專利名稱：電纜識別探頭的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在多根電纜中對其中一根目標電纜進行準確定位與識別的 測量裝置，屬于電力測量設備領域。
背景技術：
目前我國在城市建設中越來越多采用電力電纜取代地面架空線供電，這種方式存 在占用面積小，不受外界影響，安全性高，運行維護簡單等優(yōu)點，能最大程度保證供電的安 全。但是，由于電纜鋪設在地下比較隱蔽，當發(fā)生故障時難以快速判斷故障點；并且在我國 的電網建設中，由于年代久遠、人員變更、城市建設等原因，地下電纜的數(shù)據資料與實際工 況不一致的情況越來越多，使得在實際工作中常常遇到軌跡相同的電纜并行的情況，在標 識缺失、軌跡不明的情況下要實現(xiàn)準確區(qū)分相當困難。因此，需要有一套完整的快速探測電 纜并測試電纜故障點的設備，目前，利用動態(tài)電纜探測技術可以設計出這樣的設備。如圖1所示，動態(tài)電纜探測技術是在目標電纜的起始處利用卡鉗線圈11通過耦合 方式給電纜輸入特定的探測信號，該探測信號由專門的信號發(fā)送裝置9產生，探測信號通 過電纜的鎧裝外皮沿電纜傳輸，用信號接收裝置10在電纜可能出現(xiàn)的地方檢測探測信號， 若能夠檢測到探測信號，并通過通信天線13進行無線遠距離驗證，便可以確定目標電纜。 這種檢測方式的一個關鍵環(huán)節(jié)是取消目前一般采用的夾鉗式(與卡鉗線圈11相同結構，但 參數(shù)有所區(qū)別)的信號采集方法，而是利用作為信號接收裝置一部分的探測裝置12檢測探 測信號的電流I1，并采用一定的屏蔽結構避免其附近電纜中電流12、I3對其的干擾。原來 非接觸式電流測量的探測裝置12采用環(huán)行閉合電流鉗表，其本質上是一種電流互感器，以 導磁性材料作成兩個半圓性的磁芯組，在芯片上繞上線圈，用以采集目標電纜的信號電流 (如圖1中信號發(fā)射裝置就是通過信號互感鉗將信號注入待測電纜，目前使用的信號檢出 技術也采用同樣的信號互感鉗進行信號檢測)。采用電流鉗表測量電流時，鉗表必須整個套 住電纜并將磁芯組處于首尾連接的閉合狀態(tài)，對電纜周邊的磁場進行檢測并進一步測算出 其源電流，該方法比較精確，但在實際使用中受到很多限制，比如電纜必須暴露，電纜周圍 必須有足夠的操作空間以實現(xiàn)電流鉗表開閉，等等。在實際工作中，經常性會出現(xiàn)工作條件 不滿足的情況，在我國電網的長期建設過程中，規(guī)范標準不統(tǒng)一，電纜的敷設方式非常多， 非常混亂，比如有大溝道，小溝道，直埋式，排管式，甚至在很多地方存在不同電壓等級共溝 的情況，也大量存在電纜淹沒在水中、半埋或者全部掩埋在土層中的情況，現(xiàn)場情況極為復 雜；鑒于以上情況，在實際對目標電纜的檢測中，不僅目標信號受其他信號干擾嚴重，而且 很多電纜的實際工況無法通過環(huán)行閉合電流鉗表進行檢測，這就使得傳統(tǒng)的檢測手段受到 極大限制，迫切需要設計一種新型的檢測設備。發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種帶有可彎曲手柄的具有屏蔽功能的檢測探頭， 通過檢測電纜表面某一點的磁場強度，計算得到相應的電流值，從而檢測出目標電纜。[0005]本實用新型擬設計一種防干擾探頭，并采用非閉合耦合信號采集方式、柔性彎曲 變形且無回彈的連桿結構和防水保護，用于水下、狹窄空間、部分掩埋電纜的檢測和識別。為了實現(xiàn)上述目的，采取了如下技術方案設計一種電纜識別探頭，包括探桿和探 頭，所述探桿為一頭連接探頭的中空、可柔性彎曲變形且無回彈的金屬波紋管，波紋管的另 一頭設置有手柄，波紋管中放置探頭的信號線、接地線和電源線。