专利名称：多传感器电缆故障智能定点仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量仪器技术领域，具体地说是一种测量电缆故障位置的定点 仪，可用于对地下的电线电缆故障进行测量。
背景技术：
长期以来，为了有效的对电线电缆故障进行定位，广大科技工作者进行了不懈的 努力，并生产了多种仪器。例如西安电子科技大学自1971年1月生产出全国第一台DGC-711 型埋地电缆故障测试仪，之后推出功能比较完善、性能稳定、结构紧凑的DGC-711系列电缆 故障智能测试仪。上世纪九十年代推出了 DGC-911系列电缆故障智能测试仪。2010年推出 了 DGC-2010多脉冲电缆故障智能测试仪。在原理上，电缆故障测距定位需经过粗测、寻径、 定点三大步完成。故障点距离的粗测是由电缆闪测仪来实现，在故障电缆的一端测试出故 障点的大概位置；路径信号源产生15KHz信号供寻测电缆路径时用；定点仪用于故障点的 精测，在故障点距离的粗测范围内沿着电缆走向可精确地探测出故障点的具体位置，从而 实现故障定位。目前在电缆故障测试领域，不管国内还是国外性能优越的故障测试仪都是较好的 解决了电缆故障测距定位中的粗测问题和路径寻找问题，但对电缆故障的精确定位过程复 杂，同时定位受环境因素的影响。目前用于对电缆故障进行精确定位的定点仪，主要包括，FZ2-DGC-DC， )(D9-DGC-DC，LS-DLD-230等，这些仪器定点时是要找出“最响点”在定点过程中根据听到的 有规律放电声，确定故障点的大概位置，再沿电缆走向前后移动定点仪进行比较寻找到放 电声音较大处，同时减小定点仪的输出音量，逐步集中搜寻到声音最大点，最后确定出故障 点的位置。这种定点仪的主要缺点包括三个方面一是由于受到环境中电磁噪声和振动噪 声的影响，使得定点仪的操作人员难以确定故障点的“最响点”;二是由于现场环境复杂，使 得现场操作人员不能到达发生故障的区域，因此无法精确的确定故障点的位置；三是现有 定点仪都需要现场操作人员用耳朵，通过听故障点放电声音的强弱来确定故障点的位置。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有测量仪器的缺点，提出一种多传感器电缆故 障智能定点仪，以在无需确定故障点的“最响点”的位置，无需现场操作人员用耳朵听故障 放电声音的强弱，无需现场操作人员到达发生故障的区域的情况下，精确地确定出故障点 的位置。为实现上述目的，本实用新型包括声波传感器和低噪声放大器，其中声波传感 器和低噪声放大器分别设为四路，低噪声放大器的输出端依次连接有A/D转换器、单片机 和LED显示器；单片机中固化有计算故障点位置的程序，A/D转换器的输入端同时连接有一 路电磁波接收器；该A/D转换器将放大后的四路声波故障信号和检测到的一路电磁波故障 信号转换成五路数字信号，输出到单片机中计算出电缆故障的位置，并通过LED显示器显不。所述的四路声波传感器，按正四边形的分布结构设置在电缆故障智能测试仪粗测 出的故障点位置，且四路声波传感器分别与四路低噪声放大器对应连接。所述的四路低噪声放大器，其结构相同，且每一路由输入电阻RIN、偏置电阻R1、 负反馈电阻Rf和低噪声集成运算放大器A连接组成，其带宽为0-1MHZ，放大倍数Rf/Rl为 100dB。所述的A/D转换器，其输入端口设为5个，转换位数为16BIT的二进制数据，最高 转换速率为1MHZ，输入量程为0-5V。所述的一路电磁波接收器，它与四路低噪声放大器并联连接到A/D转换器的对应端□。本实用新型与现有同类仪器相比具有如下优点1.本实用新型由于使用CPU计算故障点的精确位置，避免了现场工作人员在故障 点位置附近来回走动，通过人用耳朵听故障点放电发出的声音的强弱来寻找故障点位置的 麻烦，避免了当故障点在工作人员无法到达的区域就无法判断故障点位置的问题；2.本实用新型由于在计算故障点时，只需要用四路声波传感器测故障点放电发出 的声波信号和一路电磁波接收器测故障点放电发出的电磁波信号作为计算参数，使系统的 处理过程简单；3.本实用新型由于使用四路低噪声放大器分别对四路声波传感器输出的信号进 行放大，使系统的抗噪声能力强；4.本实用新型由于使用A/D转换器，将一路电磁波信号和四路声波传感器传来的 模拟信号转换为数字信号，用数字方式进行定点运算，在处理数据时更加快速、准确。
