CN205374657U

CN205374657U - 海缆故障探测仪

Info

Publication number: CN205374657U
Application number: CN201521099160.2U
Authority: CN
Inventors: 王芳; 花怀海; 孙肖林
Original assignee: Sanjiang University
Current assignee: Sanjiang University
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2025-12-25

Abstract

本实用新型涉及一种用于海底光缆故障点的探测，在一定距离范围内能较精确地搜寻、追踪、定位海底光缆故障点位置的海缆故障探测仪，包括用于探测电磁波的探测装置，与探测装置连接用于将探测装置探测到的信号进行放大、滤波、转换的处理单元，与处理单元输出端连接的控制处理中心，以及与控制处理中心连接进行供电的供电单元，所述控制处理中心的输出端连接显示单元，所述探测装置包括三个用于探测电磁波的探测线圈，每一个探测线圈对应连接一个处理单元。本实用新型需要在大概定位到海缆位置后，由潜水员携带潜入海底找到海缆故障点的准确方位。本实用新型可以准确探测到海底淤泥5m以上位置埋设海缆的故障点，误差范围小于0.1m。

Description

海缆故障探测仪

技术领域

本实用新型涉及一种用于海底光缆故障点的探测，在一定距离范围内能较精确地搜寻、追踪、定位海底光缆故障点位置的海缆故障探测仪。

背景技术

我国是一个具有6500多个海洋岛屿的濒海大国，海岸线达18000多千米。随着我国海洋开发和海岛建设的加速发展，大陆、海岛、海洋开发平台以及岛屿之间电话、数据、互联网、有线电视等通信业务的需求急剧增加。因此，我国海底光缆的建设发展也逐年升温，中国电信、联通、广电、网通、铁通等大通信公司以及国防通信部门，都相继建设了大量的海光缆线路。然而，随着海底光缆线路的不断增加和海上经济活动的日益频繁，海底光缆故障率居高不下，特别是人为损坏的事故正急剧增加。海底光缆发生故障后，由于维修技术复杂，工程难度大，不仅修复费用昂贵，而且维修周期长，有时甚至无法修复，不仅给国民经济和国防建设造成巨大损失，有时还会造成严重的社会影响。因此，海底光缆的维修工作在海缆通信建设中具有十分重要的地位，而其中能否及时、准确探测到海缆的路由及故障点位置又是影响维修效率甚至是维修成败的关键。国内外大量的工程实践表明，准确探测海缆故障点在整个维修工作中占一半甚至更多的时间和费用，有些埋设海缆的故障点探测甚至要花去整个维修时间的80％，个别海缆因无法找到故障点而不得不放弃维修。因此，海底光缆故障点位置的探测技术是海光缆线路维护的关键技术。研究并解决相关技术，对促进我国海底光缆通信系统建设，保障海缆通信线路的生命力具有十分重要的意义。

常用的海缆探测技术有：音频测试法、光时域反射仪测试法、电压测试法、电容测试法、线路监控系统测试法，这些探测技术各有利弊。目前应用最广泛、最有效、最切实可行的探测技术是利用磁感应原理进行海缆探测，主要有以下几种方法：交流磁场探测法、绝对磁场探测法、金属探测法。通常的海缆探测都是悬挂或安装于船上，尺寸较大，检测数据不够精确。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种采用交流磁场探测法的海缆故障探测仪，利用在海缆中通以特定频率的交流电流，然后在海缆周围探测此特定频率下的交流磁场信号，以精准探测海缆的故障位置，

实现本实用新型目的的技术方案如下：

海缆故障探测仪，包括用于探测电磁波的探测装置，与探测装置连接用于将探测装置探测到的信号进行放大、滤波、转换的处理单元，与处理单元输出端连接的控制处理中心，以及与控制处理中心连接进行供电的供电单元，所述控制处理中心的输出端连接显示单元；所述探测装置包括三个用于探测电磁波的探测线圈，每一个探测线圈对应连接一个处理单元。

