专利名称：电缆识别探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在多根电缆中对其中一根目标电缆进行准确定位与识别的 测量装置，属于电力测量设备领域。
背景技术：
目前我国在城市建设中越来越多采用电力电缆取代地面架空线供电，这种方式存 在占用面积小，不受外界影响，安全性高，运行维护简单等优点，能最大程度保证供电的安 全。但是，由于电缆铺设在地下比较隐蔽，当发生故障时难以快速判断故障点；并且在我国 的电网建设中，由于年代久远、人员变更、城市建设等原因，地下电缆的数据资料与实际工 况不一致的情况越来越多，使得在实际工作中常常遇到轨迹相同的电缆并行的情况，在标 识缺失、轨迹不明的情况下要实现准确区分相当困难。因此，需要有一套完整的快速探测电 缆并测试电缆故障点的设备，目前，利用动态电缆探测技术可以设计出这样的设备。如图1所示，动态电缆探测技术是在目标电缆的起始处利用卡钳线圈11通过耦合 方式给电缆输入特定的探测信号，该探测信号由专门的信号发送装置9产生，探测信号通 过电缆的铠装外皮沿电缆传输，用信号接收装置10在电缆可能出现的地方检测探测信号， 若能够检测到探测信号，并通过通信天线13进行无线远距离验证，便可以确定目标电缆。 这种检测方式的一个关键环节是取消目前一般采用的夹钳式(与卡钳线圈11相同结构，但 参数有所区别)的信号采集方法，而是利用作为信号接收装置一部分的探测装置12检测探 测信号的电流I1，并采用一定的屏蔽结构避免其附近电缆中电流12、I3对其的干扰。原来 非接触式电流测量的探测装置12采用环行闭合电流钳表，其本质上是一种电流互感器，以 导磁性材料作成两个半圆性的磁芯组，在芯片上绕上线圈，用以采集目标电缆的信号电流 (如图1中信号发射装置就是通过信号互感钳将信号注入待测电缆，目前使用的信号检出 技术也采用同样的信号互感钳进行信号检测)。采用电流钳表测量电流时，钳表必须整个套 住电缆并将磁芯组处于首尾连接的闭合状态，对电缆周边的磁场进行检测并进一步测算出 其源电流，该方法比较精确，但在实际使用中受到很多限制，比如电缆必须暴露，电缆周围 必须有足够的操作空间以实现电流钳表开闭，等等。在实际工作中，经常性会出现工作条件 不满足的情况，在我国电网的长期建设过程中，规范标准不统一，电缆的敷设方式非常多， 非常混乱，比如有大沟道，小沟道，直埋式，排管式，甚至在很多地方存在不同电压等级共沟 的情况，也大量存在电缆淹没在水中、半埋或者全部掩埋在土层中的情况，现场情况极为复 杂；鉴于以上情况，在实际对目标电缆的检测中，不仅目标信号受其他信号干扰严重，而且 很多电缆的实际工况无法通过环行闭合电流钳表进行检测，这就使得传统的检测手段受到 极大限制，迫切需要设计一种新型的检测设备。发明内容本实用新型的目的在于提供一种带有可弯曲手柄的具有屏蔽功能的检测探头， 通过检测电缆表面某一点的磁场强度，计算得到相应的电流值，从而检测出目标电缆。[0005]本实用新型拟设计一种防干扰探头，并采用非闭合耦合信号采集方式、柔性弯曲 变形且无回弹的连杆结构和防水保护，用于水下、狭窄空间、部分掩埋电缆的检测和识别。为了实现上述目的，采取了如下技术方案设计一种电缆识别探头，包括探杆和探 头，所述探杆为一头连接探头的中空、可柔性弯曲变形且无回弹的金属波纹管，波纹管的另 一头设置有手柄，波纹管中放置探头的信号线、接地线和电源线。