图1是本实用新型的系统结构框图；图2是本实用新型的四个传感器分布示意图；图3是本实用新型的低噪声放大器原理框图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型包括直流稳压电源电路、四个声波传感器、一个电磁波接收 器、四个低噪声放大器、五路A/D转换器、单片机、LED显示器和输入按键。其中四路声波传 感器设置在故障点大概位置附近的地面，以正四边形的方式布置，如图2所示；声波传感器 的带宽从100HZ到3KHZ，四个声波传感器分别与四路低噪声放大器连接；四路低噪声放大 器的结构相同，且每路低噪声放大器的结构主要由输入电阻RIN、偏置电阻R1、负反馈电阻 Rf和低噪声集成运算放大器A组成，其带宽为0-1MHZ，放大倍数Rf/Rl设定为IOOdB,如图 3所示；A/D转换器是具有5个输入端口的模数转换器，一路电磁波接收器与四路低噪声放 大器并联连接到A/D转换器的对应端口，且每个端口的转化位数为16BIT的二进制数据、最 高转换速率为IMHZ ；五路A/D转换器与单片机相连，单片机使用C8051FXXX系列单片机，但 不局限于该系列的单片机，并在单片机内部FLASH中写入了故障点测量和定点计算公式的 全部程序，其定点计算公式如下
权利要求1.一种多传感器电缆故障智能定点仪，包括声波传感器和低噪声放大器，其特特征在 于声波传感器和低噪声放大器分别设为四路，低噪声放大器的输出端依次连接有A/D转 换器、单片机和LED显示器；A/D转换器的输入端同时连接有一路电磁波接收器；该A/D转 换器将放大后的四路声波故障信号和检测到的一路电磁波故障信号转换成五路数字信号， 输出到单片机中计算出电缆故障的位置，并通过LED显示器显示。
2.根据权利要求1所述的多传感器电缆故障智能定点仪，其特征在于四路声波传感 器，按正四边形的分布结构设置在电缆故障智能测试仪粗测出的故障点位置。
3.根据权利要求1所述的多传感器电缆故障智能定点仪，其特征在于四路低噪声放大 器的结构相同，且每一路由输入电阻RIN、偏置电阻R1、负反馈电阻Rf和低噪声集成运算放 大器A连接组成，其带宽为0-1MHZ，放大倍数Rf/Rl为100dB。
4.根据权利要求1所述的多传感器电缆故障智能定点仪，其特征在于A/D转换器的输 入端口设为5个，且每个端口转换位数为16BIT的二进制数据，最高转换速率为1MHZ，输入 量程为0-5V。
5.根据权利要求1所述的多传感器电缆故障智能定点仪，其特征在于四路声波传感器 分别与四路低噪声放大器对应连接。
6.根据权利要求1所述的多传感器电缆故障智能定点仪，其特征在于一路电磁波接收 器与四路低噪声放大器并联连接到A/D转换器的对应端口。
专利摘要本实用新型公开了一种多传感器电缆故障智能定点仪，主要解决现有电缆故障定点仪要通过耳听故障点放电声音的不便问题。其包括四路声波传感器、四路低噪声放大器，电磁波接收器、A/D转换器、单片机和LED显示器，四路声波传感器分别接收故障点放电时发出的声波信号，并通过四路低噪声放大器放大后，输出给A/D转换器的4个输入端口；电磁波接收器接收故障点放电时发出的电磁波信号输给A/D转换器第5个端口；A/D转换器将这些信号转换成五路数字信号，输出到单片机中，通过固化的计算程序计算出电缆故障的精确位置。本实用新型具有在工作人员无法到达故障点所在的区域的条件下，仍然可以精确判断故障点位置的优点，可用于对各种电线电缆发生的故障进行定位。
文档编号G01R31/08GK201828630SQ20102025653
公开日2011年5月11日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者吴克勇, 李锦锋, 郭万里, 韩昆宏 申请人:西安西电科大电力科技有限公司