进一步地，所述处理单元与控制处理中心之间采用异步收发器进行信号传输。

进一步地，所述处理单元包括与探测线圈连接用于将探测线圈所产生的信号进行运算放大的运算放大器，与运算放大器输出端连接的低通滤波器，与低通滤波器输出端连接的A/D采集单元，与A/D采集单元输出端连接的DSP处理单元，与DSP处理单元连接的电平转换单元，所述电平转换单元与控制处理中心连接。

进一步地，所述运算放大器为型号TLC2652P的运放模块。

进一步地，所述低通滤波器为型号TLC14的滤波模块。

进一步地，所述A/D采集单元为ADS1210P采集模块。

进一步地，所述DSP处理单元为型号TMS320VC5409PGE处理模块。

进一步地，所述控制处理中心为型号ATMEGA8L-8AC的单片机。

该探测仪包括具有封闭空腔的柱形探测棒，所述探测装置、处理单元、制处理中心、供电单元设置于探测棒的空腔中，在探测棒的一端设置有显示部，上述显示单元设置于显示部中。这样结构的探测仪形状设计合理，尺寸适中，可以便于潜水员携带潜入海底探测，探测精度较高。

采用了上述技术方案，三探测线圈，其中两个为纵向设置，一个为横向设置，横向的线圈用于探测海缆故障点的大概方位，两个纵向线圈用于精确定位海缆故障点的位置，三个探测线圈接收的三路弱电信号分别通过由TLC2652P构成运算放大器后，经过TLC14构成的低通滤波器，然后通过A/D采集单元将信号送给DSP处理单元，DSP处理单元选出需要的信号，并将数据按照一定的帧格式发送到控制处理中心接收三路检测信号，计算出海缆的精确位置，并通过LED显示单元显示出来以提示潜水员。

本实用新型应用电流磁场探测技术，在海缆中接入交流电信号，根据电磁场原理可知，导体中通过一交流电流时，会在导体周围产生电磁场，并向空间传播，只要在适当的距离内就可以用接收机把信号接收下来，海缆发生故障后，故障点处通常是出现断线入地的情况，这样海缆与大地将构成一个回路。在终端通过海缆送出一适当频率和功率的交流信号电流，使得在海缆周围产生电磁场，该电磁场通过海水衰减后穿出海面并向空中传播。利用探测棒(在导磁率很高的棒形铁芯上用铜线绕制成线圈，并配以合适的电容，使其在特定频率上谐振)，就可以探测到此电磁波。根据接收信号的强弱以及信号的变化情况，就可以判断出海缆的路由位置。沿着海缆路由进行探测，当过了故障点位置时，线圈就没有电磁波通过，接收机收不到信号，由此可以确定故障点的位置。

本实用新型需要在大概定位到海缆位置后，由潜水员携带潜入海底找到海缆故障点的准确方位。本实用新型可以准确探测到海底淤泥5m以上位置埋设海缆的故障点，误差范围小于0.1m。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型中显示单元的显示示意图；

图4-1、图4-2、图4-3为本实用新型中供电单元的电路图；

图5为本实用新型中运算放大器的电路图；

图6为本实用新型中DSP处理单元的电路图；

图7为本实用新型中异步收发器与电平转换单元的连接电路图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，海缆故障探测仪，包括用于探测电磁波的三探测线圈，其中两个为纵向线圈，一个为横向线圈，横向线圈用于探测海缆故障点的大概方位，两个纵向线圈用于精确定位海缆故障点的位置，每一个线圈对应连接一组用于将线圈探测到的信号进行放大、滤波、转换的处理单元，处理单元包括与探测线圈连接用于将探测线圈所产生的信号进行运算放大的运算放大器，与运算放大器输出端连接的低通滤波器，与低通滤波器输出端连接的A/D采集单元，与A/D采集单元输出端连接的DSP处理单元，与DSP处理单元连接的电平转换单元，所述电平转换单元与控制处理中心连接。

以及与处理单元输出端连接的控制处理中心，以及与控制处理中心连接进行供电的供电单元，控制处理中心的输出端连接显示单元，处理单元与控制处理中心之间采用异步收发器进行信号传输。

其中，运算放大器为型号TLC2652P的运放模块。低通滤波器为型号TLC14的滤波模块。A/D采集单元为ADS1210P采集模块。DSP处理单元为型号TMS320VC5409PGE处理模块。控制处理中心为型号ATMEGA8L-8AC的单片机。

