CN110346839B - 一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***及方法，属于地下金属探测领域，包括：发射电路、接收线圈、接收电路、信号调理电路、嵌入式处理器、拉盘引线、底盘引线和卡盘引线；发射电路用于为底盘或拉盘或卡盘提供脉冲激励电流源；接收线圈用于通过空间电磁场产生感应电动势；接收电路用于与接收线圈形成闭环通路；信号解调电路用于采集接收线圈产生的感应电动势；嵌入式处理器用于通过对比感应电动势波形与标准件的反馈波形，获取配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的埋深深度。本发明避免了传统的发射线圈与接收线圈之间产生感应电磁场，在接收线圈上产生一次感应电动势的情况，大大降低了检测误差。
Description
技术领域
本发明属于地下金属探测领域，更具体地，涉及一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***及方法。
背景技术
配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的施工和维护对杆塔的稳固起着重要作用，但是由于常年埋藏于地底，杆塔底盘、拉盘和卡盘中的钢筋结构很容易被土壤腐蚀，影响其机械性能。因此，为高效校验配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的施工质量，对配电网杆塔采取非开挖的无损探测具有重要意义。
配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘等部件通常由钢筋网和混泥土浇筑而成，含有金属成分，因此，在传统配电网地下杆塔检测过程中，常利用发射线圈和接收线圈进行无损检测。在发射线圈中通入脉冲电流源，由于发射线圈和接收线圈之间的耦合作用，发射线圈周围会产生一次电磁场并在接收线圈上产生一次感应电动势。同时杆塔底盘、拉盘和卡盘的地下钢筋在一次电磁作用下会产生感应涡流，并在接收线圈上产生二次感应电动势。由于二次感应电动势与杆塔底盘、拉盘和卡盘中地下钢筋网的分布有关，因此，通过分析接收线圈上采集到的二次感应电动势波形即可检测配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘是否按照要求埋设。
但是在实际应用中，上述方法存在以下问题：(1)接收线圈两端的采集信号不仅有二次感应电压，还混叠发射线圈与接收线圈之间互感作用产生的一次感应电压，且第一次感应电压幅值通常大于二次感应电压，干扰接收线圈两端的采集信号，导致探测误差较大；(2)由于配电网杆塔的金属拉线和内部钢筋结构距离地表更近，与发射线圈、接收线圈之间的耦合作用更明显，对二次感应电动势的影响占主导，导致从二次感应电场波形中将底盘、拉盘和卡盘分布信息分辨出来的难度较大；(3)二次感应电动势波形难以反映配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的钢筋尺寸、腐蚀程度等重要信息。因此，提高无损检测的精度，对实现配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘高效校验具有重大意义。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***及方法，旨在解决现有采用接收线圈和发射线圈检测配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘埋深时，接收线圈上不仅存在底盘、拉盘和卡盘感应的二次感应电动势还存在发射线圈感应的一次感应电动势导致检测误差较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***，包括：发射电路、接收线圈、接收电路、信号调理电路、嵌入式处理器、拉盘引线、底盘引线和卡盘引线；
发射电路通过底盘引线与底盘连接，或通过拉盘引线与拉盘连接，或通过卡盘引线与卡盘连接；接收线圈的输出端与接收电路的输入端连接；信号调理电路的输入端与接收电路的输出端连接；信号调理电路的输出端与嵌入式处理器的一输入端连接；
发射电路用于为底盘或拉盘或卡盘提供脉冲激励电流源；
接收线圈用于通过空间电磁场产生感应电动势；
接收电路用于与接收线圈形成闭环通路；
信号调理电路用于采集接收线圈产生的感应电动势；
嵌入式处理器用于通过对比感应电动势波形与标准件的反馈波形，获取配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的埋深深度。
优选地，一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***还包括：检测电路；
检测电路的输入端通过底盘引线与底盘连接，或通过拉盘引线与拉盘连接，或通过卡盘引线与卡盘连接；
检测电路的输出端与嵌入式处理器的另一输入端连接；
检测电路用于获取底盘引线端口之间的电压差和底盘引线中的电流，或拉盘引线端口之间的电压差和拉盘引线中的电流，或卡盘引线端口之间的电压差和卡盘引线中的电流；
