專利名稱：室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，屬于室內(nèi)墻埋電 線檢測儀的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有專業(yè)裝修人員經(jīng)常要對墻內(nèi)布線的精確走向有細(xì)致了解，
以便對墻內(nèi)電線進(jìn)行翻新和維護(hù)工作；家庭普通用戶經(jīng)常要在自家墻
面上某一特定區(qū)域鉆孔打洞，掛上壁畫，以裝飾家庭環(huán)境。但他們卻
共同面臨工程中的實(shí)際難題一一由于沒有現(xiàn)成的墻內(nèi)布線圖紙，他們
無法得知電線的精確走向和排布范圍。盲目鉆墻非常危險，打中墻內(nèi)
通電導(dǎo)線，輕則損壞電線，重則發(fā)生事故，造成人員傷亡。
巿場由此產(chǎn)生了 一種對墻內(nèi)電線檢測儀器的巨大需求，人們希望
在巿場上出現(xiàn)一種低成本，檢測精確度高，堅(jiān)固耐用，無需任何專業(yè)
知識就可操作，面向?qū)I(yè)用戶和家庭普通用戶的小型墻內(nèi)電線智能探
測設(shè)備，而近幾年飛速發(fā)展的無損檢測技術(shù)和電磁測試?yán)碚摚瑒t給本
設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)帶來可能。
無損檢測(Non-Destructive Testing, NDT),是指對材料或工件
實(shí)施一種不損害或不影響其未來使用性能或用途的檢測手段。通過使
用NDT，能發(fā)現(xiàn)材料或工件內(nèi)部和表面所存在的缺欠，能測量工件的
幾何特征和尺寸，能測定材料或工件的內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)、物理性能和
狀態(tài)等。電磁敏感度(Electromagnetic Suscept ibi 1 i ty - EMS )測試?yán)?論。EMS測試是通過使用不同的信號源來模擬各種自然和人為電磁現(xiàn) 象的，以此測量產(chǎn)品對電磁現(xiàn)象的敏感特性。EMS在電工技術(shù)、電子 技術(shù)以及電磁測量等方面都有廣泛的應(yīng)用。
由于缺少專門的墻內(nèi)通電線纜檢測儀器，國內(nèi)外專業(yè)技術(shù)人員在 施工和室內(nèi)裝修的過程中常常釆用以下幾種類型的方法及相應(yīng)工具 作為替代
(1) 霍爾效應(yīng)磁場檢測儀使用基于霍爾效應(yīng)的電流傳感器對 通電線纜周圍產(chǎn)生的磁場進(jìn)行感應(yīng)并輸出信號到放大器端，借以判斷 通電線纜的位置走向。如產(chǎn)于江蘇的HL-IV型霍爾效應(yīng)磁場測試儀；
(2) 金屬探測儀當(dāng)處于臨界振動狀態(tài)的高頻振蕩器靠近線纜 時，金屬物體產(chǎn)生渦電流，從而使振蕩回路中的能量損耗增大、正反 饋減弱、振蕩器振蕩減弱甚至停止，再通過將這些狀態(tài)轉(zhuǎn)換成聲信息 來反映線纜位置走向。如美國Zircon i700墻體掃描器金屬探測儀；
(3) 信號型故障定位測試工具通過在線纜上用發(fā)射儀載入固 定頻率的信號并使用接收儀器檢測墻面同頻率信號而確定線纜位置 走向。如美國理想工業(yè)公司生產(chǎn)的Sure Test⑧線纜探測儀；
(4) 射線照相探傷儀讓X射線和伽馬射線穿透墻體并在膠片 上感光，處理感光膠片，得到以不同光學(xué)密度方式記錄和顯示墻體內(nèi) 部質(zhì)量密度的射線照相底片，觀察得出線纜的位置走向。如比利時 ICM公司(Industrial Control Machines . S. A)的SITE-X工業(yè)X 射線機(jī)/X光機(jī)系列；
(5)超聲波檢測儀利用超聲波在不同物質(zhì)下的反射、衍射等特性，通過觀察顯示在超生檢測儀上的有關(guān)超聲波在墻體內(nèi)部發(fā)生的傳 播變化，來判定墻體的內(nèi)部構(gòu)造，從而得出線纜的位置走向。如瑞士
制造(proceq)的Silver Schmidt BN超聲波檢測儀;
上面幾種儀器存在的缺點(diǎn)是體積龐大、高昂成本、操作困難和使
用安全性欠佳，以至直接影響以上產(chǎn)品在巿場上的推廣應(yīng)用。
雖然國內(nèi)外的學(xué)者和研究人員在電磁理論和電磁檢測方面做了
大量的研究工作，但在對建筑物墻體內(nèi)填埋電線的檢測應(yīng)用研究以及
