置直流稳压模块实现对电机的控制。其中直流稳压模块的输出端和电机电气连接，输入端和外部电源连接。

进一步的设置匀速检测装置700，以保证匀速转动，同时直流稳压模块采用pwm控制的电压调整模块，其中匀速检测装置700包括启动触发磁铁710、接触触发磁铁720、匀速检测霍尔传感器730。启动触发磁铁710设于波形发生装置100的侧面；接触触发磁铁720设于波形发生装置100的侧面且与启动触发磁铁之间设有大于45°弧度的间距。匀速检测霍尔传感器730，设于壳体400内壁上且与波形发生装置100在水平方向上重合。所述报警计时器匀速检测霍尔传感器730电气连接，用以检测启动触发磁铁710与接触触发磁铁720角度转动所用的时间，如果时间大于或者小于设定值则发出报警信号。报警计时器可以采用单片机进行设置，同时设置蜂鸣器，单片机的输入引脚分别和启动触发磁铁710、接触触发磁铁720连接，输出引脚控制蜂鸣器。

为了保持转动的稳定，波形发生装置100外周设置有配重环。通过增加波形发生装置100的重量增加其稳定性。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种地埋电缆路径探测装置，包括信号发射器，所述信号发射器设有频率信号发生器，其特征在于：

所述频率信号发生器包括：

波形发生装置(100)，圆板状，一侧面设有沿圆周方向均匀分布的触发块(110)；所述触发块嵌设在圆板上且保持圆板表面平齐；

转动驱动装置(300)，设于波形发生装置(100)未设有触发块(110)的一侧；所述转动驱动装置(300)驱动波形发生装置(100)匀速转动；

信号采集装置(200)，长度方向与波形发生装置(100)的轴心线垂直交叉；所述信号采集装置(200)靠近波形发生装置(100)的一面设有采集传感器(210)。

2.根据权利要求1所述的一种地埋电缆路径探测装置，其特征在于：

所述触发块(110)为铁块，相应的，所述采集传感器(210)为涡流式接近开关，所述信号采集装置(200)为长条状，且设于波形发生装置(100)设有触发块(110)的一侧面；

或，

所述触发块(110)为电容介质，相应的，所述采集传感器(210)为平面电容器；所述信号采集装置(200)设于波形发生装置(100)的上下两侧，所述平面电容器的两个电极分别设置与上下两个信号采集装置上部，并且平面电容器的两个电极在竖直上方上下重合；

或，

所述触发块(110)为磁钢，相应的，所述采集传感器(210)为霍尔传感器；所述信号采集装置(200)为长条状，所述采集传感器(210)感应面与波形发生装置(100)设有触发块(110)的一侧面相对。

3.根据权利要求2所述的一种地埋电缆路径探测装置，其特征在于：

所述波形发生装置(100)的圆面上设有多圈均匀分布的触发块(110)，每圈中的触发块(110)在圆周方向上的间距相同。

4.根据权利要求2所述的一种地埋电缆路径探测装置，其特征在于：

所述信号采集装置(200)对应每一圈触发块(110)设有一个采集传感器(210)，

还包括多路开关，每一个所述采集传感器(210)的输出端分别与多路开关不同的输入端连接，多路开关的输出端作为信号采集装置的输出端；

或，

所述信号采集装置(200)上设有轨道，所述轨道上滑动设置有滑块(220)，所述采集传感器(210)与滑块(220)固定连接；

或，

所述信号采集装置(200)的数量与触发块(110)的圈数相同；所述信号采集装置(200)在圆周上均匀分布；每圈触发块(110)对应一个采集传感器(210)；还包括多路开关，所述多路开关的输入端分别和采集传感器(210)的输出端电气连接，通过控制多路开关实现不同频率信号的选择。

5.根据权利要求3或4所述的一种地埋电缆路径探测装置，其特征在于：

还包括幅值调节装置，

所述幅值调节装置为调压模块(500)，所述调压模块(500)的输出端和霍尔传感器的输入端电气连接；

或，

所述幅值调压装置包括升降丝杠(610)和调节把手(620)，

所述信号采集装置(200)两端与壳体(400)上设置的滑槽滑动连接，所述信号采集装置(200)的中部设有与升降丝杠(610)螺接连接的螺孔，所述壳体(400)上部对应螺孔的位置设有调节通孔，调节通孔通过轴承与升降丝杠(610)的上端转动连接，所述调节把手(620)为手轮，并且调节把手(620)的中部和升降丝杠(610)的固定连接。

6.根据权利要求3或4所述的一种地埋电缆路径探测装置，其特征在于：

所述转动驱动装置(300)为直流电机；

还包括直流稳压模块，所述直流稳压模块的输出端和电机电气连接。

7.根据权利要求1所述的一种地埋电缆路径探测装置，其特征在于：

包括壳体(400)，

所述波形发生装置(100)、信号采集装置(200)和转动驱动装置(300)设于壳体(400)内部；

所述壳体(400)对应信号采集装置(200)的轨道的位置设有滑孔(410)，所述滑孔(410)内部滑动设置有拨块(420)，所述拨块(420)和滑块(220)固定连接；

所述滑孔(410)的两侧设有刻度或者频率标识。

8.根据权利要求1所述的一种地埋电缆路径探测装置，其特征在于：

还包括匀速检测装置(700)，所述匀速检测装置(700)包括：

启动触发磁铁(710)，设于波形发生装置(100)的侧面；

接触触发磁铁(720)，设于波形发生装置(100)的侧面且与启动触发磁铁之间设有大于45°弧度的间距；

匀速检测霍尔传感器(730)，设于壳体(400)内壁上且与波形发生装置(100)在水平方向上重合；

报警计时器，所述报警计时器匀速检测霍尔传感器(730)电气连接，用以检测启动触发磁铁(710)与接触触发磁铁(720)角度转动所用的时间，如果时间大于或者小于设定值则发出报警信号。

9.根据权利要求1所述的一种地埋电缆路径探测装置，其特征在于：

所述波形发生装置(100)外周设置有配重环。

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