專利名稱：五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣及其探測方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種新型結(jié)構(gòu)的海纜探測天線陣，能夠根據(jù)不同的現(xiàn)場實際測量情況，實時方便的測量海纜的路由及埋深，為一種五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，海纜，包括海底電纜和海底光 纜，已成為跨海通信的主要手段，在全球范圍內(nèi)的廣泛使用，目前，全世界已有幾十萬公里的海纜。自海纜大量應用以來，由于各種原因，包括人為和自然因素，海纜通信線路存在諸多安全問題。一方面因自然災害造成的損害，另一方面，各類海上工程項目在海底光纜路由附近施工，直接危及海光纜的安全。為了防止和避免對光纜造成損害，影響光纜通信，就需要對海纜的路由以及埋設深度準確的探測。同時這也為以后的維護與修理工作帶來便利。因此對海纜路由與埋深探測的研究有重要的理論意義和實際意義。交流磁場探測法作為一種探測技術(shù)，在海纜路由與埋深探測方面應用較廣。啞點法與峰值法都是基于交流磁場探測法用來測量海纜的路由及埋深。但是這些傳統(tǒng)方法由于傳感器單一，探頭線圈需要在海纜左右來回移動來找到峰值點或者啞點來確定海纜的位置和走向，容易造成誤判，且所要求的參數(shù)多，包括海纜的埋深、偏距和偏角，而適用的計算方程少，需要多次不同點的測量，導致測量的準確度不夠高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提高海纜路由及埋深測量的準確度，能根據(jù)不同的測量現(xiàn)場實際情況，達到最佳的測量效果，更加靈活方便。本發(fā)明的技術(shù)方案為五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣，包括天線陣列和數(shù)據(jù)傳輸模塊，天線陣列的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊由有線方式傳輸?shù)缴衔粰C；所述天線陣列包括五根探棒和一個正方形框架，每根探棒上繞有線圈，探棒采用磁性材料，構(gòu)成電感式探棒，探棒之間無數(shù)據(jù)連接，其中四個探棒分別固定在正方形框架的四條邊上，且以所在邊為其軸線方向，所述四個探棒始終位于所在邊的中間位置，第五個探棒設置于所述正方形中心，且與另四個探棒所在平面，即正方形所在的平面垂直，所述正方形邊長可調(diào)節(jié)，實現(xiàn)調(diào)節(jié)中心探棒到其余探棒的距離。數(shù)據(jù)傳輸模塊包括RS-232總線，電流環(huán)串行接口和數(shù)據(jù)采集盒，上位機控制數(shù)據(jù)的米集和傳輸。上述五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣的探測方法，天線陣列設置在船上或者水下電子倉中，所述正方形框架的平面平行于海平面，天線陣列的各探棒通過電纜連接至數(shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊連接上位機，海纜中的交流電向外傳播電磁波，處于電磁場中的各探棒上的線圈產(chǎn)生感應電動勢，天線陣列隨船或水下電子倉移動，在移動過程中實時將感應電動勢數(shù)據(jù)傳輸至上位機；探測時，操作人員通過上位機發(fā)送指令控制數(shù)據(jù)傳輸模塊開始采集探棒上感應電動勢的數(shù)據(jù)，設定測量時間間隔，每一個時間間隔的數(shù)據(jù)對應一個測量點i，i = 1,2,3……，比較測量點對應的正方形框架四條邊上相對兩邊的兩根探棒測得的感應電動勢的絕對值，選取比較結(jié)果較小的兩根探棒分別編號為1，2，另兩個探棒編號為3，4，中心豎直探棒編號為5，測量過程中，比較測量點i+Ι的編號I 一 4的探棒的感應電動勢變化趨勢與測量點i的編號I 一 4探棒的感應電動勢變化趨勢，若變化趨勢相同測量點i + I的天線陣列的投影位于海纜的一側(cè)，若變化趨勢不同則測量點i+Ι的天線陣列的投影覆蓋在海纜上，對于后一種情況，再比較測量點i+Ι的編號1、3和編號2、4這兩組探棒的感應電動勢變化趨勢與測量點i的編號1、3和編號2、4兩組探棒的感應電動勢變化趨勢，若有一組探棒的變化趨勢相同則屬于天線陣列的投影覆蓋在海纜上的情形一，若沒有一組探棒的變化趨勢相同則屬于天線陣列的投影覆蓋在海纜上的情形二 ；根據(jù)下面的公式計算天線陣列與海纜的夾角Θ、天線陣列中心探棒在海底的垂直投影到海纜的垂直距離X，和埋深hQ 當天線陣列的投影位于海纜的一側(cè)時
權(quán)利要求
