專利名稱：多芯電纜故障點(diǎn)查尋器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，是在多芯電電纜外部絕緣層良好但 內(nèi)部發(fā)生斷路或短路故障時(shí)，為解決一般測(cè)量工具無法準(zhǔn)確對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位的問題所設(shè) 計(jì)的查尋器，屬物理之測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多芯電纜因多種原因時(shí)常會(huì)發(fā)生斷路或短路故障，在修復(fù)前必須要對(duì)故障點(diǎn)進(jìn) 行定位，而對(duì)多芯電纜故障點(diǎn)定位是長(zhǎng)期以來一直困擾人們的一個(gè)難題。傳統(tǒng)的方法是 對(duì)電纜可能故障部位進(jìn)行猜測(cè)，將懷疑故障部位用刀切開，借助一些測(cè)量工具來驗(yàn)證，一 旦判斷失誤，又要重新開口，這樣反復(fù)切割電纜嚴(yán)重破壞其外部絕緣性能，埋下事故隱患， 降低電纜使用壽命。雖然近年來，國(guó)際上已采用了電橋環(huán)線法、時(shí)域反射法、高壓脈沖擊 穿法等一系列手段，但由于技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備成本較高，使用較為繁瑣，致使一般用戶望而嘆 息，無力購(gòu)買。而作為多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，除應(yīng)用上述各方法而設(shè)計(jì)的各種產(chǎn)品外，也 有其他介紹，但大都需要有特定的信號(hào)發(fā)送和接受裝置，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。如中國(guó)發(fā)明專利 200610103383.0 “查找電線及電纜故障點(diǎn)的方法及裝置”介紹的“一種能夠準(zhǔn)確定位電線 及電纜故障點(diǎn)的方法及裝置，利用被查線條自身的分布電容，通過測(cè)量比較查找電流在線 條上的相移來判定故障點(diǎn)。它由發(fā)送器及接收器組成，發(fā)送器向被查回路內(nèi)發(fā)送查找信號(hào)， 接收器沿被查線條接收查找信號(hào)后指示查找信號(hào)電流的相移值，比較相移值即可準(zhǔn)確判 定故障點(diǎn)所在?！庇秩缰袊?guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“查找電纜或管線故障點(diǎn)的方法及裝置”(公開號(hào) CN101446616)介紹的“一種能快速準(zhǔn)確定位電纜或管線故障點(diǎn)的方法及裝置，由移動(dòng)機(jī)向 所查電纜或管線發(fā)送交變的查找信號(hào)，由固定機(jī)在所查電纜或管線線段端部接收此查找信 號(hào)后，比較此信號(hào)幅值或相位值的變化，即可快速判定故障點(diǎn)所在范圍及準(zhǔn)確位置。”
發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型就是要提供一種簡(jiǎn)單、有效的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器。本實(shí)用新型提供的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，由故障信號(hào)傳感器、信號(hào)放大電路、和 報(bào)警電路構(gòu)成，其中信號(hào)放大電路的輸入端經(jīng)選頻器連接故障信號(hào)傳感器，放大電路與報(bào) 警電路之間還連接有整流濾波器和比較器；所說故障信號(hào)傳感器有兩個(gè)，分別是斷路傳感 器和短路傳感器，它們經(jīng)切換開關(guān)連接在選頻器輸入端上；其中斷路傳感器是一導(dǎo)體，導(dǎo)體 經(jīng)一導(dǎo)線連接在切換開關(guān)的一個(gè)導(dǎo)通位上，導(dǎo)體側(cè)面是探測(cè)頭；短路傳感器是有氣隙的環(huán) 形鐵芯及鐵芯上的繞組，繞組連接在切換開關(guān)的另一個(gè)導(dǎo)通位上，氣隙位置是探測(cè)頭；比較 器中的標(biāo)準(zhǔn)電位輸入端經(jīng)一可調(diào)電阻連接在電源上，可調(diào)電阻在使用時(shí)的阻值是使傳感器 探測(cè)接地的導(dǎo)線時(shí)比較器兩個(gè)輸入端的電位相等。