嵌入式处理器还用于通过计算配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值，获取配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的腐蚀程度；
优选地，配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值之间的关系为：
其中，Vm(t)为底盘或拉盘或卡盘引线端口之间的电压差；i2(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线中的电流；L为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电感；R为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电阻；底盘引线端口之间的电压差、底盘引线中的电流、底盘的电感及底盘的电阻对应；拉盘引线端口之间的电压差、拉盘引线中的电流、拉盘的电感及拉盘的电阻对应；卡盘引线端口之间的电压差、卡盘引线中的电流、卡盘的电感及卡盘的电阻对应；
优选地，感应电动势为:
其中，V1(t)'为接收线圈两端的感应电动势；i1'(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线的关断电流；M1为检测杆塔底盘或拉盘或卡盘与接收线圈之间的等效互感。
优选地，检测电路包括：第一蓄电池、电压表、霍尔元件和第一电阻器；工作状态下第一蓄电池、霍尔元件、第一电阻器与配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘串联；电压表与底盘或拉盘或卡盘引线端口并联；第一蓄电池提供电源；第一电阻器用于调节检测电路的阻尼系数；电压表测量底盘或拉盘或卡盘引线端口之间的电压差；霍尔元件测量底盘或拉盘或卡盘引线中的电流。
优选地，发射电路包括：第二蓄电池、带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管、电容器、第二电阻器和二极管；第二蓄电池与带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联；第二电阻器与二极管串联后与电容器并联；
第二蓄电池用于提供电源能量；带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管用于控制施加脉冲激励的时间；电容器、第二电阻器和二极管用于在带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管关断后提供续流通路；
优选地，接收电路包括电位器，电位器与接收线圈串联，用于调节接收电路的阻尼系数，减小感应电动势波形振荡；
优选地，配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测***的检测方法，包括：
(1)在底盘或拉盘或卡盘上施加脉冲电流，获取空间感应电磁场；
(2)接收线圈在空间感应电磁场的作用下产生感应电动势；
(3)将感应电动势的波形与标准件的反馈波形作对比，获取配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的深埋情况；
配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测***的检测方法还包括：根据底盘引线端口之间的电压、底盘引线中的电流、拉盘引线端口之间的电压、拉盘引线中的电流、卡盘引线端口之间的电压和卡盘引线中的电流，计算配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值后，获取配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的腐蚀程度。
优选地，配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值之间的关系为：
其中，Vm(t)为底盘或拉盘或卡盘引线端口之间的电压差；i2(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线中的电流；L为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电感；R为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电阻；底盘引线端口之间的电压差、底盘引线中的电流、底盘的电感及底盘的电阻对应；拉盘引线端口之间的电压差、拉盘引线中的电流、拉盘的电感及拉盘的电阻对应；卡盘引线端口之间的电压差、卡盘引线中的电流、卡盘的电感及卡盘的电阻对应；
优选地，感应电动势为:
其中，V1(t)'为接收线圈两端的感应电动势；i1'(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线的关断电流；M1为检测杆塔底盘或拉盘或卡盘与接收线圈之间的等效互感。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下
有益效果：
