專利名稱：多傳感器電纜故障智能定點(diǎn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測量儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種測量電纜故障位置的定點(diǎn) 儀，可用于對地下的電線電纜故障進(jìn)行測量。
背景技術(shù)：
長期以來，為了有效的對電線電纜故障進(jìn)行定位，廣大科技工作者進(jìn)行了不懈的 努力，并生產(chǎn)了多種儀器。例如西安電子科技大學(xué)自1971年1月生產(chǎn)出全國第一臺DGC-711 型埋地電纜故障測試儀，之后推出功能比較完善、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊的DGC-711系列電纜 故障智能測試儀。上世紀(jì)九十年代推出了 DGC-911系列電纜故障智能測試儀。2010年推出 了 DGC-2010多脈沖電纜故障智能測試儀。在原理上，電纜故障測距定位需經(jīng)過粗測、尋徑、 定點(diǎn)三大步完成。故障點(diǎn)距離的粗測是由電纜閃測儀來實(shí)現(xiàn)，在故障電纜的一端測試出故 障點(diǎn)的大概位置；路徑信號源產(chǎn)生15KHz信號供尋測電纜路徑時(shí)用；定點(diǎn)儀用于故障點(diǎn)的 精測，在故障點(diǎn)距離的粗測范圍內(nèi)沿著電纜走向可精確地探測出故障點(diǎn)的具體位置，從而 實(shí)現(xiàn)故障定位。目前在電纜故障測試領(lǐng)域，不管國內(nèi)還是國外性能優(yōu)越的故障測試儀都是較好的 解決了電纜故障測距定位中的粗測問題和路徑尋找問題，但對電纜故障的精確定位過程復(fù) 雜，同時(shí)定位受環(huán)境因素的影響。目前用于對電纜故障進(jìn)行精確定位的定點(diǎn)儀，主要包括，F(xiàn)Z2-DGC-DC， )(D9-DGC-DC，LS-DLD-230等，這些儀器定點(diǎn)時(shí)是要找出“最響點(diǎn)”在定點(diǎn)過程中根據(jù)聽到的 有規(guī)律放電聲，確定故障點(diǎn)的大概位置，再沿電纜走向前后移動定點(diǎn)儀進(jìn)行比較尋找到放 電聲音較大處，同時(shí)減小定點(diǎn)儀的輸出音量，逐步集中搜尋到聲音最大點(diǎn)，最后確定出故障 點(diǎn)的位置。這種定點(diǎn)儀的主要缺點(diǎn)包括三個(gè)方面一是由于受到環(huán)境中電磁噪聲和振動噪 聲的影響，使得定點(diǎn)儀的操作人員難以確定故障點(diǎn)的“最響點(diǎn)”;二是由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，使 得現(xiàn)場操作人員不能到達(dá)發(fā)生故障的區(qū)域，因此無法精確的確定故障點(diǎn)的位置；三是現(xiàn)有 定點(diǎn)儀都需要現(xiàn)場操作人員用耳朵，通過聽故障點(diǎn)放電聲音的強(qiáng)弱來確定故障點(diǎn)的位置。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有測量儀器的缺點(diǎn)，提出一種多傳感器電纜故 障智能定點(diǎn)儀，以在無需確定故障點(diǎn)的“最響點(diǎn)”的位置，無需現(xiàn)場操作人員用耳朵聽故障 放電聲音的強(qiáng)弱，無需現(xiàn)場操作人員到達(dá)發(fā)生故障的區(qū)域的情況下，精確地確定出故障點(diǎn) 的位置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型包括聲波傳感器和低噪聲放大器，其中聲波傳感 器和低噪聲放大器分別設(shè)為四路，低噪聲放大器的輸出端依次連接有A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī) 和LED顯示器；單片機(jī)中固化有計(jì)算故障點(diǎn)位置的程序，A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端同時(shí)連接有一 路電磁波接收器；該A/D轉(zhuǎn)換器將放大后的四路聲波故障信號和檢測到的一路電磁波故障 信號轉(zhuǎn)換成五路數(shù)字信號，輸出到單片機(jī)中計(jì)算出電纜故障的位置，并通過LED顯示器顯不。所述的四路聲波傳感器，按正四邊形的分布結(jié)構(gòu)設(shè)置在電纜故障智能測試儀粗測 出的故障點(diǎn)位置，且四路聲波傳感器分別與四路低噪聲放大器對應(yīng)連接。所述的四路低噪聲放大器，其結(jié)構(gòu)相同，且每一路由輸入電阻RIN、偏置電阻R1、 負(fù)反饋電阻Rf和低噪聲集成運(yùn)算放大器A連接組成，其帶寬為0-1MHZ，放大倍數(shù)Rf/Rl為 100dB。所述的A/D轉(zhuǎn)換器，其輸入端口設(shè)為5個(gè)，轉(zhuǎn)換位數(shù)為16BIT的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，最高 轉(zhuǎn)換速率為1MHZ，輸入量程為0-5V。所述的一路電磁波接收器，它與四路低噪聲放大器并聯(lián)連接到A/D轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)端□。本實(shí)用新型與現(xiàn)有同類儀器相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型由于使用CPU計(jì)算故障點(diǎn)的精確位置，避免了現(xiàn)場工作人員在故障 點(diǎn)位置附近來回走動，通過人用耳朵聽故障點(diǎn)放電發(fā)出的聲音的強(qiáng)弱來尋找故障點(diǎn)位置的 麻煩，避免了當(dāng)故障點(diǎn)在工作人員無法到達(dá)的區(qū)域就無法判斷故障點(diǎn)位置的問題；2.本實(shí)用新型由于在計(jì)算故障點(diǎn)時(shí)，只需要用四路聲波傳感器測故障點(diǎn)放電發(fā)出 的聲波信號和一路電磁波接收器測故障點(diǎn)放電發(fā)出的電磁波信號作為計(jì)算參數(shù)，使系統(tǒng)的 處理過程簡單；3.本實(shí)用新型由于使用四路低噪聲放大器分別對四路聲波傳感器輸出的信號進(jìn) 行放大，使系統(tǒng)的抗噪聲能力強(qiáng)；4.本實(shí)用新型由于使用A/D轉(zhuǎn)換器，將一路電磁波信號和四路聲波傳感器傳來的 模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，用數(shù)字方式進(jìn)行定點(diǎn)運(yùn)算，在處理數(shù)據(jù)時(shí)更加快速、準(zhǔn)確。
圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的四個(gè)傳感器分布示意圖；圖3是本實(shí)用新型的低噪聲放大器原理框圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1，本實(shí)用新型包括直流穩(wěn)壓電源電路、四個(gè)聲波傳感器、一個(gè)電磁波接收 器、四個(gè)低噪聲放大器、五路A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、LED顯示器和輸入按鍵。其中四路聲波傳 感器設(shè)置在故障點(diǎn)大概位置附近的地面，以正四邊形的方式布置，如圖2所示；聲波傳感器 的帶寬從100HZ到3KHZ，四個(gè)聲波傳感器分別與四路低噪聲放大器連接；四路低噪聲放大 器的結(jié)構(gòu)相同，且每路低噪聲放大器的結(jié)構(gòu)主要由輸入電阻RIN、偏置電阻R1、負(fù)反饋電阻 Rf和低噪聲集成運(yùn)算放大器A組成，其帶寬為0-1MHZ，放大倍數(shù)Rf/Rl設(shè)定為IOOdB,如圖 3所示；A/D轉(zhuǎn)換器是具有5個(gè)輸入端口的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，一路電磁波接收器與四路低噪聲放 大器并聯(lián)連接到A/D轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)端口，且每個(gè)端口的轉(zhuǎn)化位數(shù)為16BIT的二進(jìn)制數(shù)據(jù)、最 高轉(zhuǎn)換速率為IMHZ ；五路A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)相連，單片機(jī)使用C8051FXXX系列單片機(jī)，但 不局限于該系列的單片機(jī)，并在單片機(jī)內(nèi)部FLASH中寫入了故障點(diǎn)測量和定點(diǎn)計(jì)算公式的 全部程序，其定點(diǎn)計(jì)算公式如下
權(quán)利要求1.一種多傳感器電纜故障智能定點(diǎn)儀，包括聲波傳感器和低噪聲放大器，其特特征在 于聲波傳感器和低噪聲放大器分別設(shè)為四路，低噪聲放大器的輸出端依次連接有A/D轉(zhuǎn) 換器、單片機(jī)和LED顯示器；A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端同時(shí)連接有一路電磁波接收器；該A/D轉(zhuǎn) 換器將放大后的四路聲波故障信號和檢測到的一路電磁波故障信號轉(zhuǎn)換成五路數(shù)字信號， 輸出到單片機(jī)中計(jì)算出電纜故障的位置，并通過LED顯示器顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多傳感器電纜故障智能定點(diǎn)儀，其特征在于四路聲波傳感 器，按正四邊形的分布結(jié)構(gòu)設(shè)置在電纜故障智能測試儀粗測出的故障點(diǎn)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多傳感器電纜故障智能定點(diǎn)儀，其特征在于四路低噪聲放大 器的結(jié)構(gòu)相同，且每一路由輸入電阻RIN、偏置電阻R1、負(fù)反饋電阻Rf和低噪聲集成運(yùn)算放 大器A連接組成，其帶寬為0-1MHZ，放大倍數(shù)Rf/Rl為100dB。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多傳感器電纜故障智能定點(diǎn)儀，其特征在于A/D轉(zhuǎn)換器的輸 入端口設(shè)為5個(gè)，且每個(gè)端口轉(zhuǎn)換位數(shù)為16BIT的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，最高轉(zhuǎn)換速率為1MHZ，輸入 量程為0-5V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多傳感器電纜故障智能定點(diǎn)儀，其特征在于四路聲波傳感器 分別與四路低噪聲放大器對應(yīng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多傳感器電纜故障智能定點(diǎn)儀，其特征在于一路電磁波接收 器與四路低噪聲放大器并聯(lián)連接到A/D轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)端口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多傳感器電纜故障智能定點(diǎn)儀，主要解決現(xiàn)有電纜故障定點(diǎn)儀要通過耳聽故障點(diǎn)放電聲音的不便問題。其包括四路聲波傳感器、四路低噪聲放大器，電磁波接收器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和LED顯示器，四路聲波傳感器分別接收故障點(diǎn)放電時(shí)發(fā)出的聲波信號，并通過四路低噪聲放大器放大后，輸出給A/D轉(zhuǎn)換器的4個(gè)輸入端口；電磁波接收器接收故障點(diǎn)放電時(shí)發(fā)出的電磁波信號輸給A/D轉(zhuǎn)換器第5個(gè)端口；A/D轉(zhuǎn)換器將這些信號轉(zhuǎn)換成五路數(shù)字信號，輸出到單片機(jī)中，通過固化的計(jì)算程序計(jì)算出電纜故障的精確位置。本實(shí)用新型具有在工作人員無法到達(dá)故障點(diǎn)所在的區(qū)域的條件下，仍然可以精確判斷故障點(diǎn)位置的優(yōu)點(diǎn)，可用于對各種電線電纜發(fā)生的故障進(jìn)行定位。
文檔編號G01R31/08GK201828630SQ20102025653
公開日2011年5月11日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者吳克勇, 李錦鋒, 郭萬里, 韓昆宏 申請人:西安西電科大電力科技有限公司