本方案中的探头由感应线圈或霍尔传感器、屏蔽机构、初级放大电路、塑料外壳 构成；其中，所述感应线圈为螺线管形；所述屏蔽机构为导磁性材料制成的闭合圆管或方 管，并在屏蔽管两端面设开口，管壁沿管材靠近测量侧与轴线方向平行设一条细长豁口，并 且屏蔽机构通过接地线进行接地；感应线圈或霍尔传感器置于屏蔽机构内，感应线圈或霍 尔传感器的中心轴线与屏蔽机构的中心轴线重合或平行，其信号经初级放大电路放大后， 通过信号线穿过探杆接入信号接收装置。其中，所述细长豁口宽度最小不小于1. 5毫米，最 大不超过方管的底部边长、或圆管的1/3周长为了使本装置能够测量潮湿环境下的电缆，在探头、探杆及各联结部位的外表面 均喷涂具有防水层性能的非导磁性胶性物质，或者探头和探杆封装在与工作部件同形状的 密封胶套内，进行保护。本实用新型的积极效果采用上述方案解决了电缆电流的水下测量、狭窄空间测 量、部分掩埋测量等难题。只要已知目标电缆的直径，就能够简便迅速地进行电缆电流测 量。由于采用具有屏蔽性能的磁场强度探头，既可以解决闭合磁芯线圈在信号采集时的磁 饱和问题，也可以实现对干扰信号的有效屏蔽以及对目标信号的准确采集，保证了电缆检 测识别的准确性。
图1现有的电缆识别工作原理图；图2本实用新型的电缆识别探头的一优选实施例的结构示意图；图3图2中探头的初级放大电路原理图。图中1、通信天线，2、信号接收装置，3、手柄，4、波纹管，5、感应线圈(霍尔传感 器)，6、初级放大电路，7、细长豁口(实际制作时豁口位于正下方，即部件贴近电缆侧)，8、 端面开口，9、屏蔽机构，10、探杆连接件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型中的一优选实施方式进行详细说明本实施例中的探杆由不锈钢波纹管4在一端安装绝缘手柄3构成。波纹管4另一 端通过探杆连接件10与探头连接，探头的电源线和信号线通过波纹管4接到信号接收装置 2。探头为防干扰屏蔽设计，由感应线圈5和屏蔽机构9构成(如图3所示)。其中 的感应线圈5为螺线管形，并与初级放大电路6输入连接；其中的屏蔽机构9为导磁性材料 (如硅钢片、坡莫合金)制成的圆管，在管壁沿轴线方向设一条细长豁口 7，将感应线圈5置 于屏蔽圆管内，这样的设计可以实现探头具有选择性方向磁屏蔽作用，将探头以细长豁口 7 与电缆轴线相垂直的工作角度贴近检测电缆时，仅在被检测目标信号源方向留有与磁力线平行的细长豁口 7和允许磁力线进出的端面开口 8允许磁力线穿透，而对其他干扰信号起 到一定屏蔽作用。根据实验效果，细长豁口 7宽度最小不小于1. 5毫米，最大不超过方管的 底部边长、或圆管的1/3周长；豁口越小，抗干扰能力越强，但探测灵敏度降低，豁口越大， 抗干扰能力降低，但探测灵敏度增强。在检测时屏蔽机构9以垂直于电缆轴线方向紧贴待 测电缆，细长豁口 7朝向待测电缆，信号电流产生的磁力线通过端面开口 8和细长豁口 7穿 透防干扰屏蔽机构9作用于感应线圈5并产生检测电流，待测电缆本体产生的磁力线允许 通过检测探头，而其它干扰信号则大部分被屏蔽，该结构既可以解决信号采集时的磁饱和 问题，也可以实现对干扰信号的有效屏蔽以及对目标信号的准确采集，保证了电缆检测识 别时的准确性。探头与初级放大电路6的连接方式如图3所示，电感线圈5与第一电阻Rl并联， 它们的一端接地，另一端接N沟道JFET(结型场效应管)的门极；JFET的源极与由第二电 阻R2和第一电容Cl构成的并联网络的一端相连，该并联网络的另一端接地。