(1)本发明通过底盘引线连接发射电路和底盘，通过拉盘引线连接发射电路和拉盘，并通过卡盘引线连接发射电路和卡盘，节省了发射线圈，发射电路直接向底盘或拉盘或卡盘提供脉冲激励电流，接收线圈与底盘或拉盘或卡盘之间产生空间电磁场，利用电磁感应原理，接收线圈产生感应电动势，避免了传统的发射线圈与接收线圈之间产生感应电磁场，在接收线圈上产生一次感应电动势的情况，本发明在接收线圈中获取感应电动势即可反映底盘、拉盘和卡盘的埋深情况。相比于现有的配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***采用发射线圈，本发明大大降低了检测误差。
(2)本发明采用在杆塔底盘、拉盘和卡盘的引线端口并联电压表，在电路中串联霍尔元件，第一蓄电池、电压表、霍尔元件和第一电阻器构成检测电路，可测量出底盘、拉盘和卡盘的电阻和电感，通过分析电阻和电感，可获知底盘、拉盘和卡盘的腐蚀程度。
(3)本发明在接收电路上设置有电位器在线调节接收电路的阻尼系数，减小了感应电动势波形的振荡，使得检测结构更为稳定。
(4)本发明提供的检测电路包括第一电阻器，用于调节检测电路中的阻尼系数，可使得测量的物理量准确度更高，物理量包括：底盘引线端口之间的电压差和底盘引线中的电流，或拉盘引线端口之间的电压差和拉盘引线中的电流，或卡盘引线端口之间的电压差和卡盘引线中的电流。
附图说明
图1是本发明提供的配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***示意图；
图2是本发明提供的接收线圈三维示意图；
图3是本发明提供的接收线圈xy平面俯视图；
图4是本发明提供的接收线圈xz平面剖面图；
图5是本发明提供的检测电路内部结构图；
图6是本发明提供的底盘、拉盘和卡盘的电阻对引线端口电压的影响示意图；
图7是本发明提供的底盘、拉盘和卡盘的电感对引线端口电压的影响示意图；
图8是本发明提供的发射电路内部结构图；
图9是本发明提供的接收电路内部结构图；
图10是本发明提供的不同埋深对感应电动势波形的影响示意图；
图11是本发明提供的不同埋深与感应电动势峰值的关系示意图；
图12是本发明提供的配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测方法的等效模型示意图；
标记说明：
1-底盘；2-拉盘；3-卡盘；4-底盘的埋深；5-拉盘的埋深；6-卡盘的埋深；7-拉盘引线；8-拉盘引线的一引出端口；9-拉盘引线的另一引出端口；10-发射电路；11-接收线圈；12-接收电路；13-信号调理电路；14-嵌入式处理器；15-接收线圈的进线端；16-接收线圈的出线端；17-检测电路；18-底盘引线的一引出端口；19-底盘引线的另一引出端口；20-卡盘引线的一引出端口；21-卡盘引线的另一引出端口；22-土壤；23-拉盘一焊接点；24-拉盘另一焊接点；25-脉冲电流；26-等效电感；27-感应电流；28-接收线圈的内径；29-接收线圈的外径；30-电流流进方向；31-电流流出方向；31-第一蓄电池；32-第一电阻器；33-拉盘引线两个引出端口间的电压表；34-霍尔元件；35-第二蓄电池；36-带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管；37-电容器；38-第二电阻器；39-二极管；40-电位器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***，包括：发射电路10、接收线圈11、接收电路12、信号调理电路13、嵌入式处理器14、拉盘引线7、底盘引线和卡盘引线；
拉盘引线7包括拉盘引线的一引出端口8和拉盘引线的另一引出端口9；接收线圈的进线端为15，接收线圈的出线端为16；底盘引线的一引出端口为18，底盘引线的另一引出端口为19；卡盘引线的一引出端口为20，卡盘引线的另一引出端口为21；22为土壤；拉盘一焊接点为23，拉盘的另一焊接点为24；
发射电路10通过底盘引线与底盘1连接，或通过拉盘引线7与拉盘2连接，或通过卡盘引线与卡盘3连接；接收线圈11的输出端与接收电路12的输入端连接；信号调理电路13的输入端与接收电路12的输出端连接；信号调理电路13的输出端与嵌入式处理器14的一输入端连接；
发射电路10用于为底盘1或拉盘2或卡盘3提供脉冲激励电流源；接收线圈11用于通过空间电磁场产生感应电动势；接收电路12用于与接收线圈11形成闭环通路；信号调理电路13用于采集接收线圈11产生的感应电动势；嵌入式处理器14用于通过对比感应电动势波形与标准件的反馈波形，获取配电网杆塔底盘1、拉盘2和卡盘3的埋深深度。
如图所示，配电网杆塔底盘1、拉盘2和卡盘3在初次施工时按要求在规定深度埋设，配电网底盘引线通过杆塔内部由底盘引线的一引出端口18和底盘引线的另一引出端口19引出地面，拉盘引线7通过拉盘内部由拉盘引线的一引出端口8和拉盘引线的另一引出端口9引出地面，卡盘引线通过杆塔内部由卡盘引线的一引出端口20和卡盘引线的另一引出端口21引出地面；
图2、图3和图4分别为接收线圈三维示意图、接收线圈xy平面俯视图以及接收线圈xz平面剖面图；28为接收线圈的内径，29为接收线圈的外径；30为进线端的电流流进方向，31为出线端的电流流出方向；接收线圈可根据不同的检测需求设计多匝多层结构，其匝数、层数和线径等参数均为影响配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘中的地下钢筋结构和接收线圈之间的等效互感，继而影响检测效果。