1.五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣，其特征是包括天線陣列和數(shù)據(jù)傳輸模塊，天線陣列的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊由有線方式傳輸?shù)缴衔粰C； 所述天線陣列包括五根探棒和ー個正方形框架，每根探棒上繞有線圈，探棒采用磁性材料，構(gòu)成電感式探棒，探棒之間無數(shù)據(jù)連接，其中四個探棒分別固定在正方形框架的四條邊上，且以所在邊為其軸線方向，所述四個探棒始終位于所在邊的中間位置，第五個探棒設置于所述正方形中心，且與另四個探棒所在平面，即正方形所在的平面垂直，所述正方形邊長可調(diào)節(jié)，實現(xiàn)調(diào)節(jié)中心探棒到其余探棒的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣，其特征是數(shù)據(jù)傳輸模塊包括RS-232總線，電流環(huán)串行接口和數(shù)據(jù)采集盒，上位機控制數(shù)據(jù)的采集和傳輸。
3.權(quán)利要求I或2所述的五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣的探測方法，其特征是天線陣列設置在船上或者水下電子倉中，所述正方形框架的平面平行于海平面，天線陣列的各探棒通過電纜連接至數(shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊連接上位機， 海纜中的交流電向外傳播電磁波，處于電磁場中的各探棒上的線圈產(chǎn)生感應電動勢，天線陣列隨船或水下電子倉移動，在移動過程中實時將感應電動勢數(shù)據(jù)傳輸至上位機；探測時，操作人員通過上位機發(fā)送指令控制數(shù)據(jù)傳輸模塊開始采集探棒上感應電動勢的數(shù)據(jù)，設定測量時間間隔，每ー個時間間隔的數(shù)據(jù)對應一個測量點i，i = 1,2,3……，比較測量點對應的正方形框架四條邊上相對兩邊的兩根探棒測得的感應電動勢的絕對值，選取比較結(jié)果較小的兩根探棒分別編號為1，2，另兩個探棒編號為3，4，中心豎直探棒編號為5，測量過程中，比較測量點i+Ι的編號I 一 4的探棒的感應電動勢變化趨勢與測量點i的編號I 一 4探棒的感應電動勢變化趨勢，若變化趨勢相同測量點i + I的天線陣列的投影位于海纜的ー側(cè)，若變化趨勢不同則測量點i+Ι的天線陣列的投影覆蓋在海纜上，對于后ー種情況，再比較測量點i+Ι的編號1、3和編號2、4這兩組探棒的感應電動勢變化趨勢與測量點i的編號1、3和編號2、4兩組探棒的感應電動勢變化趨勢，若有一組探棒的變化趨勢相同則屬于天線陣列的投影覆蓋在海纜上的情形一，若沒有一組探棒的變化趨勢相同則屬于天線陣列的投影覆蓋在海纜上的情形ニ ；根據(jù)下面的公式計算天線陣列與海纜的夾角Θ、天線陣列中心探棒在海底的垂直投影到海纜的垂直距離X，和埋深hQ 當天線陣列的投影位于海纜的ー側(cè)時
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣的探測方法，其特征是采集探棒上感應電動勢時，對姆一個測量點對應的測量時間間隔內(nèi)的感應電動勢波形，取姆根探棒感應電動勢波形圖的穩(wěn)定平均值，做為該測量點的測量數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣的探測方法，其特征是測量中，在天線陣列位置不變的情況下，通過調(diào)整天線陣列中正方形邊框的邊長，調(diào)整天線陣列中正方形邊框上四個探棒與海纜的距離，進而調(diào)節(jié)各探棒的感應電動勢大小，便于計算海纜的埋深、偏角和偏距的值。
全文摘要
五棒式邊長可調(diào)型海纜探測天線陣及其探測方法，包括天線陣列和數(shù)據(jù)傳輸模塊，天線陣列的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊由有線的方式傳輸?shù)缴衔粰C。本結(jié)構(gòu)的天線陣列，能根據(jù)不同的現(xiàn)場實際測量情況，調(diào)節(jié)陣列的邊長使測量結(jié)果最佳化。測量時每一個測量點可以得到一組海纜的埋深、偏角和偏距的值，根據(jù)測量得到偏距和偏角配合GPS定位將海纜的具體位置用曲線畫出來，得到海纜的埋深及路由，比傳統(tǒng)方法的準確度提高很多，測量效率高，并且易于安裝。
文檔編號G01V3/11GK102854536SQ20121036924
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者趙四新, 曾捷, 黃金源, 周鵬, 梁大開, 趙亞棟, 章曉燕 申請人:南京丹海電子科技有限公司