海纜三維探測器的製作方法
2023-05-08 10:28:36 1
專利名稱：海纜三維探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於電纜故障的探測儀器，更具體地說它是一種海纜三維探測器。
背景技術：
海底電纜埋設後，一旦故障，維修較為困難，特別是故障點的準確定位，成了維修海纜的關鍵問題。經檢索專利號為91229296.2的電纜障礙探測儀，其基本構成和原理為由振蕩器和接收器兩部分組成，振蕩器由晶振源經分頻放大產生超低頻探測信號，送電纜障礙線；接收器沿電纜探測，信號被精確選頻，高倍率放大後，由其幅度變化來確定障礙部位。但該儀器不能適用於海纜的障礙修復，僅能適用於陸地電纜修復工作，特別是水深較深且埋深較深的海纜斷點探測對電纜障礙探測器提出了更高的要求。
發明內容
本實用新型的目的在於克服上述現有技術的不足之處而提供一種海纜三維探測器。它體積小、重量輕，方便潛水員感知信號的變化。
其基本原理是利用有源探測法，即在海底電纜內注入超低頻信號後，用傳感器(磁棒)、檢測設備，檢測海纜周圍的磁場信號並以適當的方式讓潛水員感知，從中可判斷出海纜的準確路由和故障點的位置，並能使潛水員在水底下操作使用，能準確找到故障點位置的儀器。
本實用新型的目的是通過如下措施來達到的海纜三維探測器，它包括機殼1、傳感器2、電路板3、密封蓋5，所述機殼1為方形機箱、機殼1內固定有安裝架4，傳感器2、電路板3固定在安裝架4上；所述傳感器2、電路板3通過導線連接，臍帶電纜6固定在機殼側端，臍帶電纜6連接外接電源，密閉蓋5固定機殼1的上端；所述機殼1上端固定有手柄7；所述密閉蓋5下有指示燈面板8，所述指示燈面板8與電路板3電連接。
在上述技術方案中，所述電路板3由小信號放大電路9、次級可變增益放大電路10、濾波電路11、整流電路12、數據採集及處理電路13組成；所述電路板3上的小信號放大電路9依次與次級可變增益放大電路10、濾波電路11、整流電路12、數據採集及處理電路13電連接。
在上述技術方案中，所述指示燈面板8是與電路板3上的數據採集及處理電路13連接。
本實用新型海纜三維探測器具有如下優點結構合理、體積小、重量輕，便於潛水員攜帶(潛水員手握手柄即可)，潛水員可在水底根據多種信號(指示燈面板上的指示燈顯示)方便地調整探測器的指向，同時根據接受信號的強弱來移動自己的位置，從而快捷地定位出海纜的位置。另外，水下的信號也可以通過臍帶電纜傳到水上進行處理。
圖1為本實用新型海纜三維探測器的結構示意圖；圖2為本實用新型海纜三維探測器的俯視圖；圖3為本實用新型海纜三維探測器電路板結構框圖；圖4為本實用新型海纜三維探測器電路板部分電路的電路圖；圖5為本實用新型海纜三維探測器電路板的數據採樣及處理電路的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的實施情況但它們並不構成對本實用新型的限制。
從附圖可知本實用新型海纜三維探測器，它包括機殼1、傳感器2、電路板3、密封蓋5，所述機殼1為方形機箱、機殼1內固定有安裝架4，傳感器2、電路板3固定在安裝架4上；所述傳感器2、電路板3通過導線連接，臍帶電纜6固定在機殼側端，臍帶電纜6連接外接電源，密閉蓋5固定機殼1的上端；所述機殼1上端固定有手柄7；所述密閉蓋5下有指示燈面板8，所述指示燈面板8與電路板3電連接。所述電路板3由小信號放大電路9、次級可變增益放大電路10、濾波電路11、整流電路12、數據採集及處理電路13組成；所述電路板3上的小信號放大電路9依次與次級可變增益放大電路10、濾波電路11、整流電路12、數據採集及處理電路13電連接。所述指示燈面板8與電路板3上的數據採集及處理電路13連接。
在本實用新型中傳感器為一圓柱形磁棒，用來接收來自線纜輻射的低頻信號，該磁棒周圍分層密繞Φ0.35mm的漆包線，線圈匝數為10000。中心填充矽鋼片，在線圈兩端並接10μF的電容；靈敏度高，信號選擇性好，中心頻率為377Hz，且有較好的方向性。
電路板尺寸小，功能全，抗幹擾能力強。經合理設計和精心布線，多級放大選頻、檢波、信號轉換和信號顯示等多種功能的電路整合在面積十分有限的電路板上，滿足了尺寸和功能要求。電路部分主要由以下幾個部分組成。
1.小信號放大電路。
其作用是對四路傳感器上的小信號進行選通放大，放大器本身引入的噪聲要小，並且其中兩路的增益要完全相同。
2.次級可變增益放大電路。
其作用是放大信號，並進行50Hz陷波。50Hz的市電信號通常比有用信號強得多，能對探測器產生較大的幹擾，因此必須對其進行陷波。同時為了適應不同的探測範圍，也有必要對放大器的增益進行調整。
