一种拖曳天线的绝缘检测装置及方法与流程

本发明实施例涉及绝缘性能检测技术领域，尤其涉及一种拖曳天线的绝缘检测装置及方法。

背景技术：

在对潜通信领域，潜艇常用的天线主要可分为水面桅杆类天线、水下拖曳类天线等两大类。潜艇下潜时水下拖曳类天线有拖曳天线、浮标天线；上浮时桅杆类天线有折倒天线、液压天线等。

我国目前对潜隐蔽通信完全依赖水下拖曳天线。拖曳类天线的特殊功能，决定了其在潜艇通信中的重要地位——是潜艇深潜航行和执行战斗任务的重要的、唯一的通信装备。拖曳天线已列装我海军各型潜艇，而浮标天线主要装备于核艇。

目前，国内对于绝缘电阻检测方法主要有兆欧表测量、无源接地法以及低频信号注入法。其中，兆欧表测量即直接接到天线两端，选择相应的量程档位直接进行绝缘检测；无源接地法的基本原理是在直流正负母线和被测电阻之间接入一系列电阻，然后通过电子开关或继电器切换接入阻值的大小，测量在不同接入电阻情况下的正负母线在被测电阻上的分压，最后通过解方程式计算出正负母线对地的绝缘电阻，无源接地法是目前最常用的电动汽车绝缘电阻检测方法；低频信号注入法采用低频脉冲信号注入检测整车绝缘性能，采用电容隔离高压电源与检测电路和整车直流系统与低频脉冲信号，降低了高频信号注入给电气系统带来的交流干扰，在汽车绝缘检测技术领域的应用较为广泛。

与国内校准方法相比，美国、俄罗斯、日本等国家主要采用电压注入法，该方法的基本原理是在无源接地法的基础上加入了1个直流电压注入信号，电压经过升压整流后输入到电路之中。同时支路增加开关，这种方法最大的特点就是能测量兆级以上的绝缘电阻。此后，美国人在电压注入法的基础上进行了改进，提出了电压比较法，该方法基于欧姆定律而来的，通过测量两并联回路中两电阻的电压，根据并联回路两端电压相等就可推出绝缘电阻的测试公式。目前该方法的测量范围最大可达100兆欧，无法满足多频段天线的绝缘检测要求。

技术实现要素：

针对多频段拖曳天线尺寸较大，采用分段式设计，各分段天线的绝缘电阻大小不一，绝缘电阻阻值较高，传统绝缘检测方法的测量范围较小，无法应用于多频段拖曳天线绝缘电阻检测的缺陷。本发明实施例提供一种拖曳天线的绝缘检测装置及方法。

第一方面，本发明实施例提供一种拖曳天线的绝缘检测装置，包括单片机、高压发生单元和分压检测单元；

所述单片机，用于接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压；

所述直流高压发生单元，用于输出直流高压，并通过分压检测单元加载到拖曳天线上；

所述分压检测单元，用于对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的电流，分别计算出各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。

其中，所述单片机还用于：

根据分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值，生成电压调节指令，发送至直流高压发生单元。

其中，所述直流高压发生单元还用于：

接收电压调节指令，调整输出电压档位，并将调节后的电压加载到拖曳天线上，以供分压检测单元再次检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。

其中，所述单片机具体用于将分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值分为三个档位，分别为1～100mω、100mω～300mω和300mω～600mω，对应的高压发生单元的输出电压档位分别为250v、1500v和2500v。

其中，所述分压检测单元包括多个检测通道，每个检测通道对应一个频段的拖曳天线；

所述分压检测单元具体用于：通过各频段拖曳天线各自对应的检测通道，检测各频段拖曳天线的电流，基于欧姆定律计算各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。

其中，所述单片机包括预警提示单元，所述预警提示单元用于获取数据库中拖曳天线绝缘电阻的历史测量值，与分压检测单元反馈的实时测量值进行对比，若判断获知绝缘电阻的历史测量值与实时测量值的差值超过第一预设电阻阈值，则发出预警提示。

其中，所述单片机还包括过压保护单元，用于实时采集拖曳天线的电压值，若判断获知电压值超过预设电压阈值，则控制直流高压发生单元停止输出电压。

第二方面，本发明实施例提供一种拖曳天线的绝缘检测方法，包括：

单片机接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压，并通过分压检测单元加载到拖曳天线上；

分压检测单元通过各频段拖曳天线各自对应的检测通道，检测各频段拖曳天线的电流，基于欧姆定律计算各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。

其中，所述拖曳天线的绝缘检测方法还包括：

单片机根据分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值，调整输出电压档位，并将调节后的电压加载到拖曳天线上，以供分压检测单元再次检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。

