一种线缆查询与识别系统的制作方法

本实用新型属于线缆查询与识别领域，具体涉及一种线缆查询与识别系统。

背景技术：

一般的线缆探测系统通常包括发射机和接收机，及一些相关附件。发射机通过直连线直接电连接或者通过耦合器耦合等方式将电流信号施加到待测线缆上，该电流信号流过待测线缆时，待测线缆上会产生磁场信号。该接收机通过内置的感应天线或者外接耦合器方式接收该磁场信号，并对其进行处理。该电流信号是由发射机发出的连续正弦形式或者其它形式的电流信号。根据线缆铺设长度、周围环境以及探测方式，该电流信号的频率一般选择在数百Hz到上百KHz。

线缆铺设一般都是多根线缆集中铺设，并且铺设长度从数米到数公里不等。当电流信号流过待测线缆时，该待测线缆附近的其它线缆都会感应到该电磁信号，并对待测线缆产生的磁场信号产生干扰。同时，线缆的长距离铺设使得流经该待测线缆的电流信号逐渐衰减。探测线缆的铺设路径，并从多根线缆中找出目标测试线缆一直是线缆测试领域的主要问题。而传统的线缆探测仪器很难准确跟踪查询到目标待测线缆，也无法从多根线缆中将目标待测线缆识别出来。因此，需要线缆查询及识别系统来准确的跟踪查询目标测试线缆，并从多根线缆中识别出目标测试线缆。

技术实现要素：

为了解决传统线缆探测仪器抗干扰能力差，不能准确跟踪查询目标测试线缆，以及无法在多根线缆中识别出目标测试线缆的不足，本实用新型提供了一种线缆查询与识别系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种线缆查询与识别系统，包括：

发射机，将可被识别的电流信号施加到被测线缆上，使被测线缆产生二次磁场信号；所述被测线缆处于不工作状态；

接收机，所述接收机内置有至少一根天线，用于接收被测线缆发出的二次磁场信号，并对该二次磁场信号进行处理，识别出被测线缆的位置。

作为优选，所述发射机输出的为调制后的电流信号。

作为优选，所述接收机内设有：

宽带滤波器，用于滤除接收信号的带外噪声，产生滤波信号；

选择器，根据滤波信号的频率选择是否进行混频或窄带滤波处理；

放大器，将所述选择器处理后的信号进行放大处理，产生放大信号；

A/D采集芯片，将所述放大器输出的放大信号转换成数字信号并发送给处理器；

处理器，用于接收并处理数字信号，识别出目标线缆的位置。

作为优选，所述处理器包括：

信号解调模块，用于对数字信号进行解调，得到解调信号，所述信号解调模块还可得到被测线缆的信号强度；

数字混频模块，用于将所述解调信号与数字信号进行数字混频，并将混频信号分解为同相支路信号和正交支路信号，同相支路信号为正即为待测线缆。

作为优选，所述被测线缆的末端接地。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过在被测线缆上施加调制后的电流信号，将目标待测线缆的二次磁场信号与相邻线缆的干扰信号区分开来，具有较强的抗干扰能力，通过接收机接收并处理二次磁场信号，可以准确的识别出目标线缆。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是线缆查询与识别系统的一种应用场合；

图2是线缆查询与识别系统的另一种应用场合；

图3是接收机的原理框图；

图4是处理器的原理框图。

图中：1、发射机；2、接收机；21、宽带滤波器；21-1、窄带滤波器；22、选择器；23、放大器；24、A/D采集芯片；25、处理器；26、数字混频模块；27、信号解调模块。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

鉴于线缆集中铺设现状，在测试目标线缆过程中，相邻线缆会感应到目标线缆上的磁场，或者相邻线缆正处于运行状态，对待测目标线缆上的磁场信号产生干扰，从而，使得线缆测试接收机很难准确追踪查询到目标线缆的路径，并从多根线缆中识别出目标线缆。为此，本发明采取了如下的技术方案：