本實(shí)用新型提供的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，根據(jù)通電導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)的原 理，利用不同的傳感器將其拾取并產(chǎn)生電信號(hào)，再經(jīng)選頻、放大、濾波后與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比 較，并根據(jù)比較結(jié)果經(jīng)報(bào)警電路告知操作者多芯電纜的故障點(diǎn)。本實(shí)用新型能有效解決多芯電纜在不破壞其外部絕緣層的情況下，一般測(cè)量工具無法精確定位故障點(diǎn)的難題。本實(shí) 用新型具有無需接觸電纜的內(nèi)部導(dǎo)體，就能方便而準(zhǔn)確判斷出電纜的故障部位的特點(diǎn)，可 避免盲目剖切電纜絕緣層來定位對(duì)電纜造成的創(chuàng)傷，從而減少漏電、觸電事故隱患，延長(zhǎng)電 纜使用壽命。與前述同樣不用剖切電纜的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器比較，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無須專門 的信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)收發(fā)裝置，可降低成本、提高工作效率。

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施例的電氣系統(tǒng)示意圖，圖中I-直流電源，II-選頻器， III-放大電路，IV-整流濾波器，V-比較器，VI-報(bào)警電路，K-切換開關(guān)，Ll-校零指示燈， L2-檢得指示燈，R-可調(diào)電阻，Sl-斷路傳感器，S2-短路傳感器；圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例的短路傳感器示意圖，圖中1-金屬殼體，2-鐵芯， 3-繞組，G-氣隙，S2-短路傳感器；圖3是本實(shí)用新型在檢測(cè)斷路故障點(diǎn)時(shí)工作原理示意圖，圖中4_電纜絕緣層， AUBUCl-電纜中的三根導(dǎo)線，表示不同的相，Br-斷路點(diǎn)，Ml-三相連接點(diǎn)，Nl-零線，連接 無故障的兩根導(dǎo)線，Sl-斷路傳感器，Wl-電纜；圖4是本實(shí)用新型在檢測(cè)短路故障點(diǎn)時(shí)工作原理示意圖，圖中5_電纜絕緣層， A2、B2、C2-電纜中的三根導(dǎo)線，表示不同的相，Sh-短路點(diǎn)，N2-零線，連接在有故障的兩根 導(dǎo)線之一上，Rc-負(fù)載電阻，S2-短路傳感器，W2-電纜。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明如圖1所示，一種多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，它是由直流電源I、斷路傳感器Si、短路 傳感器S2、K-切換開關(guān)、選頻器II、放大電路III、整流濾波器IV、比較器V、可調(diào)電阻R、報(bào) 警電路VI、校零指示燈Li、檢得指示燈L2構(gòu)成。其中短路傳感器S2如圖2所示，是有氣隙 G的環(huán)形鐵芯2上安裝繞組3形成的電感裝置，該電感裝置安裝在起電磁波屏蔽作用的金屬 殼體1內(nèi)，金屬殼體在環(huán)形鐵芯有氣隙處開口。其具體結(jié)構(gòu)是直流電源經(jīng)電源開關(guān)為整機(jī)提供工作電源，電源負(fù)極作為整機(jī)電 路公共端，且電路公共端連接有導(dǎo)電觸摸片。斷路傳感器導(dǎo)體經(jīng)一導(dǎo)線與切換開關(guān)中的一 個(gè)靜觸頭連接，短路傳感器中繞組的一端與切換開關(guān)的另一個(gè)靜觸頭連接，繞組的另一端 連接電路公共端。切換開關(guān)動(dòng)觸頭與選頻器輸入端連接；選頻器輸出端與第一級(jí)放大器輸 入端連接，第一級(jí)放大器輸出端與第二級(jí)放大器輸入端連接，第二級(jí)放大器輸出端與整流 濾波器輸入端連接，第一、二級(jí)放大器構(gòu)成放大電路；整流濾波器輸出端與比較器檢得電位 輸入端連接；有可調(diào)電阻兩端分別接電源正負(fù)極，調(diào)節(jié)端接至比較器標(biāo)準(zhǔn)電壓輸入端；比 較器輸出端接報(bào)警電路控制信號(hào)輸入端。報(bào)警電路中有繼電器、檢得指示燈和校零指示燈。 