其中，所述拖曳天线的绝缘检测方法还包括：

获取数据库中拖曳天线绝缘电阻的历史测量值，与分压检测单元反馈的实时测量值进行对比，若判断获知绝缘电阻的历史测量值与实时测量值的差值超过第一预设电阻阈值，则发出预警提示。

本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测装置及方法，接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压并通过分压检测单元加载到拖曳天线上；分压检测单元对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。本发明实施例针对多频段拖曳天线尺寸较大且采用分段式设计，各分段天线的绝缘电阻大小不一，绝缘电阻阻值较高的特点，针对不同工作频段的拖曳天线设计多个检测通道。满足各频段拖曳天线的绝缘电阻检测需求，提高了测量效率和测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测装置的结构示意图；

图2为根据本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，现有的绝缘电阻检测方法无法应用于多频段拖曳天线的绝缘检测，主要原因是多频段拖曳天线尺寸较大、绝缘电阻阻值较高；应用场景环境应力较为复杂，对环境适应性与电磁兼容性的要求极高；天线采用分段式设计，工作频段复杂且特殊。此外，多频段拖曳天线馈线端做过防护处理，普通兆欧表无法检测。其中，“多频段拖曳天线”即是指“拖曳天线”。

因此，本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测装置及方法，接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压并通过分压检测单元加载到拖曳天线上；分压检测单元对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。本发明实施例针对多频段拖曳天线尺寸较大且采用分段式设计，各分段天线的绝缘电阻大小不一，绝缘电阻阻值较高的特点，对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的电流，分别计算出各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。满足各频段拖曳天线的绝缘电阻检测需求，提高了测量效率和测量精度。解决了现有的绝缘电阻检测方法无法应用于多频段拖曳天线绝缘电阻检测的技术问题。

图1为根据本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测方法的结构示意图。参照图1，拖曳天线的绝缘检测装置包括单片机、直流高压发生单元和分压检测单元；

所述单片机，用于接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压；

所述直流高压发生单元，用于输出直流高压，并通过分压检测单元加载到拖曳天线上；

所述分压检测单元，用于对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的电流，分别计算出各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。

早在上世纪七十年代，我国便开始大力研究多频段拖曳天线，经过三十多年的发展，多频段拖曳天线从无到有，并先后形成了外置式、内置式两种安装形式，能接收vlf/lf、slf、hf信号和北斗/gps定位等多种用途的拖曳天线系列产品，广泛应用于各类常规动力潜艇及核动力潜艇。由于拖曳天线长期浸泡在海水中，天线受潮后性能可能会发生改变，此外，受到船体振动、折叠收放等因素的影响，天线性能可能会降低，甚至失效。因此，本发明实施例提供一种拖曳天线的绝缘检测装置，用于检测拖曳天线的绝缘性能，从而确保通信质量。

如图1所示，拖曳天线的绝缘检测装置包括单片机、高压发生单元和分压检测单元。单片机分别连接直流高压发生单元和分压检测单元，且该单片机与天线控制器通信连接。单片机接收天线控制器发出的启测指令时，控制直流高压发生单元输出直流高压。单片机在未收到“启测指令时，单片机处于待机状态。

本实施例采用fresscalemc9s12xep100单片机，该单片机采用内置上电电路，使工作电压更稳定，抗干扰能力强。该单片机的特点还包括低功耗、可靠性高、抗干扰能力强等。

直流高压发生单元输出直流高压，并通过分压检测单元加载到拖曳天线上。直流高压发生单元包括小型高压开关电源模块，并对高压电源模块的响应特性进行了测试。制作出的高压电源模块具有体积小、稳定性好、响应速度快等特点。

分压检测单元一端连接高压发生单元的输出端，用于对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理；另一端连接拖曳天线，用于检测各频段拖曳天线的电流，分别计算出各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。分压检测单元的又一端连接单片机，用于将绝缘阻值计算结果实时反馈给单片机。

由于多频段拖曳天线尺寸较大且采用分段式设计，各频段拖曳天线的绝缘电阻大小不一。因此，本发明实施例通过分压检测单元对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的电流，分别计算出各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。其中，绝缘电阻是电线电缆最基本的电气性能，它是指在规定条件下，处于两个导体之间的绝缘材料的电阻。绝缘电阻如无特殊说明，是指绝缘材料上所施加的直流电压与泄漏电流的比值。

本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测装置，接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压并通过分压检测单元加载到拖曳天线上；分压检测单元对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。本发明实施例针对多频段拖曳天线尺寸较大且采用分段式设计，各分段天线的绝缘电阻大小不一，绝缘电阻阻值较高的特点，对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的电流，分别计算出各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。满足各频段拖曳天线的绝缘电阻检测需求，提高了测量效率和测量精度。

在上述实施例的基础上，所述单片机还用于：根据分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值，生成电压调节指令，发送至直流高压发生单元。