相應(yīng)產(chǎn)品至今仍然是空白。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單，方便 易用，使用安全，檢測精確度高的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀。本實(shí)用 新型設(shè)計(jì)巧妙，輕便實(shí)用，價格便宜。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括有傳感器模塊、多級放大電 路模塊、單片機(jī)模塊、顯示模塊，其中傳感器模塊的輸出端與多級放 大電路模塊的輸入端連接，多級放大電路模塊的輸出端與單片機(jī)模塊 的輸入端連接，單片機(jī)模塊的輸出端與顯示模塊連接。
上述傳感器模塊包括底襯及裝設(shè)在底襯上的至少兩個傳感器， 傳感器模塊的軸向幾何軸線相互錯開，傳感器包括磁芯及繞在磁芯外 側(cè)用于感應(yīng)磁場、產(chǎn)生電動勢的漆包線，兩個傳感器的漆包線的一端 與多級放大電路模塊的輸入端連接，兩個傳感器的漆包線的另一端彼 此連接在一起組成傳感器對。
上述兩個傳感器的軸向幾何軸線相互錯開90。，且兩個傳感器的 軸向幾何軸線與被測線路之間的夾角為45°。
上述磁芯用鐵基非晶合金做出。上述漆包線釆用分層繞在磁芯上。 上述漆包線分6層繞在磁芯上，每層繞50圈。
上述磁芯的兩端還設(shè)有用于固定漆包線和限制其不超出界限的 限位套。
上述多級放大電路模塊包括集成有4個釆用直插式封裝的運(yùn)算
放大器的LM324,四個運(yùn)算放大器的輸出端中的3個分別與單片機(jī)AD 轉(zhuǎn)換器的不同輸入通道連接，實(shí)現(xiàn)了不同靈敏度的分級輸入。 上述單片機(jī)模塊為PIC 16F716單片機(jī)。
上述顯示模塊包括有與單片機(jī)模塊連接的若干個LED發(fā)光二極管。
本實(shí)用新型由于釆用無損檢測和電磁敏感度測試的結(jié)構(gòu)，不但 能有效保證建筑物改造工程的安全施行，還在使用效果與成本之間達(dá)
到最優(yōu)。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 本實(shí)用新型突破了兩條通電電線之間磁場互相抵消的限 制，研制出基于電磁理論的、能對墻內(nèi)通電線纜微弱電流信號進(jìn)行檢 測的傳感器；
(2) 本實(shí)用新型具有濾波功能，對釆樣信號(特別是高頻信號) 進(jìn)行干擾抑制，用帶通濾波器和數(shù)字濾波算法實(shí)現(xiàn)工頻信號的檢測；
(3) 本實(shí)用新型具有信號多級放大功能，并有多個信號放大輸 出端，滿足了不同靈敏度的多級檢測要求；
(4) 本實(shí)用新型在因環(huán)境差異而產(chǎn)生不同強(qiáng)弱信號的情況下， 可釆取手動選擇的方式，確定正確的量程。
(5) 無傷墻面，釆用無損檢測技術(shù)；
(6) 成本低，整機(jī)成本控制在1GG元左右，遠(yuǎn)低于其他設(shè)備；(7) 靈敏度高，靠近通電電線時，強(qiáng)度變化顯著；
(8) 定位準(zhǔn)確，指示位置與電線實(shí)際位置誤差小，僅為土O. 5CM;
(9) 簡單易用，無需任何專業(yè)知識即可操作；
(10) 結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐用；
(ll)安全可靠。無射線、超聲波等釋放，也不需要在電線上安 裝儀器。
本實(shí)用新型能夠在無需破壞墻體、天花、地板內(nèi)的情況下精確檢 測填埋在其中的電線及其走向，對于未來智能建筑維護(hù)、智能加工維 護(hù)、用電安全、布線追蹤等領(lǐng)域有重要應(yīng)用價值，是一種設(shè)計(jì)巧妙， 性能優(yōu)良，方便實(shí)用的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀。


圖i為本實(shí)用新型的原理圖2為本實(shí)用新型傳感器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖3為本實(shí)用新型傳感器模塊中單個傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實(shí)用新型中多級放大電路模塊的原理圖； 圖5為本實(shí)用新型單片機(jī)模塊及顯示模塊的原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、 2、 3、 4所示，包括有傳感器 模塊l、多級放大電路模塊2、單片機(jī)模塊3、顯示模塊4，其中傳感 器模塊1的輸出端與多級放大電路模塊2的輸入端連接，多級放大電 路模塊2的輸出端與單片機(jī)模塊3的輸入端連接，單片機(jī)模塊3的輸 出端與顯示模塊4連接。上述傳感器模塊1包括底襯11及裝設(shè)在底襯11上的至少兩個 傳感器12,傳感器12的軸向幾何軸線相互錯開，傳感器12包括磁