為減小體積，提高電路靈活性和穩定性，採用了Maxim公司的模擬集成濾波器Max267，單片機AT89C2051對Max267進行編程，放大、濾波集於一身，使用靈活。設置參數如下中心頻率25Hz，放大量30dB。放大濾波器的帶寬為2Hz；濾波器的100KHz的參考工作頻率由AT89C2051單片機提供。電壓放大電路，經Maxim267輸出的信號還需進一步放大，為簡化電路，採用電壓負反饋運算放大電路來實現，電壓放大運放採用低漂移特性的LF421度集成運放，放大器的電壓增高為V0＝Rf/Rl≈10。
3.濾波電路。
其作用是放大信號，並進行濾波。為減小體積，提高電路靈活性和穩定性，採用了Maxim公司的模擬集成濾波器Max267，單片機AT89C2051對Max267進行編程，放大、濾波集於一身，使用靈活。設置參數如下中心頻率377Hz，放大量30dB。放大濾波器的帶寬為10Hz；濾波器的100KHz的參考工作頻率由AT89C2051單片機提供。
其電路的作用是將檢波後的直流信號變換成驅動若干個發光二極體的電流信號，並使點亮的發光管的數量與輸入信號的電壓成正比。
4.整流電路。
其作用是將濾波器的信號整成半波信號，再將其送入AD轉換電路進行採樣轉換成數位訊號。
5.數據採樣及處理電路。
其主要功用是將模擬信號轉換成數位訊號，再由單片機編程對其進行處理，並將計算所得結果輸出用於驅動指示燈。
需要說明的是上述電路板上的各電路均為現有技術。
本實用新型線海纜三維探測器的工作原理為海纜輻射的低頻信號被磁棒接收後，進入前置放大電路放大。首先通過50Hz的陷波電路濾掉較強的市電幹擾信號進入主放大電路，再進入濾波電路。濾波電路中心頻率377Hz，放大量30dB。放大濾波器的帶寬為10Hz；濾波器的100KHz的參考工作頻率由AT89C2051單片機提供。單片機AT89C2051將事先編制好並寫入其程序存貯器的程序控制其工作。首先，向濾波器中寫入數據並起動濾波器開始工作並監視整個全放電路的工作，同時，供給濾波器工作頻率。濾波後信號經電壓負反饋運算放大電路放大，就處理為377Hz的交流信號。下一步，377Hz的交流信號通過整流電路處理為377Hz的半波信號。然後，377Hz的半波信號進入數據採樣及處理電路，轉換成數位訊號，並由單片機處理後驅動二極體發光，其中兩路信號的強度和燈的亮度成正比，另外兩路信號經比較大小後驅動機殼兩端的大二極體，從而方便潛水員的水下作業，提高故障探測的速度和精度。
需要說明的是對於所屬領域的技術人員來說，在不改變本實用新型原理的前提下還可以對本實用新型做出若干的改變或變形，這同樣屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.海纜三維探測器，其特徵在於它包括機殼(1)、傳感器(2)、電路板(3)、密封蓋(5)，所述機殼(1)為方形塑料機箱、機殼(1)內固定有安裝架(4)，傳感器(2)、電路板(3)固定在安裝架(4)上；所述傳感器(2)、電路板(3)通過導線連接，臍帶電纜(6)固定在機殼側端，臍帶電纜(6)連接外接電源，密閉蓋(5)固定機殼(1)的上端；機殼(1)上端固定有手柄(7)；所述密閉蓋(5)下有指示燈面板(8)，所述指示燈面板(8)與電路板(3)電連接。
2.根據權利要求1所述的海纜三維探測器，其特徵在於所述電路板(3)由小信號放大電路(9)、次級可變增益放大電路(10)、濾波電路(11)、整流電路(12)、數據採集及處理電路(13)組成；所述電路板(3)上的小信號放大電路(9)依次與次級可變增益放大電路(10)、濾波電路(11)、整流電路(12)、數據採集及處理電路(13)電連接。
3.根據權利要求1所述的海纜三維探測器，其特徵在於所述指示燈面板(8)是與電路板(3)上的數據採集及處理電路(13)連接。
專利摘要海纜三維探測器，它包括機殼(1)、傳感器(2)、電路板(3)、密封蓋(5)，機殼(1)內固定有安裝架(4)，傳感器(2)、電路板(3)固定在安裝架(4)上；臍帶電纜(6)固定在機殼側端，臍帶電纜(6)連接外接電源；機殼(1)上端固定有手柄(7)；所述指示燈面板(8)與電路板(3)電連接。本實用新型結構合理、體積小、重量輕，便於潛水員攜帶，並根據接受信號的強弱來移動自己的位置，從而快捷的定位出海纜的位置。
文檔編號G01V3/08GK2775670SQ20052009545
公開日2006年4月26日 申請日期2005年3月10日 優先權日2005年3月10日
發明者趙四新, 周學軍, 王興東, 李海林, 田培根, 張世秀, 左明久 申請人:中國人民解放軍海纜通信技術研究中心