CN2225052Y

CN2225052Y - 钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪

Info

Publication number: CN2225052Y
Application number: CN 94241013
Authority: CN
Inventors: 孟庆泽; 杨洪涛; 王文杰; 宗承云; 王国荣; 董峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1994-07-19
Publication date: 1996-04-17
Anticipated expiration: 2004-07-19

Abstract

本实用新型为架空电力输电线中的钢芯铝绞线提供了一种钢芯缺断股测量仪。该仪器由变磁阻电磁感应螺管形传感器、信号发生器、交流和直流信号处理电路、显示和报警电路、直流电源及机壳组成。信号发生器既做为传感器初级线圈的信号源，又对交流信号处理电路提供一个交流偏置电压，并且多挡位可调。它不但能测出钢芯铝绞线中钢芯缺断股部位，而且测出缺断股数，能适用于各种型号的钢芯铝绞线无损检测。该仪器新颖、轻巧、精确、实用、价廉。

Description

钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪

本实用新型涉及到电磁测量仪器或装置，即通过转换成电变量，并与基准量进行比较，对结构部件的缺损情况进行测量的仪器或装置，具体说来是一种专用于架空电力电缆钢芯铝绞线中钢芯缺断股测量仪。

架空的高压电力输电线大多数采用钢芯铝绞线，其中的钢芯缺断股现象时有发生，甚至一段长度内没有钢芯。这种缺陷是输电线路的一种隐患，使其达不到所能承受的拉力，会发生断线事故，造成重大损失。钢芯铝绞线中的钢芯缺断股靠外观检查的方法很难发现。经检索，至今未发现专用于钢芯铝绞线检测钢芯缺断股的测量仪器或装置。相近的已有技术中，有铁磁物质探测仪器，有的可以把地下一定深度一定体积的钢铁物品探测出来，有的可以把混在粮食或其它物料中的钢铁物品探测出来。其探测传感器可采用干簧管、永磁铁、霍尔元件，也可通过测量电磁场梯度，并经信号处理电路及显示和报警电路，探测和显示出铁磁物品。但是，它们只是定性测量铁磁物品的有无，而不能精确判定铁磁物品的大小。若用来检测钢芯铝绞线，只有在钢芯缺断股较多的情况下才能探测出缺陷部位，但不能判定缺断股的股数。若用超声波检测，其设备昂贵，并且笨重不方便。若用γ射线检测，存在射线源保管和人身安全问题。综上所述，无论是钢芯铝绞线生产厂家还是电力线安装施工单位，都需要一种钢芯缺断股测量仪，上述已有技术是不能满足生产和施工要求的。

本实用新型的目的就在于提供一种专用于检测钢芯铝绞线中钢芯缺断股的测量仪。它不但能测出钢芯缺断股缺陷，而且能测出缺断几股，缺陷部位判断非常精确。该仪器轻巧便携，操作非常方便。它既适用于钢芯铝绞线生产过程中的质量检测，又适用于电力线路施工现场进行检测，及时发现和排除故障隐患。

本实用新型的上述目的是由下述技术方案实现的：

该测量仪由传感器、信号发生器、交流信号处理电路、直流信号处理电路、显示和报警电路、直流稳压电源和机壳组成。其传感器的输入信号来自信号发生器的集电极输出端，传感器的输出信号送至交流信号处理电路的输入端。信号发生器的射极输出端向交流信号处理电路的输入端提供交流偏置电压。交流信号处理电路的输出端与直流信号处理电路的输入端相连。直流信号处理电路的输出端与显示和报警电路的输入端相连。直流稳压电源为上述各电路供电。上述电路和电源全都装在机壳内。

该测量仪中的传感器是一种变磁阻电磁感应式螺管形传感器，由初级线圈、次级线圈和骨架组成。初级和次级线圈均采用高强度漆包线，缠绕到同一个管状绝缘骨架上。

该测量仪中的信号发生器采用RC移相式振荡器和射极输出器组成，其信号为正弦波形，频率为：100-1000Hz，集电极输出电压为3-5伏，并保持恒定。

该测量仪中的交流信号处理电路包括交流偏置电路、信号叠加放大电路交流信号放大整形电路、缓冲及AC/DC变换电路。信号叠加放大电路的输入信号来自两路，一路是传感器的输出信号，另一路是交流偏置电路的输出信号。信号叠加放大电路的输出端与交流放大整形电路的输入端相连。交流放大整形电路的输出端与缓冲及AC/DC变换电路的输入端相连。

该测量仪的直流信号处理电路包括8个电压比较器和数字逻辑电路。电压比较器的输入“+”端与上述缓冲及AC/DC变换电路的直流信号输出端相连，其输入“-”端接标定直流电压，其输出端与数字逻辑电路的输入端相连。