参见图2，该探测仪包括具有封闭空腔的柱形探测棒1，所述探测装置、处理单元、制处理中心、供电单元设置于探测棒的空腔中，在探测棒的一端设置有显示部2，上述显示单元设置于显示部中。

参见图3，图中最上方的两盏方向灯可以告诉潜水员故障点的大概方位，辅助潜水员移动；右侧的六盏灯用于提示潜水员接收信号的强弱，离故障点越近，接收信号越强，辅助潜水员移动；左侧的三盏灯用于提示潜水员海缆在淤泥中的深度；下方的三盏灯用于指示探测棒电量的多少，提示是否要充电。

图4-1中LM78L05ACZ和L7812ABV稳压芯片给探测仪提供所需5V和12V直流电压。

图4-2中TPS7333Q为带复位低压差稳压器，输出3.3V直流电压，给DSP处理单元供电。图4-2中TPS7301Q为带复位可调低压稳压器，电压可调范围在1.2V～9.75V之间，只要设置外接电阻比例，即可调整输出电压值，本实用新型设置的输出电压为1.8V，给DSP处理单元供电。

图4-3输出2.5V直流电压，作为数据采集模块的参考电压。

图5为运算放大电路，用于放大探测仪探测到的微弱电信号，选择TLC2652P运算放大器，因为其精度很高，可以放大微伏级电信号，输入失调电压在0.5uV～1uV之间，完全满足现场需求。

图6为数据采集电路，图5的输出信号经过TLC14组成的带开关电容器的巴特沃斯低通滤波器，再经过24位高精度A/D转换芯片ADS1210P后，24位数字信号直接接到DSP处理单元的输入端，利用软件实现带通滤波功能，选出有用信号。

图7为数据传输电路，DSP处理单元将处理后的数据通过集成异步收发芯片MAX3140传输到总线上，提供给单片机处理并显示。因为单片机高电平为5V，DSP高电平为3.3V，所以选择74LVC4245A电平转换器作为双向电压传输的接口。

Claims

1.海缆故障探测仪，其特征在于，包括用于探测电磁波的探测装置，与探测装置连接用于将探测装置探测到的信号进行放大、滤波、转换的处理单元，与处理单元输出端连接的控制处理中心，以及与控制处理中心连接进行供电的供电单元，所述控制处理中心的输出端连接显示单元，所述探测装置包括三个用于探测电磁波的探测线圈，每一个探测线圈对应连接一个处理单元。

2.根据权利要求1所述的海缆故障探测仪，其特征在于，所述处理单元与控制处理中心之间采用异步收发器进行信号传输。

3.根据权利要求2所述的海缆故障探测仪，其特征在于，所述处理单元包括与探测线圈连接用于将探测线圈所产生的信号进行运算放大的运算放大器，与运算放大器输出端连接的低通滤波器，与低通滤波器输出端连接的A/D采集单元，与A/D采集单元输出端连接的DSP处理单元，与DSP处理单元连接的电平转换单元，所述电平转换单元与控制处理中心连接。

4.根据权利要求3所述的海缆故障探测仪，其特征在于，所述运算放大器为型号TLC2652P的运放模块。

5.根据权利要求3所述的海缆故障探测仪，其特征在于，所述低通滤波器为型号TLC14的滤波模块。

6.根据权利要求3所述的海缆故障探测仪，其特征在于，所述A/D采集单元为ADS1210P采集模块。

7.根据权利要求3所述的海缆故障探测仪，其特征在于，所述DSP处理单元为型号TMS320VC5409PGE处理模块。

8.根据权利要求3所述的海缆故障探测仪，其特征在于，所述控制处理中心为型号ATMEGA8L-8AC的单片机。

9.根据权利要求1—8中任一项所述的海缆故障探测仪，其特征在于，该探测仪包括具有封闭空腔的柱形探测棒，所述探测装置、处理单元、制处理中心、供电单元设置于探测棒的空腔中，在探测棒的一端设置有显示部，上述显示单元设置于显示部中。