本方案中的探頭由感應線圈或霍爾傳感器、屏蔽機構、初級放大電路、塑料外殼 構成；其中，所述感應線圈為螺線管形；所述屏蔽機構為導磁性材料制成的閉合圓管或方 管，并在屏蔽管兩端面設開口，管壁沿管材靠近測量側與軸線方向平行設一條細長豁口，并 且屏蔽機構通過接地線進行接地；感應線圈或霍爾傳感器置于屏蔽機構內，感應線圈或霍 爾傳感器的中心軸線與屏蔽機構的中心軸線重合或平行，其信號經初級放大電路放大后， 通過信號線穿過探桿接入信號接收裝置。其中，所述細長豁口寬度最小不小于1. 5毫米，最 大不超過方管的底部邊長、或圓管的1/3周長為了使本裝置能夠測量潮濕環(huán)境下的電纜，在探頭、探桿及各聯(lián)結部位的外表面 均噴涂具有防水層性能的非導磁性膠性物質，或者探頭和探桿封裝在與工作部件同形狀的 密封膠套內，進行保護。本實用新型的積極效果采用上述方案解決了電纜電流的水下測量、狹窄空間測 量、部分掩埋測量等難題。只要已知目標電纜的直徑，就能夠簡便迅速地進行電纜電流測 量。由于采用具有屏蔽性能的磁場強度探頭，既可以解決閉合磁芯線圈在信號采集時的磁 飽和問題，也可以實現(xiàn)對干擾信號的有效屏蔽以及對目標信號的準確采集，保證了電纜檢 測識別的準確性。
圖1現(xiàn)有的電纜識別工作原理圖；圖2本實用新型的電纜識別探頭的一優(yōu)選實施例的結構示意圖；圖3圖2中探頭的初級放大電路原理圖。圖中1、通信天線，2、信號接收裝置，3、手柄，4、波紋管，5、感應線圈(霍爾傳感 器)，6、初級放大電路，7、細長豁口(實際制作時豁口位于正下方，即部件貼近電纜側)，8、 端面開口，9、屏蔽機構，10、探桿連接件。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型中的一優(yōu)選實施方式進行詳細說明本實施例中的探桿由不銹鋼波紋管4在一端安裝絕緣手柄3構成。波紋管4另一 端通過探桿連接件10與探頭連接，探頭的電源線和信號線通過波紋管4接到信號接收裝置 2。探頭為防干擾屏蔽設計，由感應線圈5和屏蔽機構9構成(如圖3所示)。其中 的感應線圈5為螺線管形，并與初級放大電路6輸入連接；其中的屏蔽機構9為導磁性材料 (如硅鋼片、坡莫合金)制成的圓管，在管壁沿軸線方向設一條細長豁口 7，將感應線圈5置 于屏蔽圓管內，這樣的設計可以實現(xiàn)探頭具有選擇性方向磁屏蔽作用，將探頭以細長豁口 7 與電纜軸線相垂直的工作角度貼近檢測電纜時，僅在被檢測目標信號源方向留有與磁力線平行的細長豁口 7和允許磁力線進出的端面開口 8允許磁力線穿透，而對其他干擾信號起 到一定屏蔽作用。根據實驗效果，細長豁口 7寬度最小不小于1. 5毫米，最大不超過方管的 底部邊長、或圓管的1/3周長；豁口越小，抗干擾能力越強，但探測靈敏度降低，豁口越大， 抗干擾能力降低，但探測靈敏度增強。在檢測時屏蔽機構9以垂直于電纜軸線方向緊貼待 測電纜，細長豁口 7朝向待測電纜，信號電流產生的磁力線通過端面開口 8和細長豁口 7穿 透防干擾屏蔽機構9作用于感應線圈5并產生檢測電流，待測電纜本體產生的磁力線允許 通過檢測探頭，而其它干擾信號則大部分被屏蔽，該結構既可以解決信號采集時的磁飽和 問題，也可以實現(xiàn)對干擾信號的有效屏蔽以及對目標信號的準確采集，保證了電纜檢測識 別時的準確性。探頭與初級放大電路6的連接方式如圖3所示，電感線圈5與第一電阻Rl并聯(lián)， 它們的一端接地，另一端接N溝道JFET(結型場效應管)的門極；JFET的源極與由第二電 阻R2和第一電容Cl構成的并聯(lián)網絡的一端相連，該并聯(lián)網絡的另一端接地。