上述直流信号处理电路中的数字逻辑电路包括7个倒相器、6个与门电路、3个或门电路。倒相器的输入信号来自电压比较器的输出端，与门电路输入信号，一路来自电压比较器的输出端，另一路来自倒相器的输出端，两个或门电路的输入信号来自与门电路的输出端，有一个或门电路的输入信号来自前两个或门的输出端及一个倒向器的输出端。

该测量仪的显示和报警电路包括显示驱动电路、报警驱动电路、显示器和报警器。显示驱动电路和报警驱动电路的输入端都与上述数字逻辑电路的输出端相连，其输出端分别与显示器和报警器相连。

按上述电路结构组成的钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪的工作原理是：由信号发生器向传感器的初级线圈提供恒定的电压信号，在传感器的次级线圈中感应电压信号产生，此感应电压信号的大小，由穿过传感器线圈管状骨架中心的钢芯铝绞线的钢芯横截总面积决定，钢芯缺断股数越多，其感应电压信号越小。此感应电压信号与信号发生器提供的交流偏置电压叠加后进行放大、整形，并转换成直流电压信号。该直流电压信号的大小就与钢芯缺断股数相对应，使数字逻辑电路中相应的电压比较器跳变为低电平输出，再经与门、或门及驱动电路使报警器报警，同时由显示器显示出缺断股数。

本实用新型主要优点是：电路设计新颖合理，结构轻巧，功能完备，精确灵敏，工作可靠，操作方便，造价不高。它既可用于电力线路施工现场检测，又可用于钢芯铝绞线生产过程中的检测，并可以实现无人值守在线连续自动检测。目前国产的各种型号规格的钢芯铝绞线均能用它检测，不但能测出钢芯缺断股部位，而且能方便而迅速地检测出钢芯缺断的具体股数。

附图1是本实用新型专用传感器的原理示意图。

附图2是本实用新型的电路构成方框图。

附图3是本实用新型的交流信号产生及处理电路原理图。

附图4是本实用新型的直流信号处理电路及显示、报警电路原理图。

结合附图对本实用新型的实施例详述如下：

附图1所示的传感器是该测量仪的重要组成部分之一。图中，1是被测电力线中的钢芯，2是初级线圈，3是次级线圈，4是信号发生器，5是交流感应信号。骨架未在图中画出。其工作原理基于线圈中的钢芯是决定其磁力线路径上磁阻大小的重要因素。当线圈中的钢芯缺股或断股时，钢芯的横截总面积就变小，磁阻就增大，引起线圈电感量变小，交流感应信号也就变小。所以，通过测得次级线圈感应信号的数值，即可判定线圈中钢芯缺股或断股多少。由于其中的铝线为非磁性材料，导磁率很低，对磁通量变化的影响很小。所以，线圈的电感量可以视为只受钢芯影响而不受铝线影响。

附图3所示，由三级管BG1和R1、R2、R3，C1、C2、C3组成了RC移相式正弦振荡器。再由BG2对正弦信号进行放大，其集电极主信号作为传感器B1初级线圈的信号源，BG2的射极输出信号作为交流偏置电压。传感器次级线圈感应出的主信号经电位器RW1-RW6和R14调整分压处理，送至集成电路IC1中A4的“-”端。交流偏置信号经电位器R′W1-R′W6调整分压处理，送至集成电路IC1中A1的“-”竭。A1的输出信号经R17和C9后与来自C8和R16的主信号叠加并经A4放大。

由集成电路IC1中的A3构成增益可调放大器，由A2构成射极跟随器，对上述交流信号再进行放大并经A2构成的射极跟随器输出。

上述集成电路IC1选用LM224线性运放电路。

由三极管BG3构成了整形电路。通过调整RW7可以获得标准电压范围的上限值，通过调整RW8可获得标准电压范围的下限值，最终将各档位的不同信号统一到相同的电压等级标准。

缓冲及AC/DC变换电路包括BG4构成的射极输出器，D2、D3构成的二倍压整流电路和由C18、C19、R31构成的π型滤波器。这部分电路的作用是把上述经过放大整形的交流信号变成平滑稳定的直流输出电压U。(即图4中的VIN)。

附图4中，由集成电路LM339构成的8个电压比较器，其输出状态取决于基准电压(由VCC经R1-R7及R9、R10、R27、R28R29、R30、R8、R31分压获得)与输入电压VIN的比较结果。当VIN的电压数值大于某个电压比较器的基准电压时，此电压比较器即从低电平输出跳变为高电平输出。这个输出的信号经倒相器4069及与门电路4081形成报警信号，由或门电路4075经MC1413驱动蜂鸣器BUZ报警。同时再经或门电路4072和4071编码后送至显示驱动器4511的低三位A、B、C端，然后再经4511译码驱动LED显示器LC5021显示缺、断钢芯的数目。