优选地，配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***还包括：检测电路17；
检测电路17的输入端通过底盘引线与底盘1连接，或通过拉盘引线7与拉盘2连接，或通过卡盘引线与卡盘3连接；
检测电路的输出端与嵌入式处理器的另一输入端连接；
检测电路17用于获取底盘引线端口之间的电压差和底盘引线中的电流，或拉盘引线端口之间的电压差和拉盘引线中的电流，或卡盘引线端口之间的电压差和卡盘引线中的电流；
优选地，检测电路包括：第一蓄电池31、电压表、霍尔元件34和第一电阻器32；工作状态下第一蓄电池31、霍尔元件34、第一电阻器32与配电网杆塔底盘1或拉盘2或卡盘3串联；电压表与底盘1或拉盘2或卡盘3引线端口并联；第一蓄电池31提供电源；第一电阻器32用于调节检测电路的阻尼系数；电压表测量底盘1或拉盘2或卡盘3引线端口之间的电压差；霍尔元件34测量底盘1或拉盘2或卡盘3引线中的电流；
嵌入式处理器14还用于通过计算配电网杆塔底盘1、拉盘2和卡盘3的电感和电阻值，获取配电网杆塔底盘1、拉盘2和卡盘3的腐蚀程度；
图5为检测电路内部结构图，以检测拉盘2的电感和电阻为例，介绍检测电路的工作原理，如图所示，第一蓄电池31和第一电阻器32通过拉盘引线的一引出端口8和拉盘引线的另一引出端口9与拉盘2串联，满足：
Vm(t)为拉盘引线端口之间的电压差；i2(t)为拉盘引线中的电流；L为配电网杆塔拉盘的电感；R为配电网杆塔拉盘的电阻；电压表33用于获得拉盘引线的一引出端口8和拉盘引线的另一引线端口9之间的电压差，霍尔元件34用于获得拉盘2引线中的电流；检测电路17的输出端与嵌入式处理器的另一输入端连接，将拉盘引线的一引线端口8和拉盘引线的另一引线端口9之间的电压差Vm(t)以及拉盘2引线中的电流i2(t)输入嵌入式处理器中，通过分析拉盘引线的一引线端口8和拉盘引线的另一引出端口9之间的电压差以及引线中的电流，即可获取拉盘2中的电阻值和电感，并以此判断腐蚀程度。同理，检测电路应用于底盘引线的一引线端口18和底盘引线的另一引出端口19时可获取底盘1的埋深，应用于卡盘引线的一引线端口20和卡盘引线的另一引出端口21时可获取卡盘3的埋深；换言之，配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值均满足以下关系式：
其中，Vm(t)为底盘或拉盘或卡盘引线端口之间的电压差；i2(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线中的电流；L为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电感；R为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电阻；底盘引线端口之间的电压差、底盘引线中的电流、底盘的电感与底盘的电阻对应；拉盘引线端口之间的电压差、拉盘引线中的电流、拉盘的电感与拉盘的电阻对应；卡盘引线端口之间的电压差、卡盘引线中的电流、卡盘的电感与卡盘的电阻对应；
图6为配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感对对应引线端口之间电压波形的影响，从图6可知，随着底盘或拉盘或卡盘的电感值的增加，对应底盘或拉盘或卡盘的引线端口之间的电压波形变宽，且采集波形的负峰绝对值越来越大；
图7为配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电阻对对应引线端口之间电压波形的影响，从图7可知，随着底盘或拉盘或卡盘的电阻值的增加，对应底盘或拉盘或卡盘的引线端口之间的电压波形不变，但采集波形的负峰绝对值越来越小；
优选地，发射电路包括：第二蓄电池35、带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管36、电容器37、第二电阻器38和二极管39；第二蓄电池35与带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管36串联；第二电阻器38与二极管39串联后与电容器37并联；
第二蓄电池35用于提供电源能量；带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管36用于控制施加脉冲激励的时间；电容器37、第二电阻器38和二极管39用于在带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管36关断后提供续流通路；
图8为发射电路内部结构图，以拉盘2内拉盘引线7通电情况为例讲述发射电路的设计原理，第二蓄电池35提供能量，在t0时刻导通导通带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管36，拉盘引线7的配电网杆塔拉盘2与第二蓄电池35形成通路，拉盘引线电流从零开始增大，到最大值后维持一段平顶；t1时刻带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管36断开，拉盘引线7的配电网杆塔拉盘2与第二电阻器38和二极管39形成续流回路并对电容器37反向充电，由于电容器37的电容值较小，拉盘引线7中的电流迅速谐振到零，并维持为零不变，直到下一次带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管36导通，重复上述过程；同理，采用底盘引线的一引线端口18和底盘引线的另一引出端口19可用于对底盘1施加脉冲激励电流，采用卡盘引线的一引线端口20和卡盘引线的另一引出端口21可用于对卡盘3施加脉冲激励电流。