相应的，所述直流高压发生单元还用于：接收电压调节指令，调整输出电压档位，并将调节后的电压加载到拖曳天线上，以供分压检测单元再次检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。

具体地，单片机将分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值分为三个档位，分别为1～100mω、100mω～300mω和300mω～600mω，对应的高压发生单元的输出电压档位分别为250v、1500v和2500v。

开始测量时，单片机会先控制直流高压发生单元输出最小档位的电压(250v)以供根据分压检测单元检测拖曳天线的绝缘电阻。分压检测单元将第一次检测的结果反馈给单片机后，单片机根据分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值的档位，控制高压发生单元的输出对应档位的电压。

例如，分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值为200mω，处于100mω～300mω档位。则单片机生成电压调节指令，发送至直流高压发生单元。直流高压发生单元还用于接收电压调节指令，调整输出电压档位，输出1500v电压加载到拖曳天线上，以供分压检测单元再次检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。提高了绝缘电阻的测量精度。

本发明实施例中，单片机根据分压检测单元反馈的绝缘电阻检测结果智能判断其电阻阻值档位，并控制高压发生单元的输出对应档位的电压，提高了绝缘电阻阻值的测量精度和可靠性。本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测装置测量范围达到600mω，提高了绝缘电阻的测量范围，适用于大尺寸拖曳天线的绝缘电阻检测。

在上述各实施例的基础上，所述分压检测单元包括多个检测通道，每个检测通道对应一个频段的拖曳天线；

所述分压检测单元具体用于：通过各频段拖曳天线各自对应的检测通道，检测各频段拖曳天线的电流，基于欧姆定律计算各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。

由于拖曳天线采用分段式设计方式以满足超低频、甚低频、短波、等多种频段的任务需求。本实施例针对多种工作频段的分段天线进行绝缘检测。其中，分段天线是指拖曳天线的一段。为满足各频段拖曳天线的绝缘电阻检测需求，本实施例中，分压检测单元包括多个检测通道，每个检测通道对应一个频段的拖曳天线。分压检测单元通过各频段拖曳天线各自对应的检测通道，检测各频段拖曳天线的电流，基于欧姆定律计算各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。实现绝缘电阻的多通道分压检测。

例如，本实施例中分压检测单元包括三个检测通道。当单片机收到启测指令后，开始通过第一检测通道进行绝缘检测，在持续检测过程中分压检测单元实时反馈检测结果，单片机根据检测结果调整直流高压发生单元的电压档位，分压检测单元持续检测4秒后读取的绝缘电阻阻值趋于稳定，连续发送10组绝缘电阻阻值数据，然后分压检测单元切换到第二通道进行绝缘检测，按照上述第一检测通道的检测方式检测完成后，切换到第三检测通道进行绝缘检测，三个检测通道检测完毕后，单片机控制直流高压发生单元停止工作。

本发明实施例针对多频段拖曳天线尺寸较大且采用分段式设计，各分段天线的绝缘电阻大小不一，绝缘电阻阻值较高的特点，针对不同工作频段的拖曳天线设计多个检测通道。满足各频段拖曳天线的绝缘电阻检测需求，实现对大尺寸拖曳天线绝缘电阻的检测，并提高了测量效率和测量精度。

在上述各实施例的基础上，所述单片机包括预警提示单元，所述预警提示单元用于获取数据库中拖曳天线绝缘电阻的历史测量值，与分压检测单元反馈的实时测量值进行对比，若判断获知绝缘电阻的历史测量值与实时测量值的差值超过第一预设电阻阈值，则发出预警提示。

具体地，单片机接收分压检测单元反馈的绝缘电阻后，会将每次测量的绝缘电阻值存储到数据库中，当绝缘检测装置再次检测同一型号的拖曳天线时，通过单片机的预警提示单元调用数据库中拖曳天线绝缘电阻的历史测量值，与分压检测单元反馈的实时测量值进行对比。若判断获知绝缘电阻的历史测量值与实时测量值的差值超过第一预设电阻阈值，则发出预警提示。

本发明实施例通过对以往的测量数据调用及比对进行天线状态分析，实现拖曳天线的测量状态预警提示，提高了拖曳天线的安全性。

在上述各实施例的基础上，所述单片机还包括过压保护单元，用于实时采集拖曳天线的电压值，若判断获知电压值超过预设电压阈值，则控制直流高压发生单元停止输出电压。

本实施例通过单片机的过压保护单元实时采集处于绝缘检测阶段的拖曳天线的电压值，并判断是否超过预设电压阈值，起到过压保护的作用，避免频繁的短路测试对系统造成损坏。提高了绝缘检测的安全性。

图2为根据本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测方法流程示意图。参照图2，该方法包括：

201，单片机接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压，并通过分压检测单元加载到拖曳天线上。

具体地，参照图1和图2，本实施例中，单片机分别连接直流高压发生单元和分压检测单元，且该单片机与天线控制器通信连接。用于接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压。