由附图3可见，本实用新型采用两种直流电源。其中W7812专为交流信号处理模拟电路提供12伏电源；W7805专为数字电路提供5伏电源。

本测量仪的工作过程是：将钢芯铝绞线从螺管形传感器B1的管状骨架中心穿过。当钢芯没有缺股和断股时，其感应信号最高，图3中的直流输出电压U。(即图4中的VIN)最高，约为3.4伏，各比较器都输出高电平，显示为0，表明钢芯无缺股和断股缺陷。当钢芯有缺断股缺陷时，传感器的感应信号变低，缺断股越多，感应信号就越低，直流输出电压U。也就越低，即电压比较器的同相(+)输入电压VIN也越低。根据缺断股数目的依次增多，与其对应的比较器跳变为低电平，此时报警器报警，同时显示器显示出缺断股数。当7股钢芯全部缺断时，传感器的感应信号最低，直流输出电压U。也最低，约1.3伏。此时8个比较器都跳变为低电平，报警器报警，同时显示器显示出缺断7股。

对于7股钢芯的电力输电线而言，不同型号其钢芯线径不同。这就要求无论那种型号，当其7股钢芯全缺断时，其输出直流电压都应统一为1.3伏。为了实现这一要求而采用了交流偏置方法，并且采用6档位同轴联动电位器RW1-RW6和R′W1-R′W6分别对主信号和偏置电压进行分压处理使其在不同的档位上有不同的交流偏置电压，以便于适应不同的钢芯直径。无论是哪种型号的钢芯铝绞线，只要缺断钢芯的股数相同，其直流输出电压U。也相同，只有这样才有利于显示和报警处理。

采用由BG3构成的整形电路，可有效地削减无芯线时的输出电压，使得芯线无缺断时的输出电压与无芯线时的输出电压二者差值足够大。这有利于提高分辨率，准确地指示出缺断钢芯线股数。

Claims

1、一种钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪，由传感器、信号发生器、交流信号处理电路、直流信号处理电路、显示和报警电路、直流稳压电源和机壳组成，其特征在于传感器的输入信号来自信号发生器的集电极输出端，输出信号送至交流信号处理电路的输入端，信号发生器的射极输出端向交流信号处理电路的输入端提供交流偏置电压，交流信号处理电路的输出端与直流信号处理电路的输入端相连，直流信号处理电路的输出端与显示和报警电路的输入端相连，直流稳压电源为上述各电路供电，上述电路和电源全都装在机壳内。

2、根据权利要求1所述的钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪，其特征在于传感器是一种变磁阻电磁感应式螺管形传感器，由初级线圈、次级线圈和骨架组成，初级和次级线圈均采用高强度漆包线，缠绕到同一个管状绝缘骨架上。

3、根据权利要求1所述的钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪，其特征在于信号发生器是采用RC移相式振荡器和射极输出器所组成的，其信号为正弦波形，频率为：100-1000Hz，集电极输出电压为：3-5伏，并保持恒定。

4、根据权利要求1所述的钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪，其特征在于交流信号处理电路包括交流偏置电路、信号叠加放大电路、交流信号放大整形电路、缓冲及AC/DC变换电路、信号叠加放大电路的输入信号来自两路，一路是传感器的输出信号，另一路是交流偏置电路的输出信号，信号叠加放大电路的输出端与交流放大整形电路的输入端相连，交流放大整形电路的输出端与缓冲及AC/DC变换电路的输入端相连。

5、根据权利要求1所述的钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪，其特征在于直流信号处理电路包括8个电压比较器和数字逻辑电路、电压比较器的输入“+”端与上述缓冲及AC/DC变换电路的直流信号输出端相连，其输入“-”端接标定直流电压，其输出端与数字逻辑电路的输入端相连。

6、根据权利要求1或5所述的钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪，其特征在于数字逻辑电路包括7个倒相器、6个与门电路、3个或门电路，倒相器的输入信号来自电压比较器的输出端，与门电路输入信号，一路来自电压比较器的输出端，另一路来自倒相器的输出端，两个或门电路的输入信号来自与门电路的输出端，有一个或门电路的输入信号来自前两个或门的输出端及一个倒相器的输出端。

7、根据权利要求1所述的钢芯铝绞线钢芯缺断股测量仪，其特征在于显示和报警电路包括显示驱动电路、报警驱动电路、显示器和报警器，显示驱动电路和报警驱动电路的输入端都与上述数字逻辑电路的输出端相连，其输出端分别与显示器和报警器相连。