优选地，接收电路包括电位器，电位器与接收线圈串联，用于调节接收电路的阻尼系数，减小感应电动势波形振荡；
图9为接收电路内部结构图，从图可知，接收电路包括电位器40；接收线圈11通过接收线圈的进线端15、接收线圈的出线端16与电位器40串联，接收电路主要用于采集接收线圈11两端的感应电动势波形，并将其输入到信号调理电路13和嵌入式处理器14与标准件的反馈波形进行对比，获取埋深情况，电位器40用于调节接收电路的阻尼系数以减小感应电动势的振荡；
优选地，感应电动势为:
其中，V1(t)'为接收线圈两端的感应电动势；i1'(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线的关断电流；M1为检测杆塔底盘或拉盘或卡盘与接收线圈之间的等效互感。
图10为不同埋深对接收线圈采集感应电动势波形的影响，图11为不同埋深与接收线圈两端感应电动势峰值的关系，从图10和图11可知，随着埋设越来越深，感应电动势采集波形的峰值随着埋深深度变大而逐渐减小。
需强调的是：本发明中的具体线圈结构包括但不限于本申请中的结构。
基于上述配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测***，本发明提供了一种配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测方法，包括：
(1)在底盘或拉盘或卡盘上施加脉冲电流，获取空间感应电磁场；
(2)接收线圈在空间感应电磁场的作用下产生感应电动势；
(3)将感应电动势的波形与标准件的反馈波形作对比，获取配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的深埋情况；
如图1所示，以拉盘2中施加激励电流为例，简述检测埋深的原理。在检测过程中，通过拉盘引线7想拉盘2施加激励电流，根据电磁感应原理，当脉冲电流关断瞬间，杆塔拉盘2周围会产生感应脉冲电磁场，并向周围空间扩散；在感应脉冲电磁场的作用下，接收线圈11上采集由拉盘2和接收线圈11之间的互感作用产生感应电动势V1(t)'；由于杆塔底盘、拉盘和卡盘的埋深会影响接收线圈11上感应电动势的采集波形，因此，通过将接收线圈的进线端15和接收线圈的出线端16之间的采集波形输入信号调理电路13以及嵌入式处理器14进行分析，即：与标准件的反馈波形V1(t)对比，该检测方法可以在非开挖的条件下，高效校验配电网杆塔拉盘的埋设深度是否符合要求，同样的检测方法应用于底盘引线的一引线端口18和底盘引线的另一引出端口19时可用来检测底盘的埋深，应用于卡盘引线的一引线端口20和卡盘引线的另一引出端口21时可用来检测卡盘的埋深。
图12为配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘检测方法的耦合模型，以检测拉盘2为例，25表示拉线引线7中通入的脉冲电流i1(t)，26为拉盘2与接收线圈11之间的等效互感，27为接收线圈11中产生的感应电流i2(t)；当配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘埋设深度改变时，会影响待检测拉盘2与接收线圈11之间原有磁路，影响其等效互感；假设M为按照要求埋设的杆塔底盘。拉盘和卡盘构成磁路时与接收线圈之间的等效互感，i1'(t)为拉盘引线的关断电流，根据电磁感应定律可得：
其中，V1(t)'为接收线圈两端的感应电动势；i1'(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线的关断电流；M1为检测杆塔底盘或拉盘或卡盘与接收线圈之间的等效互感；V1(t)为标准件的反馈波形；
由于V1(t)'是由配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘参与构成的磁路，包含地下分布位置信息；当各种型号的配电网底盘、拉盘和卡盘按照标准施工时，通过向钢筋网结构中施加激励，可在接收线圈上采集到不同型号配置下标准件的反馈波形V1(t)，因此在实际采集信号V1(t)'和标准件的反馈信号V1(t)对比，可得到待检测杆塔部件的位置信息。同样的原理应用于底盘引线的一引线端口18和底盘引线的另一引出端口19时获取底盘的埋深，应用于卡盘引线的一引线端口20和卡盘引线的另一引出端口21时获取卡盘的埋深，该检测方法可以在非开挖的条件下，高效校验配电网杆塔是否按照要求埋设。
优选地，配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测***的检测方法还包括：根据底盘引线端口之间的电压、底盘引线中的电流、拉盘引线端口之间的电压、拉盘引线中的电流、卡盘引线端口之间的电压和卡盘引线中的电流，计算配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值后，获取配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的腐蚀程度。