JFET的漏极 与NPN型三极管的基极相连；第三电阻R3跨接在NPN的集电极和基极之间；NPN的集电极 与VCC相连，而其源极经第四电阻R4接地，同时源极通过第二电容C2输出放大后的信号。 电感线圈5采样得到表征电缆线周围磁场强度变化量的电压/电流信号，该信号相对信号 接收装置2能处理的信号电平而言是很微弱的，所以，首先经过一个N沟道的JFET进行第 一级的放大处理，然后再通过第二级的晶体管放大电路进行放大，得到合适的能够被信号 接收装置2处理的电平信号。在实现可操作性和抗干扰能力同时，本实施例还考虑到实际应用中的防水问题， 在探头、探杆及探杆连接件都喷涂具有防水性能的非导磁性胶性物质。如天然橡胶或乙丙 橡胶加热融化为液态后喷涂检测探头、探杆与探头连接部位，在不影响探头检测功能的前 提下实现密封防水目的。这样本实用新型能够适应水下电缆检测问题。在检测工作时，探头测得的信号经信号接收装置2处理，再经过通信天线1与原始 信号验证，确定目标电缆。由于不锈钢波纹管具有可任意弯曲无回弹的特性，可以根据现场 情况根据需要以人工方式任意弯曲探杆以避开障碍物，将探头以平行于电缆垂直切面的角 度对被局部遮挡、狭小空间的电缆进行探测，而且不锈钢波纹管具有对导线的保护、对探头 捕捉到微量的检测电流信号传递起到屏蔽保护防干扰作用，具有对各种复杂工况(狭小空 间、部分暴露、电缆密集区域)的适应性，确保对目标电缆源信号的准确采集。
权利要求1.电缆识别探头，包括探杆和探头，其特征在于所述探杆为一头连接探头的中空、可 柔性弯曲变形且无回弹的金属波纹管，波纹管(4)的另一头设置有手柄(3)，波纹管(4) 中放置探头的信号线、接地线和电源线。
2.如权利要求1所述的电缆识别探头，其特征在于所述探头由感应线圈或霍尔传感 器(5)、屏蔽机构(9)、初级放大电路(6)、塑料外壳构成；其中，所述感应线圈(5)为螺线 管形；所述屏蔽机构(9)为导磁性材料制成的闭合圆管或方管，并在屏蔽管两端面设开口 (8)，管壁沿管材靠近测量侧与轴线方向平行设一条细长豁口(7)，并且屏蔽机构(9)通过 接地线进行接地；感应线圈或霍尔传感器(5)置于屏蔽机构(9)内，感应线圈或霍尔传感器 的中心轴线与屏蔽机构的中心轴线重合或平行，其信号经初级放大电路(6)放大后，通过 信号线穿过探杆接入信号接收装置O)。
3.如权利要求2所述的电缆识别探头，其特征在于所述细长豁口(7)宽度最小不小 于1. 5毫米，最大不超过方管的底部边长、或圆管的1/3周长。
4.如权利要求1或2或3所述的电缆识别探头，其特征在于所述探杆和探头外表面、 联接部位均喷涂具有防水性能的非导磁性胶性物质。
5.如权利要求1或2或3所述的电缆识别探头，其特征在于所述探杆和探头封装在 与工作部件同形状的密封胶套内。
专利摘要电缆识别探头，涉及一种对水下等复杂恶劣环境下目标电缆进行准确定位、识别探测目的知道电缆的直径的测量装置，属于电力测量设备领域。本实用新型包括探杆和探头，探杆为一头连接探头的中空、可柔性弯曲变形且无回弹的金属波纹管(4)，波纹管(4)的另一头设置有手柄(3)，波纹管(4)中放置探头的信号线、接地线和电源线；探头为设有屏蔽机构的防干扰探头。本实用新型在地上采集信号电流所产生的磁场强度信号，计算得到探测信号的电流值，解决了水下、狭窄空间、部分掩埋等复杂条件下电缆检测和识别的问题。
文档编号G01R31/08GK201828671SQ201020125189
公开日2011年5月11日 申请日期2010年3月8日 优先权日2010年3月8日
发明者胡晓剑 申请人:胡晓剑