兩指示燈都為發(fā)光二極管，正極分別經(jīng)繼電器不同常態(tài)的觸點(diǎn)和降壓電阻后連接在電源正 極上，負(fù)極都連接電源負(fù)極。繼電器線包可直接連接在比較器輸出端和電源正負(fù)極之間，也 可與一電子開關(guān)串聯(lián)連接在電源正負(fù)極之間，此時(shí)電子開關(guān)的觸發(fā)端連接在比較器輸出端 上。當(dāng)電子開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，繼電器吸合，繼電器的常態(tài)觸點(diǎn)改變狀態(tài)，兩指示燈亮暗交替；當(dāng)電 子開關(guān)截止時(shí)，繼電器釋放，繼電器的常態(tài)觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)，兩指示燈恢復(fù)原狀。以此指示傳
4感器是否檢得電場(chǎng)或磁場(chǎng)信號(hào)，從而判定故障點(diǎn)。電路公共端所連接的導(dǎo)電觸摸片設(shè)置在 儀表盒表面。電纜中導(dǎo)線在通電的情況下會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而無故障的導(dǎo)線和有故障的導(dǎo)線 之間所產(chǎn)生的電場(chǎng)和磁場(chǎng)情況是不同的。傳感器以感應(yīng)到的電場(chǎng)和磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)， 即檢得信號(hào)，經(jīng)選頻器、放大電路、整流濾波器處理后得到一個(gè)檢得電位，在比較器中這個(gè) 檢得電位與可調(diào)電阻輸入的標(biāo)準(zhǔn)電位進(jìn)行比較，其結(jié)果由報(bào)警電路控制指示燈給出信號(hào)， 以此查出故障電纜的故障點(diǎn)。本實(shí)用新型多芯電纜故障點(diǎn)查尋器除傳感器外的部分被安裝 在一個(gè)儀表盒內(nèi)，盒面上布置了指示燈、可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)旋鈕、切換開關(guān)、電源開關(guān)。盒面上 還有一個(gè)金屬觸片連接在電路公共端，可通過人體接地以簡(jiǎn)化和改善電路公共端的接地效
^ ο報(bào)警電路最好是以電子開關(guān)和繼電器構(gòu)成的，繼電器線包與電子開關(guān)串接，檢得 指示燈經(jīng)繼電器的常開觸點(diǎn)與電源連接，校零指示燈經(jīng)繼電器的常閉觸點(diǎn)與電源連接。而 電子開關(guān)是開關(guān)三極管，其基極連接比較器輸出端，基極輸入高電平時(shí)開關(guān)三極管導(dǎo)通，輸 入低電平時(shí)開關(guān)三極管導(dǎo)截止。當(dāng)開關(guān)三極管導(dǎo)通時(shí)繼電器吸合，常開觸點(diǎn)閉合使檢得指 示燈亮；當(dāng)開關(guān)三極管截止時(shí)繼電器釋放，常閉觸點(diǎn)恢復(fù)閉合使校零指示燈亮。使用前先根據(jù)故障性質(zhì)用切換開關(guān)選擇傳感器，再通過可調(diào)電阻調(diào)節(jié)到校零指示 燈發(fā)出信號(hào)，使傳感器無相應(yīng)的檢得信號(hào)輸入時(shí)所產(chǎn)生的信號(hào)歸零。再檢拾故障導(dǎo)線相應(yīng) 的檢得信號(hào)，根據(jù)檢得指示燈發(fā)出的信號(hào)可確定故障點(diǎn)。操作時(shí)傳感器以斷路傳感器的導(dǎo) 體側(cè)面或短路傳感器氣隙位置在電纜絕緣層外巡游?，F(xiàn)對(duì)斷路傳感器和短路傳感器的應(yīng)用具體描述如下1、如圖3所示，一電纜Wl中有一相導(dǎo)線斷路。在電纜一端，將已知斷路的導(dǎo)線Al 端點(diǎn)接入交流電源相線，另兩相導(dǎo)線bi、CI線端連接后接入零線m ；在電纜另一端，將三相 導(dǎo)線連接為三相連接點(diǎn)Ml。此時(shí)，有斷路故障的導(dǎo)線在連接電源的部分周圍會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交 流電場(chǎng)，而其他相及有斷路故障的導(dǎo)線的另一部分因接在零線上則無電場(chǎng)產(chǎn)生。