举例说明，当通过拉盘引线7向拉盘2中通入一定电流时，通过检测电路17得到拉盘引线的一引出端口8和拉盘引线的另一引出端口9之间的电压差，并输入嵌入式处理器中与标准件反馈波形进行对比，即可得到配电网杆塔拉盘电感和电阻值的变化情况，并因此判断拉盘的腐蚀程度；同样的检测方法应用于底盘引线的一引线端口18和底盘引线的另一引出端口19时检测底盘的电感和电阻值，应用于卡盘引线的一引线端口20和卡盘引线的另一引出端口21时检测卡盘的电感和电阻值。
综上所述，本发明通过底盘引线连接发射电路和底盘，通过拉盘引线连接发射电路和拉盘，并通过卡盘引线连接发射电路和卡盘，节省了发射线圈，发射电路直接向底盘或拉盘或卡盘提供脉冲激励电流，接收线圈与底盘或拉盘或卡盘之间产生空间电磁场，利用电磁感应原理，接收线圈产生感应电动势，避免了传统的发射线圈与接收线圈之间产生感应电磁场，在接收线圈上产生一次感应电动势的情况，本发明在接收线圈中获取感应电动势即可反映底盘、拉盘和卡盘的埋深情况。相比于现有的配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***采用发射线圈，本发明大大降低了检测误差。
本发明采用在杆塔底盘、拉盘和卡盘的引线端口并联电压表，在电路中串联霍尔元件，第一蓄电池、电压表、霍尔元件和第一电阻器构成检测电路，可测量出底盘、拉盘和卡盘的电阻和电感，通过分析电阻和电感，可获知底盘、拉盘和卡盘的腐蚀程度。
本发明在接收电路上设置有电位器在线调节接收电路的阻尼系数，减小了感应电动势波形的振荡，使得检测结构更为稳定。
本发明提供的检测电路包括第一电阻器，用于调节检测电路中的阻尼系数，可使得测量的物理量的准确度更高，物理量包括：底盘引线端口之间的电压差和底盘引线中的电流，或拉盘引线端口之间的电压差和拉盘引线中的电流，或卡盘引线端口之间的电压差和卡盘引线中的电流。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的检测***，其特征在于，包括：发射电路、接收线圈、接收电路、信号调理电路、嵌入式处理器、拉盘引线、底盘引线和卡盘引线；
发射电路通过底盘引线与底盘连接，或通过拉盘引线与拉盘连接，或通过卡盘引线与卡盘连接；接收线圈的输出端与接收电路的输入端连接；信号调理电路的输入端与接收电路的输出端连接；信号调理电路的输出端与嵌入式处理器的一输入端连接；
发射电路用于为底盘或拉盘或卡盘提供脉冲激励电流源；接收线圈用于通过空间电磁场产生感应电动势；接收电路用于与接收线圈形成闭环通路；信号调理电路用于采集接收线圈产生的感应电动势；嵌入式处理器用于通过对比感应电动势波形与标准件的反馈波形，获取配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的埋深深度；
发射电路包括：第二蓄电池、带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管、电容器、第二电阻器和二极管；第二蓄电池与带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联；第二电阻器与二极管串联后与电容器并联；第二蓄电池用于提供电源能量；带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管用于控制施加脉冲激励的时间；电容器、第二电阻器和二极管用于在带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管关断后提供续流通路；
接收电路包括电位器，电位器与接收线圈串联，用于调节接收电路的阻尼系数，减小感应电动势波形振荡；
还包括：检测电路；所述检测电路包括：第一蓄电池、电压表、霍尔元件和第一电阻器；
工作状态下第一蓄电池、霍尔元件、第一电阻器与配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘串联；电压表与底盘或拉盘或卡盘引线端口并联；第一蓄电池提供电源；第一电阻器用于调节检测电路的阻尼系数；电压表测量底盘或拉盘或卡盘引线端口之间的电压差；霍尔元件测量底盘或拉盘或卡盘引线中的电流；
检测电路的输入端通过底盘引线与底盘连接，或通过拉盘引线与拉盘连接，或通过卡盘引线与卡盘连接；其输出端与嵌入式处理器的另一输入端连接；
检测电路用于获取底盘引线端口之间的电压差和底盘引线中的电流，或拉盘引线端口之间的电压差和拉盘引线中的电流，或卡盘引线端口之间的电压差和卡盘引线中的电流；
嵌入式处理器还用于通过计算配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值，获取配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的腐蚀程度。
2.根据权利要求1所述的检测***，其特征在于，所述配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值之间的关系为：
