[發(fā)明專利]電纜路徑檢測(cè)多頻發(fā)射系統(tǒng)及方法、電纜路徑檢測(cè)儀器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710875457.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107765316B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 米建偉;王小龍;劉倩;段學(xué)超;梁軍科;汪輝;梁圓圓;梁小剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V3/10
• 分類號(hào): G01V3/10
• 代理公司: 西安長(zhǎng)和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發(fā)明屬于電纜路徑檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種電纜路徑檢測(cè)多頻發(fā)射系統(tǒng)及方法、電纜路徑檢測(cè)儀器，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)頻率信號(hào)的發(fā)射；諧振發(fā)射線圈內(nèi)部增加源級(jí)線圈，利用諧振發(fā)射線圈和源級(jí)線圈之間的耦合關(guān)系實(shí)現(xiàn)電流的逐級(jí)放大；每個(gè)諧振發(fā)射模塊都是由電感線圈和電容構(gòu)成的諧振腔，不同電感量和電容量對(duì)應(yīng)不同的諧振頻率，在源級(jí)線圈發(fā)射多頻信號(hào)時(shí)，不同諧振發(fā)射線圈會(huì)工作在相應(yīng)的諧振頻率下，實(shí)現(xiàn)諧振點(diǎn)頻率信號(hào)的發(fā)射；多個(gè)諧振線圈發(fā)射的多個(gè)頻率信號(hào)在空間矢量相加，實(shí)現(xiàn)多個(gè)頻率信號(hào)磁場(chǎng)在空間的傳播。本發(fā)明適用多種現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜情況，選擇信號(hào)頻率時(shí)無(wú)須調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器，效率大大提高；可以在不接觸電纜或者電纜正在運(yùn)行時(shí)對(duì)電纜進(jìn)行檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電纜路徑檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電纜路徑檢測(cè)多頻發(fā)射系統(tǒng)及方法、電纜路徑檢測(cè)儀器。

背景技術(shù)

我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)目前大量采用電力電纜輸配電線路，但隨著社會(huì)發(fā)展、電網(wǎng)改造、電纜搬遷和故障電纜修復(fù)，原有的地貌和地下電纜都有了很大變化，原有的圖紙已經(jīng)不能正確反映電纜的敷設(shè)路徑和埋深，電纜路徑的探測(cè)與電纜的鑒別成為電纜維護(hù)工作中極其重要的一環(huán)。如果無(wú)法明確電纜路徑，將增加工程施工時(shí)損傷供電電纜事故的發(fā)生率；不知道電纜具體走向，就無(wú)法對(duì)電纜的故障點(diǎn)進(jìn)行查找，影響了搶修的速度和恢復(fù)供電的時(shí)間。因此，智能電纜路徑探測(cè)系統(tǒng)的研制具有十分重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。電纜路徑檢測(cè)儀信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)在電纜路徑的檢測(cè)中非常重要，選擇不同頻率的發(fā)射信號(hào)對(duì)探測(cè)的效果有很大影響。發(fā)射機(jī)發(fā)射的頻率較高時(shí)，對(duì)管線接頭有絕緣層的鐵管有較好的探測(cè)效果，但信號(hào)衰減較快，傳播距離較近，且容易感應(yīng)到相鄰管線上，對(duì)區(qū)分相鄰管線不利；相反，發(fā)射機(jī)發(fā)射的頻率較低時(shí)，信號(hào)衰減慢，探測(cè)距離大，且不易感應(yīng)到相鄰管線上，對(duì)區(qū)分相鄰管線有利，但當(dāng)管線導(dǎo)電性差或接頭有絕緣層時(shí)，信號(hào)不易傳遞，效果較差。由于微處理器性能的限制，早期的電纜路徑檢測(cè)儀器主要停留在單一頻率的探測(cè)上。傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)射單元由晶體振蕩器、調(diào)制電路和發(fā)射輸出等部分組成，《頻率可選的地下金屬管線探測(cè)儀發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)》所述的傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)射單元電路，發(fā)射單元設(shè)計(jì)方式是繞制發(fā)射線圈，根據(jù)儀器工作頻率選定匹配電容，以諧振的方式發(fā)射電磁波，一次只能完成一個(gè)固定頻率的測(cè)量。并且還需要單片機(jī)來(lái)控制繼電器來(lái)選通對(duì)應(yīng)的配諧電容，使發(fā)射線圈和配諧電容處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，單片機(jī)使相應(yīng)的繼電器常開(kāi)端吸合，使與常開(kāi)端相連的電容和發(fā)射線圈串連在一起形成串聯(lián)回路。單片機(jī)I/O口輸出電流太小，不能驅(qū)動(dòng)繼電器，所以需要加三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，加續(xù)流二極管來(lái)保護(hù)繼電器。如上分析所示，這種電纜路徑檢測(cè)發(fā)射系統(tǒng)電路復(fù)雜，并且一次只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)頻率的發(fā)射，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，管線所處的地質(zhì)環(huán)境各有差異，不清楚哪種頻率更適合目標(biāo)管線時(shí)，需要手動(dòng)多次切換發(fā)射頻率，操作繁瑣，效率低下。一種多頻陣列電測(cè)井諧振式發(fā)射系統(tǒng)，其主要用于獲取地層的電阻率或介電常數(shù)信息，進(jìn)而聯(lián)合其他地層參數(shù)用以計(jì)算判斷儲(chǔ)層的油氣飽和度和分布情況。該專利公布了一種多頻發(fā)射系統(tǒng)，采用分時(shí)發(fā)射多頻信號(hào)的方式。發(fā)射線圈系中的每個(gè)發(fā)射線圈依據(jù)對(duì)應(yīng)的發(fā)射頻率，輪流工作進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，線圈的切換通過(guò)高頻電控開(kāi)關(guān)組件控制選擇當(dāng)前工作的發(fā)射線圈，每個(gè)線圈發(fā)射一段時(shí)間，然后切換到其他線圈再繼續(xù)工作。以6種工作頻率為例，高頻電控開(kāi)關(guān)G1～G6控制發(fā)射線圈T1～T6和發(fā)射線圈對(duì)應(yīng)的匹配電容M1～M6，決定每一路發(fā)射線圈及匹配電容的工作狀態(tài)。G1～G6的開(kāi)通關(guān)斷狀態(tài)由FPGA主控單元的發(fā)射負(fù)載控制單元進(jìn)行控制，進(jìn)而控制當(dāng)前參與工作的發(fā)射線圈。每個(gè)線圈對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)射頻率，發(fā)射線圈工作在諧振狀態(tài)，作為諧振回路之一參與諧振，與匹配電容實(shí)現(xiàn)諧振狀態(tài)而工作。這種多頻發(fā)射系統(tǒng)雖然可以在同一操作時(shí)間內(nèi)工作在多個(gè)頻率狀態(tài)，并不是同一時(shí)刻發(fā)送多個(gè)頻率信號(hào)，而是通過(guò)編程控制輪流切換發(fā)射頻率，接收機(jī)也需要同步接收磁場(chǎng)信號(hào)，這樣操作實(shí)施起來(lái)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)控制信號(hào)時(shí)序要求高，不易實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是：目前的電纜路徑探測(cè)方法存在發(fā)射系統(tǒng)電路復(fù)雜，并且一次只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)頻率的發(fā)射，需要手動(dòng)多次切換發(fā)射頻率，操作繁瑣，效率低下；多頻發(fā)射系統(tǒng)同一時(shí)刻不能發(fā)送多個(gè)頻率信號(hào)，操作實(shí)施起來(lái)比較復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電纜路徑檢測(cè)多頻發(fā)射系統(tǒng)及方法、電纜路徑檢測(cè)儀器。