芯121及繞在磁芯121外側(cè)用于感應(yīng)磁場、產(chǎn)生電動勢的漆包線122, 兩個傳感器12的漆包線122的一端與多級放大電路模塊2的輸入端 連接，兩個傳感器12的漆包線122的另一端彼此連接在一起組成傳 感器對。
上述兩個傳感器12的軸向幾何軸線相互錯開90°，且兩個傳感 器12的軸向幾何軸線與被測線路13之間的夾角為45°。 上述磁芯121用鐵基非晶合金做出。 本實(shí)施例中，上述漆包線122釆用分層繞在磁芯121上。 本實(shí)施例中，上述漆包線122分6層繞在磁芯121上，每層繞
50圈。
上述磁芯121的兩端還設(shè)有用于固定漆包線122和限制其不超 出界限的限位套123。
本實(shí)施例中，上述多級放大電路模塊2包括集成有4個釆用直插
式封裝的運(yùn)算放大器的LM324,四個運(yùn)算放大器的輸出端中的3個分
別與單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換器的不同輸入通道連接，實(shí)現(xiàn)了不同靈敏度的分
級輸入。放大電路總共分成四級，每一級之間通過電容耦合。
本實(shí)施例中，上述單片機(jī)模塊3為PIC 16F716單片機(jī)。選用 PIC 16F716單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)置多通道AD轉(zhuǎn)換器將會減少很多的外 圍器件，AD轉(zhuǎn)換器用于驅(qū)動LED顯示燈的三極管，上電復(fù)位延遲電 路等等。部分可以用軟件實(shí)現(xiàn)的功能，例如按鍵的防干擾，就使用軟 件方式實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步減少外部元器件。因此，單片機(jī)部分的電路非常 簡單，降低了PCB布線難度、開發(fā)成本和制造成本。其電路原理圖如圖5所示。另外，單片機(jī)模塊3還連接有控制模塊5，其包括有控制 按鍵等。
上述顯示模塊4包括有與單片機(jī)模塊3連接的若干個LED發(fā)光
二極管。使用LED發(fā)光二極管來顯示強(qiáng)度和靈敏度級數(shù)，可以降低生
產(chǎn)成本，同時減少損壞的可能性，提高系統(tǒng)可靠性。
PIC 16F716單片機(jī)中的AD轉(zhuǎn)換器精度為8位，能夠滿足現(xiàn)在精
度要求比較低的應(yīng)用。RBO作為按鍵的輸入。分別把A組和B組一個
端口用于級數(shù)指示燈輸出，其余B組端口 一對一控制強(qiáng)度指示燈。
強(qiáng)度指示燈用于指示傳感器輸出的大小。為使產(chǎn)品顯示簡單易
懂，釆用扁平的發(fā)光二極管排成一行，從右到左，隨著強(qiáng)度的變大，
越來越多的指示燈會亮起來，使用者可以很直觀的知道一一反應(yīng)變大了。
級數(shù)指示燈為了指示傳感器輸出的放大程度。當(dāng)檢測的強(qiáng)度范圍 過大或者過小的時候，可以通過按鈕改變當(dāng)前的級數(shù)，級數(shù)的改變， 級數(shù)燈也同時改變。當(dāng)級數(shù)為"低"時，亮起1盞燈，級數(shù)為"中" 時，亮起2盞燈，級數(shù)為高時，亮起3盞燈。
控制模塊5中的按鍵按下O. l秒之后彈起，單片機(jī)會對此響應(yīng)， 會改變當(dāng)前輸入的AD轉(zhuǎn)換通道，切換到另外一級，同時，級數(shù)指示 燈會顯示對應(yīng)的狀態(tài)。單片機(jī)會不斷地對輸入的電壓進(jìn)行抽樣和量 化，并且進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。分析結(jié)果會通過強(qiáng)度指示燈輸出。
本實(shí)用新型的傳感器模塊1在安裝時，其 側(cè)帶金屬屏蔽層， 起屏蔽干擾的作用。接觸感應(yīng)面釆用類似CT底片的膠片進(jìn)行封裝， 柔韌且耐磨。從傳感器內(nèi)部引出引線插座，方便與放大電路輸入口連接。另外，其安裝盒表面還設(shè)有標(biāo)識被測量區(qū)域正下方電線精確
走向情況的雙箭頭。
本實(shí)用新型在使用時，按如下步驟進(jìn)行操作 (1 )被測墻面區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)線處于通電狀態(tài)，打開檢測儀電源開關(guān)；
(2) 將檢測儀接觸感應(yīng)面緊貼被測墻面，來回掃蕩；
(3) 當(dāng)指示燈的強(qiáng)度過大或者過小時，則調(diào)節(jié)放大級數(shù)按鈕，使 指示燈的強(qiáng)度維持在量程中間處；
(4 )在指示燈的強(qiáng)度達(dá)到相對最大時，檢測儀上表面雙箭頭所在 直線即為當(dāng)前被測量區(qū)域(已標(biāo)識在檢測儀的上表面)正下方的電線 精確走向情況；