其中，Vm(t)为底盘或拉盘或卡盘引线端口之间的电压差；i2(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线中的电流；L为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电感；R为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电阻；底盘引线端口之间的电压差、底盘引线中的电流、底盘的电感及底盘的电阻对应；拉盘引线端口之间的电压差、拉盘引线中的电流、拉盘的电感及拉盘的电阻对应；卡盘引线端口之间的电压差、卡盘引线中的电流、卡盘的电感及卡盘的电阻对应。
3.根据权利要求1所述的检测***，其特征在于，感应电动势为：
其中，V1(t)'为接收线圈两端的感应电动势；i1'(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线的关断电流；M1为检测杆塔底盘或拉盘或卡盘与接收线圈之间的等效互感。
4.基于权利要求1所述的检测***的检测方法，其特征在于，包括：
(1)在底盘或拉盘或卡盘上施加脉冲电流，获取空间感应电磁场；
(2)接收线圈在空间感应电磁场的作用下产生感应电动势；
(3)将感应电动势的波形与标准件的反馈波形作对比，获取配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的深埋情况。
5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，还包括：根据底盘引线端口之间的电压、底盘引线中的电流、拉盘引线端口之间的电压、拉盘引线中的电流、卡盘引线端口之间的电压和卡盘引线中的电流，计算配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值后，获取配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的腐蚀程度。
6.根据权利要求4或5所述的检测方法，其特征在于，所述感应电动势为：
其中，V1(t)'为接收线圈两端的感应电动势；i1'(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线的关断电流；M1为检测杆塔底盘或拉盘或卡盘与接收线圈之间的等效互感。
7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的电感和电阻值之间的关系为：
其中，Vm(t)为底盘或拉盘或卡盘引线端口之间的电压差；i2(t)为底盘引线或拉盘引线或卡盘引线中的电流；L为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电感；R为配电网杆塔底盘或拉盘或卡盘的电阻；底盘引线端口之间的电压差、底盘引线中的电流、底盘的电感及底盘的电阻对应；拉盘引线端口之间的电压差、拉盘引线中的电流、拉盘的电感及拉盘的电阻对应；卡盘引线端口之间的电压差、卡盘引线中的电流、卡盘的电感及卡盘的电阻对应。
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| US10379250B2 (en) * | 2015-05-11 | 2019-08-13 | Groundmetrics, Inc. | Electromagnetic data acquisition system for removing near surface effects from borehole to surface electromagnetic data |
| WO2017069650A1 (en) * | 2015-10-22 | 2017-04-27 | Baker Hughes Incorporated | Reservoir monitoring using galvanically excited transient electromagnetic fields |
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| CN109296946B (zh) * | 2017-07-25 | 2020-08-11 | 中国石油天然气股份有限公司 | 管道水下穿越段外防腐层绝缘电阻率的确定方法及装置 |
| CN207181713U (zh) * | 2017-11-27 | 2018-04-03 | 吉林大学 | 一种基于阵列矩阵分布的接地网网格拓扑结构探测装置 |
| CN109581542B (zh) * | 2018-12-19 | 2024-01-26 | 国家电网公司 | 一种基于感应视磁阻抗法的变电站接地网埋深探测***及方法 |
| CN109597132A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-09 | 中国科学院声学研究所 | 一种浅海磁性源瞬变电磁探测装置及探测方法 |
| CN109917470B (zh) * | 2019-04-25 | 2020-06-12 | 中南大学 | 一种垂直磁性源波数视电阻率测量方法与装置 |
-
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Patent Citations (1)
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