一种线缆查询与识别系统，包括：

发射机，将可被识别的电流信号施加到被测线缆上，使被测线缆产生二次磁场信号；被测线缆处于不工作状态，其中，发射机输出的为调制后的电流信号；

接收机，接收机内置有至少一根天线，用于接收被测线缆发出的二次磁场信号，并对该二次磁场信号进行处理，识别出目标线缆的位置。

其中，接收机内设有：

宽带滤波器，用于滤除接收信号的带外噪声，产生滤波信号；

选择器，根据滤波信号的频率选择是否进行混频或窄带滤波处理；

放大器，将选择器处理后的信号进行放大处理，产生放大信号；

A/D采集芯片，将放大器输出的放大信号转换成数字信号并发送给处理器；

处理器，用于接收并处理数字信号，识别出被测线缆的位置。处理器包括：

信号解调模块，用于对数字信号进行解调，得到解调信号，信号解调模块还可得到被测线缆的信号强度；

数字混频模块，用于将解调信号与数字信号进行数字混频，并将混频信号分解为同相支路信号和正交支路信号，同相支路信号为正即为目标线缆。

需指出，发射机将调制后的电流信号施加在待测线缆上，当待测线缆足够长时，待测线缆便能辐射出二次磁场，接收机通过天线或耦合器接收二次磁场信号，接收机内的处理器对二次磁场信号进行处理，就能查询以及识别出目标线缆。

本实施例通过在被测线缆上施加调制后的电流信号，将目标待测线缆的二次磁场信号与相邻线缆的干扰信号区分开来，具有较强的抗干扰能力，通过接收机接收并处理二次磁场信号，可以准确的识别出目标线缆。

信号施加端可以采用如图1所示的方式，由发射机通过耦合器将电流信号以耦合方式施加到被测线缆上，发射机也可以通过如图2所示的方式，输出直连线将电流信号直接电连接到被测线缆上，此时要求被测线缆必须处于不工作的状态下。

本实施例的发射机发出的电流信号需具有一定的工作频率，可以从几十Hz到几百KHz，可以是单个频率信号，也可以是多个频率组合或者调制信号，如FM调制信号，用于接收机在测试端识别被测线缆，需指出，发射机所施加在被测线缆上的信号应为含有可被识别的FM调制信号。在测试端，本实施例的接收机可以采用图1和图2所示的方式，将线缆上产生的二次磁场信号的电流信号用耦合器接收方式接入接收机信号输入接口。当然，接收机中也可以排布有至少一根天线，用于在被测线缆上方耦合接收被测线缆发出的二次磁场信号。接收机内部有多根不同方向排列的天线，可接收多个方向上的磁场信号，磁场信号经过天线耦合接收后接入接收机内部的硬件电路接口。

如图3所示，该硬件原理框图为单个信道的信号处理硬件框图，根据接收机内部天线的多少及其外输入信号接口，接收机所具有的信号处理通道可以有一至四个，或者更多。图3中，输入信号为来自接收机外置耦合器或者内置天线所耦合的信号，该信号首先经过宽带滤波器滤除带外噪声，该宽带滤波器的带宽由图1系统中所采用的测试频率决定。该宽带滤波器可以由模拟器件搭建也可以采用集成滤波器芯片，如LTC1068等。本实施例的宽带滤波器同时具有一定的放大作用。经过宽带滤波器滤波后的信号由处理器根据信号频率决定是否进行混频处理，及相应的窄带滤波处理，并控制选择器选择出相应的信号。处理器将该滤波后的信号进行放大处理，该放大后的信号进入A/D采集芯片进行模拟信号至数字信号的转换。此处的处理器可以是DSP(数字信号处理器)，如TI的C6748，也可以是FPGA，如Altera的EP4CE6E22C8N，或者其它嵌入式处理器，如ARM处理器AT91SAM9260。