(5) 用標(biāo)識工具在場面上進(jìn)行標(biāo)識；
(6) 重復(fù)步驟1到步驟5，直到把整條墻內(nèi)通電導(dǎo)線在墻面上描 繪出來。
權(quán)利要求1、一種室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，其特征在于包括有傳感器模塊(1)、多級放大電路模塊(2)、單片機(jī)模塊(3)、顯示模塊(4)，其中傳感器模塊(1)的輸出端與多級放大電路模塊(2)的輸入端連接，多級放大電路模塊(2)的輸出端與單片機(jī)模塊(3)的輸入端連接，單片機(jī)模塊(3)的輸出端與顯示模塊(4)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，其特征在于上述傳感器模塊(1 )包括底襯(11 )及裝設(shè)在底襯(11 )上的至少兩個傳感器(12),兩個傳感器(12)的軸向幾何軸線相互錯開，傳感器(12 )包括磁芯(121)及繞在磁芯(121)外側(cè)用于感應(yīng)磁場、產(chǎn)生電動勢的漆包線(122),兩個傳感器(12)的漆包線(122)的一端與多級放大電路模塊(2)的輸入端連接，兩個傳感器(12)的漆包線(122)的另一端彼此連接在一起組成傳感器對。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，其特征在于上述兩個傳感器(12)的軸向幾何軸線相互錯開90°,且兩個傳感器(12)的軸向幾何軸線與被測線路(13)之間的夾角為45°。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，其特征在于上述磁芯(121)用鐵基非晶合金做出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，其特征在于上述漆包線(122)釆用分層繞在磁芯(121)上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，其特征在于上述漆包線(122)分6層繞在磁芯(121)上，每層繞50圈。
7 、根據(jù)權(quán)利要求2至6任 一 項(xiàng)所述的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀,其特征在于上述磁芯(121)的兩端還設(shè)有用于固定漆包線(122)和限制其不超出界限的限位套(123)。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，其特征在于上述多級放大電路模塊(2)包括集成有4個采用直插式封裝的運(yùn)算放大器的LM324,四個運(yùn)算放大器的輸出端中的3個分別與單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換器的不同輸入通道連接，實(shí)現(xiàn)了不同靈敏度的分級輸入。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，其特征在 于上述單片機(jī)模塊(3 )為PIC 16F716單片機(jī)。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀，其特征 在于上述顯示模塊(4 )包括有與單片機(jī)模塊(3 )連接的若干個LED 發(fā)光二極管。
專利摘要本實(shí)用新型是一種室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀。包括有傳感器模塊(1)、多級放大電路模塊(2)、單片機(jī)模塊(3)、顯示模塊(4)，其中傳感器模塊(1)的輸出端與多級放大電路模塊(2)的輸入端連接，多級放大電路模塊(2)的輸出端與單片機(jī)模塊(3)的輸入端連接，單片機(jī)模塊(3)的輸出端與顯示模塊(4)連接。本實(shí)用新型采用無損檢測技術(shù)，無傷墻面，成本低，靈敏度高，靠近通電電線時，強(qiáng)度變化顯著；且定位準(zhǔn)確，指示位置與電線實(shí)際位置誤差小，僅為±0.5cm；簡單易用，無需任何專業(yè)知識即可操作；結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐用，安全可靠，無射線、超聲波等釋放，也不需要在電線上安裝儀器，是一種方便實(shí)用的室內(nèi)墻埋電線無傷檢測儀。
文檔編號G01V3/02GK201425626SQ20092005420
公開日2010年3月17日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者何元烈, 余永權(quán), 偉 江, 江立鋒 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)