一种基于超声波的电力电缆身份识别装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于超声波的电力电缆身份识别装置，包括信号发射模块、信号接收模块、信息处理和解码模块；所述信号发射模块与其中一条待识别电力电缆的一端耦合，采用等间隔定时发射一个具有特定频率的线性调频振动信号；所述信号接收模块与每一条待识别电力电缆的另一端耦合，用于接收待识别电力电缆的信号；所述信息处理和解码模块，与信号接收模块连接，用于对接收的信号进行匹配滤波等相关处理，完成电力电缆识别；本发明用于对复杂的电力电缆进行鉴别，不用破坏电缆，适用于任意粗细电力电缆的识别；该装置结构简单、成本低廉、使用方便、安全性与可靠性较高。
【专利说明】一种基于超声波的电力电缆身份识别装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到超声检测和分析【技术领域】，具体涉及到一种基于超声波的电力电缆 身份识别方法和装置。
【背景技术】
[0002] 地下电力电缆指的是敷设在地面以下的电力导线，由于地下管网复杂，而且有的 缆线直埋于冻土层之下，当地下电力电缆由于各种外界或内在原因发生损坏时，由于其处 于地面以下，人眼难以识别，加上电力电缆由于施工的原因也会发生缠绕，使得地下电力电 缆身份识别与更换工作难度加大。目前还没有一个较为方便的识别地下电力电缆的方法和 装置。
【发明内容】
[0003] 鉴于此，本发明的目的是提供一种基于超声波的电力电缆身份识别装置及方法， 该装置通过发射具有特定频率的线性调频振动信号，并与之匹配的滤波器相结合，准确识 别每根不同的电缆，可靠性高，与此同时，提供一种电力电缆身份识别方法。
[0004] 本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的，本发明的目的是通过以下技术方 案实现的，一种基于超声波的电力电缆身份识别装置，包括信号发射模块、信号接收模块、 信息处理与解码模块和数据分析模块；
[0005] 所述信号发射模块，与其中一条待识别电力电缆的一端耦合，用于等间隔定时发 射一个具有特定频率的线性调频振动信号；
[0006] 所述信号接收模块，该信号接收模块分别与每一条待识别电力电缆的另一端耦 合，用于接收待识别电力电缆的信号；
[0007] 所述信息处理与解码模块，与信号接收模块连接，用于对接收的信号进行匹配滤 波，完成电力电缆识别。
[0008] 进一步，所述信号发射模块包括线性调频振动信号产生模块、发射超声波换能器 和第一GPS时钟模块，所述线性调频振动信号产生模块在第一GPS时钟模块秒脉冲的作用 下，等间隔定时发射线性调频振动信号作用于发射超声换能器，该发射超声换能器分别与 每一条待识别的电力电缆的一端耦合。
[0009] 进一步，所述信号接收模块包括若干个与发射超声换能器匹配的接收超声换能器 和对接收超声换能器的输出信号进行放大的程控放大器，所述若干个接收超声换能器与待 识别电力电缆的另一端耦合，每个接收超声换能器对应一条待识别电力电缆。
[0010] 进一步，所述处理与解码模块包括依次连接滤波模块、A/D转换器、第二可编程逻 辑器件FPGA和第二微处理器；所述滤波模块与控程放大器连接，用于对放大后的信号进 行滤波；所述A/D转换器用于将滤波后的信号转换成数字信号；所述第二可编程逻辑器件 FPGA用于对数字信号进行匹配滤波，所述第二微处理器与第二可编程逻辑器件FPGA连接， 根据匹配滤波结根，完成电力电缆身份识别。
[0011] 进一步，所述信息处理与解码模块还包括第二GPS时钟模块，所述第二GPS时钟模 块分别与第二微处理器、第二可编程逻辑器件FPGA连接。
[0012] 进一步，该电力电缆身份识别装置及方法还包括显示模块，所述显示模块与第二 微处理器连接，用于显示定位结果。
[0013] 本发明的目的之二是提供一种基于超声波的电力电缆身份识别方法，包括以下步 骤：
[0014] 步骤1.将信号发射模块与其中一条待识别电力电缆的一端耦合，并用该信号发 射模块产生一个具有特定频率的线性调频振动信号；
[0015] 步骤2.将信号接收模块分别与每一条待识别电力电缆的另一端耦合，并接收电 力电缆传输的具有特定频率的线性调频振动信号；