经A/D转换后的数字信号经过信号解调模块进行信号解调后，即可得到表示被测电缆的总信号强度，以及测试信号中的调制信号。该调制信号与输入信号进行数字混频后，可以分解为同相支路和正交支路两路信号，其中，同相支路信号为目标线缆上的信号或者是与目标线缆发生阻性回流线缆上的信号，根据同相支路信号的符号可以判断该信号是目标线缆上的信号还是阻性回流线缆上的信号。正交支路信号为感性或容性耦合线缆上的信号。如该实施例的一种情况，接收机接收的总信号为906，经过正交分解后的同相支路信号为780，正交支路信号为460，则表示目标线缆或者阻性回流线缆上的信号强度为780，感性或容性耦合线缆上的信号强度为460。且当同相支路信号符号为正时表示该线缆为目标线缆，当同相支路信号符号为负时，表示该线缆为阻性回流线缆，当正交支路信号符号为正时表示该信号为感性耦合线缆上的信号，当正交支路信号符号为负时表示该信号为容性耦合线缆上的信号。

本实施例还给出了信号解调模块可以采用的数字混频正交解调：该数字信号可用一种数学表达式s(n)＝A0cos[ωcn+k∑m(n)]表示，该数字信号序列与数控振荡器NCO产生的两个正交本振序列cos(ωcn)和sin(ωcn)相乘，该数控振荡器NCO可以通过在处理器内部，如DSP数字信号处理器内部ROM上建立正余弦值表来实现，也可通过直接调用处理器内部自带的一些功能模块来实现；相乘混频后的信号再通过数字低通滤波器滤除高频成分，得到同相分量XI(n)＝A0cos[k∑m(n)]和正交分量XI(n)＝A0sin[k∑m(n)]，对该同相分量和正交分量进行数学运算即可得到调制信号和总信号强度。其中，对同相分量和正交分量进行反正切运算即可得到相位信息，调制信号可通过对该相位进行差分运算得到，m(n)＝φ(n)-φ(n-1)，该信号强度可通过对同相分量和正交分量进行均方根运算得到

信号解调模块中还可以采用多相滤波数字正交变换的解调，其中输入信号为图1中经A/D转换后的数字信号，首先，根据带通采样定理确定采样频率，其中，m＝0,1,2,…。对输入信号进行采样后的序列可表示为下式：

其中，SI(n)＝A0cos[k∑m(n)]，SQ(n)＝A0sin[k∑m(n)]

对该数字序列进行奇偶点抽取后，上述表达式可以表示为：

s(2n)＝A0×(-1)ⁿcos[k∑m(2n)]＝SI(2n)×(-1)ⁿ

s(2n+1)＝A0×(-1)ⁿsin[k∑m(2n+1)]＝SQ(2n+1)×(-1)ⁿ

上述表达式中，同相分量可表示为I(m)＝s(2n)×(-1)ⁿ，正交分量可表示为Q(m)＝s(2n+1)×(-1)ⁿ。两者相差一个延时。即，同相分量和正交分量两个正交分量可以通过对输入信号序列s(n)进行奇偶抽取后，再乘以相应的系数1或-1得到。其中，同相分量和正交分量相差的一个延时可通过两个延时滤波器，即多相滤波器加以校正。通过同相分量和正交分量进行前面的数学运算，即可得到调制信号和信号强度。

本实施例中所采用的正交解调模块具有较强的抗载波失配能力，即在本地载波与接收信号载波存在频差和相差时，不会影响最终的运算结果。当存在载波失配时，同相分量和正交分量可用数学表达式表示为：

XI(n)＝A0cos[Δω*n+Δφ+k∑m(n)]

XQ(n)＝A0sin[Δω*n+Δφ+k∑m(n)]

对该同相分量和正交分量进行反正切及差分运算即可得到调制信号：

由上述分析可以得到，当载波失配时，得到的输出调制信号增加了一个直流分量Δω，滤除该直流分量即可得到调制信号。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。