一种工频输电线路和设备的检测装置与跟踪方法与流程

技术特征：

1.一种工频输电线路和设备的检测装置，其特征在于：包括无人机机体、垂直设置在无人机机体头部的被动式阵列磁感应天线装置、设置在无人机机体内部的阵列扫描与采集控制电路、姿态与距离数据处理器和飞行控制器构成；所述的被动式阵列磁感应天线装置的输出端连接无人机机体内部的阵列扫描与采集控制电路的输入端，无人机机体内部的阵列扫描与采集控制电路的输出端连接姿态与距离数据处理器的输入端，姿态与距离数据处理器的与飞行控制器的电连接；

所述的阵列扫描与采集控制电路包括滤波调理电路、外部基准电路、高速模数转换器、阵列扫描与采集控制器和DIP开关，所述被动式阵列磁感应天线装置的输出端连接滤波调理电路输入端，滤波调理电路的输出端通过高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，外部基准电路的输出端也高速模数转换器连接阵列扫描与采集控制器的输入端，DIP开关与阵列扫描与采集控制器相连接，阵列扫描与采集控制器的输出端连接被动式阵列磁感应天线装置的输入端。

2.根据权利要求1所述的工频输电线路和设备的检测装置，其特征在于：所述的被动式阵列磁感应天线装置包括基板，基板上设置有驱动电路、稳压电路、谐振采样电路和多个磁感应子单元，所述多个电磁感应子单元阵列均匀设置，记为M*N列矩阵，则驱动电路包括行总驱动电路、M路行驱动电路、N路列驱动电路和M*N个与门电路，磁感应子单元与与门电路一一对应；所述的行总驱动电路、M路行驱动电路和N路驱动电路均为NPN三极管，每一行所在的电磁感应子单元对应一个行NPN三极管进行驱动，每一列所在的电磁感应子单元对应一个列NPN三极管进行驱动，行总驱动电路为一个行总驱动NPN三极管；

所述的电磁感应子单元包括有一对电感线圈、第一低导通电阻开关管和第二低导通电阻开关管，所述的一对电感线圈由两个正交分布的电感串联组成，所述一对电感线圈的一端连接第二低导通电阻开关管的集电极，第一低导通电阻开关管发射极同时连接第二低导通电阻开关管的发射极；

所述任意一个在同一行电磁感应子单元中第二低导通电阻开关管的发射极均与所在行对应行NPN三极管的集电极相连接；其中M-1个行NPN三极管的发射极均与行总驱动NPN三极管的集电极相连接，剩余一个行NPN三极管的发射极与行总驱动NPN三极管的发射极相连接，行总驱动NPN三极管的发射极接地连接，所述M个行NPN三极管和行总驱动NPN三极管的基极均为驱动电路输入端；

所述任意一个在同一列电磁感应子单元中第一低导通电阻开关管的发射极均与所在列对应列NPN三极管的发射极相连接，同时由下到上，下方电磁感应子单元中一对电感线圈的另一端与与其相邻的上方电磁感应子单元中第二低导通电阻开关管的发射极相连，同一列最上方的电磁感应子单元中一对电感线圈的另一端与所在列对应列NPN三极管的发射极相连接；

所述任意一个行NPN三极管的基极同时与所在行中任意一个电磁感应子单元中第一低导通电阻开关管的基极和所在行中任意一个与门电路的第一输入端相连接；所述任意一个列NPN三极管的基极分别与所在列中任意一个与门电路的第二输入端相连接，任意一个与门电路的输出端与与其对应的电磁感应子单元中第二低导通电阻开关管的基极相连接；

所述N个列NPN三极管的集电极相互连接后分别与稳压电路的输出端和采样电路的输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的工频输电线路和设备的检测装置，其特征在于：所述的高速模数转换器采用AD9223搭配外部基准电路组成高速采样电路。

4.根据权利要求3所述的工频输电线路和设备的检测装置，其特征在于：所述的阵列扫描与采集控制器采用STM32F104，运算速度远远高于高速模数转换器AD9223的采样速率。

5.根据权利要求4所述的工频输电线路和设备的检测装置，其特征在于：阵列扫描与采集和姿态与距离数据处理包括有第一处理器和第二处理器，第一数据处理器控制扫描与采集处理器进行本周期扫描与采集的同时，第二数据处理器对上一周期采集到的的数据进行处理，并把处理后的数据发送到飞控系统中，从而大大提高了系统的响应速度，满足飞行器飞控实时信息输出的要求。

6.一种基于如权利要求1所述的工频输电线路和设备的跟踪方法，其特征在于：包括如下步骤：

A：首先，启动工频输电线路和设备的检测装置，手动操作空气其飞向待测工频输电线路周围，然后启动自动追踪功能；

B：自动追踪功能启动时，由螺旋管电感线圈组成n×m矩阵型电磁场传感阵列即开始实时测量工作，阵列扫描与采集控制器按照设定方式控制n×m矩阵型电磁场传感阵列，并将采集到的信息传输给的姿态与距离数据处理器；

C：姿态与距离数据处理器对接受到的数据信息进行数据处理，从而判定当前工频输电线路和设备的检测装置距离输电线路的距离远近以及工频输电线路和设备的检测装置与输电线路空间敷设走向是否保持一致，如果一致，继续保持当前飞行测量状态，如果不一致，则通过飞行控制器调整，使工频输电线路和设备的检测装置与输电线路距离和空间敷设走向保持一致。

7.根据权利要求6所述的工频输电线路和设备的跟踪方法，其特征在于：所述步骤C中判定当前工频输电线路和设备的检测装置距离输电线路的距离远近中，距输电线X距离P点位置的磁场分布由下式确定

$B=\frac{{\mathrm{\μ}}_{0}I}{4\mathrm{\π}X}({\mathrm{cos\θ}}_1-{\mathrm{cos\θ}}_2)=\frac{{\mathrm{\μ}}_0{I}_m\sin \left(\mathrm{\ω}t\right)}{4\mathrm{\π}X}({\mathrm{cos\θ}}_1-{\mathrm{cos\θ}}_2)$

对于无限长输电线有

$B=\frac{{\mathrm{\μ}}_{0}I}{4\mathrm{\π}X}({\mathrm{cos\θ}}_1-{\mathrm{cos\θ}}_2)=\frac{{\mathrm{\μ}}_{0}I}{2\mathrm{\π}X}=\frac{{\mathrm{\μ}}_0{I}_m\sin \left(\mathrm{\ω}t\right)}{2\mathrm{\π}X}$

P点处电感为L的线圈产生的感应电动势为：

ε＝NSB＝NSB_mcosθsin(ωt)＝ε_mcosθsin(ωt)

其中，N是线圈匝数，S是线圈横截面积，与线圈自感L有关，θ是磁感应强度矢量方向B与线圈轴线的夹角、且与线圈在磁场中的姿态位置有关，当频率、电感一定时，电感两端产生的感应电动势正比于距离X，ε∝LB_msin(ωt)∝L/X。

8.根据权利要求7所述工频输电线路和设备的跟踪方法，其特征在于：传感阵列组件与阵列扫描与采集控制器之间还保含有稳压电路、谐振采样电路、滤波调理电路、高速模数转换电路等。

9.根据权利要求8所述工频输电线路和设备的跟踪方法，其特征在于：所述的步骤中所述设定方式包括如下方式：逐点扫描、逐行扫描、逐列扫描，从而快速扫描驱动和信号采集。