直流高压发生单元用于输出直流高压，并通过分压检测单元加载到拖曳天线上。直流高压发生单元包括小型高压开关电源模块，并对高压电源模块的响应特性进行了测试。制作出的高压电源模块具有体积小、稳定性好、响应速度快等特点。

202，分压检测单元通过各频段拖曳天线各自对应的检测通道，检测各频段拖曳天线的电流，基于欧姆定律计算各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。

其中，绝缘电阻是电线电缆最基本的电气性能，它是指在规定条件下，处于两个导体之间的绝缘材料的电阻。绝缘电阻如无特殊说明，是指绝缘材料上所施加的直流电压与泄漏电流的比值。

由于拖曳天线采用分段式设计方式以满足超低频、甚低频、短波、等多种频段的任务需求。本实施例针对多种工作频段的分段天线进行绝缘检测。其中，分段天线是指拖曳天线的一段。为满足各频段拖曳天线的绝缘电阻检测需求，本实施例中，分压检测单元包括多个检测通道，每个检测通道对应一个频段的拖曳天线。分压检测单元通过各频段拖曳天线各自对应的检测通道，检测各频段拖曳天线的电流，基于欧姆定律计算各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。实现绝缘电阻的多通道分压检测。

本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测方法，接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压并通过分压检测单元加载到拖曳天线上；分压检测单元对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。本发明实施例针对多频段拖曳天线尺寸较大且采用分段式设计，各分段天线的绝缘电阻大小不一，绝缘电阻阻值较高的特点，针对不同工作频段的拖曳天线设计多个检测通道。满足各频段拖曳天线的绝缘电阻检测需求，提高了测量效率和测量精度。

在上述各实施例的基础上，所述拖曳天线的绝缘检测方法还包括：

单片机根据分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值，调整输出电压档位，并将调节后的电压加载到拖曳天线上，以供分压检测单元再次检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。

具体地，单片机将分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值分为三个档位，分别为1～100mω、100mω～300mω和300mω～600mω，对应的高压发生单元的输出电压档位分别为250v、1500v和2500v。

开始测量时，单片机会先控制直流高压发生单元输出最小档位的电压(250v)以供根据分压检测单元检测拖曳天线的绝缘电阻。分压检测单元将第一次检测的结果反馈给单片机后，单片机根据分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值的档位，控制高压发生单元的输出对应档位的电压。

例如，分压检测单元反馈的绝缘电阻阻值为200mω，处于100mω～300mω档位。则单片机生成电压调节指令，发送至直流高压发生单元。直流高压发生单元还用于接收电压调节指令，调整输出电压档位，输出1500v电压加载到拖曳天线上，以供分压检测单元再次检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值。提高了绝缘电阻的测量精度。

本发明实施例中，单片机根据分压检测单元反馈的绝缘电阻检测结果智能判断其电阻阻值档位，并控制高压发生单元的输出对应档位的电压，提高了绝缘电阻阻值的测量精度和可靠性。本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测装置测量范围达到600mω，提高了绝缘电阻的测量范围，适用于大尺寸拖曳天线的绝缘电阻检测。

在上述各实施例的基础上，所述拖曳天线的绝缘检测方法还包括：

获取数据库中拖曳天线绝缘电阻的历史测量值，与分压检测单元反馈的实时测量值进行对比，若判断获知绝缘电阻的历史测量值与实时测量值的差值超过第一预设电阻阈值，则发出预警提示。

具体地，单片机接收分压检测单元反馈的绝缘电阻后，会将每次测量的绝缘电阻值存储到数据库中，当绝缘检测装置再次检测同一型号的拖曳天线时，通过单片机的预警提示单元调用数据库中拖曳天线绝缘电阻的历史测量值，与分压检测单元反馈的实时测量值进行对比。若判断获知绝缘电阻的历史测量值与实时测量值的差值超过第一预设电阻阈值，则发出预警提示。

本发明实施例通过对以往的测量数据调用及比对进行天线状态分析，实现拖曳天线的测量状态预警提示，提高了拖曳天线的安全性。

本发明实施例提供的拖曳天线的绝缘检测装置及方法，接收天线控制器发出的启测指令，控制直流高压发生单元输出直流高压并通过分压检测单元加载到拖曳天线上；分压检测单元对直流高压发生单元输出的直流高压进行分压处理，检测各频段拖曳天线的绝缘电阻阻值，并将计算结果实时反馈给单片机。本发明实施例针对多频段拖曳天线尺寸较大且采用分段式设计，各分段天线的绝缘电阻大小不一，绝缘电阻阻值较高的特点，针对不同工作频段的拖曳天线设计多个检测通道。满足各频段拖曳天线的绝缘电阻检测需求，提高了测量效率和测量精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。