JFET的漏極 與NPN型三極管的基極相連；第三電阻R3跨接在NPN的集電極和基極之間；NPN的集電極 與VCC相連，而其源極經第四電阻R4接地，同時源極通過第二電容C2輸出放大后的信號。 電感線圈5采樣得到表征電纜線周圍磁場強度變化量的電壓/電流信號，該信號相對信號 接收裝置2能處理的信號電平而言是很微弱的，所以，首先經過一個N溝道的JFET進行第 一級的放大處理，然后再通過第二級的晶體管放大電路進行放大，得到合適的能夠被信號 接收裝置2處理的電平信號。在實現(xiàn)可操作性和抗干擾能力同時，本實施例還考慮到實際應用中的防水問題， 在探頭、探桿及探桿連接件都噴涂具有防水性能的非導磁性膠性物質。如天然橡膠或乙丙 橡膠加熱融化為液態(tài)后噴涂檢測探頭、探桿與探頭連接部位，在不影響探頭檢測功能的前 提下實現(xiàn)密封防水目的。這樣本實用新型能夠適應水下電纜檢測問題。在檢測工作時，探頭測得的信號經信號接收裝置2處理，再經過通信天線1與原始 信號驗證，確定目標電纜。由于不銹鋼波紋管具有可任意彎曲無回彈的特性，可以根據現(xiàn)場 情況根據需要以人工方式任意彎曲探桿以避開障礙物，將探頭以平行于電纜垂直切面的角 度對被局部遮擋、狹小空間的電纜進行探測，而且不銹鋼波紋管具有對導線的保護、對探頭 捕捉到微量的檢測電流信號傳遞起到屏蔽保護防干擾作用，具有對各種復雜工況(狹小空 間、部分暴露、電纜密集區(qū)域)的適應性，確保對目標電纜源信號的準確采集。
權利要求1.電纜識別探頭，包括探桿和探頭，其特征在于所述探桿為一頭連接探頭的中空、可 柔性彎曲變形且無回彈的金屬波紋管，波紋管(4)的另一頭設置有手柄(3)，波紋管(4) 中放置探頭的信號線、接地線和電源線。
2.如權利要求1所述的電纜識別探頭，其特征在于所述探頭由感應線圈或霍爾傳感 器(5)、屏蔽機構(9)、初級放大電路(6)、塑料外殼構成；其中，所述感應線圈(5)為螺線 管形；所述屏蔽機構(9)為導磁性材料制成的閉合圓管或方管，并在屏蔽管兩端面設開口 (8)，管壁沿管材靠近測量側與軸線方向平行設一條細長豁口(7)，并且屏蔽機構(9)通過 接地線進行接地；感應線圈或霍爾傳感器(5)置于屏蔽機構(9)內，感應線圈或霍爾傳感器 的中心軸線與屏蔽機構的中心軸線重合或平行，其信號經初級放大電路(6)放大后，通過 信號線穿過探桿接入信號接收裝置O)。
3.如權利要求2所述的電纜識別探頭，其特征在于所述細長豁口(7)寬度最小不小 于1. 5毫米，最大不超過方管的底部邊長、或圓管的1/3周長。
4.如權利要求1或2或3所述的電纜識別探頭，其特征在于所述探桿和探頭外表面、 聯(lián)接部位均噴涂具有防水性能的非導磁性膠性物質。
5.如權利要求1或2或3所述的電纜識別探頭，其特征在于所述探桿和探頭封裝在 與工作部件同形狀的密封膠套內。
專利摘要電纜識別探頭，涉及一種對水下等復雜惡劣環(huán)境下目標電纜進行準確定位、識別探測目的知道電纜的直徑的測量裝置，屬于電力測量設備領域。本實用新型包括探桿和探頭，探桿為一頭連接探頭的中空、可柔性彎曲變形且無回彈的金屬波紋管(4)，波紋管(4)的另一頭設置有手柄(3)，波紋管(4)中放置探頭的信號線、接地線和電源線；探頭為設有屏蔽機構的防干擾探頭。本實用新型在地上采集信號電流所產生的磁場強度信號，計算得到探測信號的電流值，解決了水下、狹窄空間、部分掩埋等復雜條件下電纜檢測和識別的問題。
文檔編號G01R31/08GK201828671SQ201020125189
公開日2011年5月11日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權日2010年3月8日
發(fā)明者胡曉劍 申請人:胡曉劍