將一金屬 片連接一導(dǎo)線構(gòu)成的斷路傳感器Sl以金屬片平面靠近導(dǎo)線時(shí)，該斷路傳感器便和斷路的 導(dǎo)線連接電源的一段形成一個(gè)電容器，金屬片相當(dāng)于電容器的一個(gè)電極，導(dǎo)線相當(dāng)于電容 器的另一個(gè)電極，電纜絕緣層4及空氣相當(dāng)于電容器的絕緣介質(zhì)。導(dǎo)線也就是說斷路傳感 器在斷路導(dǎo)線接入電源的一段上可感應(yīng)產(chǎn)生出一個(gè)對(duì)零線的交流電壓信號(hào)，而在其他部分 則不會(huì)產(chǎn)生電壓信號(hào)。該感應(yīng)產(chǎn)生的交流電壓信號(hào)經(jīng)選頻器選取工頻部分，并將這一工頻 電壓信號(hào)經(jīng)放大電路兩級(jí)放大，再經(jīng)整流濾波器后得到一直流電壓信號(hào)為檢得電位輸入到 比較器。比較器的兩個(gè)輸入端中一個(gè)輸入源自傳感器的檢得電位，另一個(gè)與可調(diào)電阻連接 輸入標(biāo)準(zhǔn)電位。該標(biāo)準(zhǔn)電位是可調(diào)電阻與比較器輸入端之間連接點(diǎn)的電位，是當(dāng)傳感器不 放置在故障電纜附近時(shí)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻使比較器輸出電位為零時(shí)的電位。當(dāng)比較器輸入的檢 得電位高于標(biāo)準(zhǔn)電位時(shí)，比較器輸出高電平，報(bào)警電路指令繼電器吸合，檢得指示燈亮，表 示斷路傳感器所在線路在斷點(diǎn)前。當(dāng)斷路傳感器越過斷路點(diǎn)后，被測(cè)線路上只有零電位，則 斷路傳感器無感應(yīng)電壓信號(hào)，比較器輸入的檢得電位低于標(biāo)準(zhǔn)電位，比較器輸出低電平，報(bào) 警電路指令繼電器釋放，檢得指示燈滅(同時(shí)校零指示燈亮起)。即，斷路傳感器沿該電纜 附近移動(dòng)時(shí)，發(fā)生檢得指示燈狀態(tài)從亮到滅變化的位置，便是斷路故障點(diǎn)Br的位置。在查 尋斷路點(diǎn)時(shí)通過手指觸摸而使其通過人體接地，將m零電位送入電路公共端，確保傳感器檢得信號(hào)與電路公共端形成電位差。 2、如圖4所示，一電纜W2存在短路故障。已知兩相導(dǎo)線A2、B2短路，則把相電壓 經(jīng)一負(fù)載電阻Rc施加在該兩導(dǎo)線A2、B2上，即在電纜一端將該兩相導(dǎo)線的線端之一經(jīng)一負(fù) 載電阻Rc連接交流電源相線，另一線端連接零線N2 (圖中以線A2接零線，B2經(jīng)負(fù)載電阻接 電源相線)。這時(shí)，兩導(dǎo)線經(jīng)短路故障點(diǎn)構(gòu)成一往復(fù)的通電導(dǎo)線，這段電纜周圍將產(chǎn)生一個(gè) 交變磁場(chǎng)。當(dāng)短路傳感器中的鐵芯氣隙G位置靠近帶有交變磁場(chǎng)的電纜時(shí)，會(huì)在鐵芯2中 形成交變磁路從而在繞組3中產(chǎn)生一個(gè)交流電壓。與上例同，此電壓信號(hào)經(jīng)選頻器、放大電 路、整流濾波器后輸入到比較器。當(dāng)輸入比較器的檢得電位高于標(biāo)準(zhǔn)電位時(shí)，比較器輸出高 電平，檢得指示燈亮。當(dāng)短路傳感器沿被測(cè)電纜絕緣層5外移動(dòng)越過短路故障點(diǎn)Sh時(shí)，由 于被測(cè)線路中沒有電流，短路傳感器便不會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生電壓信號(hào)，輸入比較器的檢得電位低 于其標(biāo)準(zhǔn)電位，比較器輸出低電平，檢得指示燈滅(同時(shí)表示被測(cè)線路無電流的校零指示 燈亮起)。檢得指示燈從亮到滅的交替時(shí)，短路傳感器所處的電纜位置就是電纜短路故障點(diǎn) 位置。
權(quán)利要求一種多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，由故障信號(hào)傳感器、信號(hào)放大電路、和報(bào)警電路構(gòu)成，其特征是信號(hào)放大電路的輸入端經(jīng)選頻器連接故障信號(hào)傳感器，放大電路與報(bào)警電路之間還連接有整流濾波器和比較器；所說故障信號(hào)傳感器有兩個(gè)，分別是斷路傳感器和短路傳感器，它們經(jīng)切換開關(guān)連接在選頻器輸入端上；其中斷路傳感器是一導(dǎo)體，導(dǎo)體經(jīng)一導(dǎo)線連接在切換開關(guān)的一個(gè)導(dǎo)通位上，導(dǎo)體側(cè)面是探測(cè)頭；短路傳感器是有氣隙的環(huán)形鐵芯及鐵芯上的繞組，繞組連接在切換開關(guān)的另一個(gè)導(dǎo)通位上，氣隙位置是探測(cè)頭；比較器中的標(biāo)準(zhǔn)電位輸入端經(jīng)一可調(diào)電阻連接在電源上，可調(diào)電阻在使用時(shí)的阻值是使傳感器探測(cè)接地的導(dǎo)線時(shí)比較器兩個(gè)輸入端的電位相等。