[0016] 步骤3.信息处理与解码模块对接收到的回波信号进行匹配滤波，根据匹配滤波 结果对信号进行分析，信号幅值最大所对应的电力电缆即为所识别的电力电缆。
[0017] 进一步，还包括步骤4,识别出电力电缆后，确定电力电缆的长度，具体方法为：
[0018] L= (At-ts)v，其中：L为识别出电缆的长度；V为超声信号在电缆中的传播速度； %为信号发射模块与信号接收模块固有的系统延时；At为信号发射模块发出的线性调频 振动信号与接收信号的时间差，其中
【权利要求】
1. 一种基于超声波的电力电缆身份识别装置，其特征在于：包括信号发射模块、信号 接收模块和信息处理与解码模块； 所述信号发射模块，与其中一条待识别电力电缆的一端耦合，等间隔定时发射一个具 有特定频率的线性调频振动信号； 所述信号接收模块，该信号接收模块分别与每一条待识别电力电缆的另一端耦合，用 于接收具有特定频率的线性调频振动信号； 所述信息处理与解码模块，与信号接收模块连接，用于对接收的具有特定频率的线性 调频振动信号进行匹配滤波，完成电力电缆识别。
2. 根据权利要求1所述的一种基于超声波的电力电缆身份识别装置，其特征在于：所 述信号发射模块包括线性调频振动信号产生模块、发射超声波换能器和第一 GPS时钟模 块，所述线性调频振动信号产生模块在第一 GPS时钟模块秒脉冲的作用下，等间隔定时发 射线性调频振动信号作用于发射超声换能器，该发射超声换能器分别与每一条待识别的电 力电缆的一端親合。
3. 根据权利要求2所述的一种基于超声波的电力电缆身份识别装置，其特征在于：所 述信号接收模块包括若干个与发射超声换能器匹配的接收超声换能器和对接收超声换能 器的输出信号进行放大的程控放大器，所述若干个接收超声换能器与待识别电力电缆的另 一端耦合，每个接收超声换能器对应一条待识别电力电缆。
4. 根据权利要求3所述的一种基于超声波的电力电缆身份识别装置，其特征在于：所 述信息处理与解码模块包括依次连接滤波模块、A/D转换器、第二可编程逻辑器件FPGA和 第二微处理器；所述滤波模块与控程放大器连接，用于对放大后的信号进行滤波；所述A/D 转换器用于将滤波后的信号转换成数字信号；所述第二可编程逻辑器件FPGA用于对数字 信号进行匹配滤波，所述第二微处理器与第二可编程逻辑器件FPGA连接，根据匹配滤波结 果，完成电力电缆身份识别。
5. 根据权利要求4所述的一种基于超声波的电力电缆身份识别装置，其特征在于：所 述信息处理与解码模块还包括第二GPS时钟模块，所述第二GPS时钟模块分别与第二微处 理器、第二可编程逻辑器件FPGA连接。
6. 根据权利要5所述的一种基于超声波的电力电缆身份识别装置，其特征在于：该电 力电缆身份识别装置还包括显示模块，所述显示模块与第二微处理器连接，用于显示定位 结果。
7. -种基于超声波的电力电缆身份识别方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1.将信号发射模块与其中一条待识别电力电缆的一端耦合，并用该信号发射模 块产生一个具有特定频率的线性调频振动信号； 步骤2.将信号接收模块分别与每一条待识别电力电缆的另一端耦合，并接收电力电 缆回波信号； 步骤3.信息处理与解码模块对接收到的回波信号进行匹配滤波，根据匹配滤波结果 对信号进行分析，信号幅值最大所对应的电力电缆即为所识别的电力电缆。
8. 根据权利要求7所述的一种基于超声波的电力电缆身份识别方法，其特征在于：还 包括步骤5,识别出电力电缆后，确定电力电缆的长度，具体方法为： L= (At_ts)v，其中：L为识别出电缆的长度；V为超声信号在电缆中的传播速度；％为 信号发射模块与信号接收模块固有的系统延时；At为信号发射模块发出的线性调频振动 信号与接收信号的时间差，其中
L1山表不2根长度已知的电力电缆，Δ t廣不电缆L i 中激励信号与接收信号的时间差，Δ t2表示电缆L 2中激励信号与接收信号的时间差。
【文档编号】G01N29/07GK104515809SQ201510020386
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2015年1月15日 优先权日:2015年1月15日
【发明者】王平, 龚志辉, 程娜, 潘震, 杜炜, 李娜, 李刚建, 王思奇, 王哲, 蒋彦韬, 钟蕊霜, 屈子琪, 王军, 燕罗成, 雷林 申请人:重庆大学