2.如權(quán)利要求1所述的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，其特征是直流電源經(jīng)電源開關(guān)為整機(jī) 提供工作電源，電源負(fù)極作為整機(jī)電路公共端，且電路公共端連接有導(dǎo)電觸摸片；斷路傳感 器導(dǎo)體經(jīng)一導(dǎo)線與切換開關(guān)中的一個(gè)靜觸頭連接，短路傳感器中繞組的一端與切換開關(guān)的 另一個(gè)靜觸頭連接，繞組的另一端連接電路公共端；切換開關(guān)動(dòng)觸頭與選頻器輸入端連接； 選頻器輸出端與第一級(jí)放大器輸入端連接，第一級(jí)放大器輸出端與第二級(jí)放大器輸入端連 接，第二級(jí)放大器輸出端與整流濾波器輸入端連接，第一、二級(jí)放大器構(gòu)成放大電路；整流 濾波器輸出端與比較器檢得電位輸入端連接；有可調(diào)電阻兩端分別接電源正負(fù)極，調(diào)節(jié)端 接至比較器標(biāo)準(zhǔn)電壓輸入端；比較器輸出端接報(bào)警電路控制信號(hào)輸入端；報(bào)警電路中有繼 電器、檢得指示燈和校零指示燈，兩指示燈都為發(fā)光二極管，正極分別經(jīng)繼電器不同常態(tài)的 觸點(diǎn)和降壓電阻后連接在電源正極上，負(fù)極都連接電源負(fù)極。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，其特征是其中短路傳感器是有氣 隙的環(huán)形鐵芯上安裝繞組形成的電感裝置，該電感裝置安裝在起電磁波屏蔽作用的金屬殼 體內(nèi)，金屬殼體在環(huán)形鐵芯有氣隙處開口
4.如權(quán)利要求2所述的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，其特征是繼電器線包直接連接在比較 器輸出端和電源正負(fù)極之間。
5.如權(quán)利要求2所述的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，其特征是繼電器線包與一電子開關(guān)串 聯(lián)連接在電源正負(fù)極之間，電子開關(guān)的觸發(fā)端連接在比較器輸出端上。
6.如權(quán)利要求5所述的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，其特征是所說電子開關(guān)是開關(guān)三極 管，其基極連接比較器輸出端，基極輸入高電平時(shí)開關(guān)三極管導(dǎo)通，輸入低電平時(shí)開關(guān)三極 管截止。
7.如權(quán)利要求2或4或5或6所述的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，其特征是檢得指示燈經(jīng) 繼電器的常開觸點(diǎn)與電源連接，校零指示燈經(jīng)繼電器的常閉觸點(diǎn)與電源連接。專利摘要本實(shí)用新型提供的多芯電纜故障點(diǎn)查尋器，由故障信號(hào)傳感器、選頻器、信號(hào)放大電路[III]、整流濾波器[IV]、比較器[V]和報(bào)警電路[VI]構(gòu)成，所說故障信號(hào)傳感器是分別經(jīng)切換開關(guān)[K]連接在選頻器[II]輸入端上的斷路傳感器[S1]和短路傳感器[S2]，其中斷路傳感器是一導(dǎo)體，導(dǎo)體經(jīng)一導(dǎo)線連接在切換開關(guān)的一個(gè)導(dǎo)通位上，導(dǎo)體側(cè)面是探測(cè)頭；短路傳感器是有氣隙的環(huán)形鐵芯及鐵芯上的繞組，繞組連接在切換開關(guān)的另一個(gè)導(dǎo)通位上，氣隙位置是探測(cè)頭。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無須專門的信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)收發(fā)裝置，可降低成本、提高工作效率。
文檔編號(hào)G01R31/02GK201724999SQ20102028266
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者王衛(wèi)民 申請(qǐng)人:王衛(wèi)民