买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：海南电网有限责任公司白沙供电局;华中科技大学

摘要：本发明公开了一种配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测系统及方法，属于地下金属探测领域；包括：发射线圈、接收线圈、发射模块、接收模块、信号采集模块和嵌入式模块；在发射线圈上施加脉冲电流源，获取一次空间感应电磁场；接收线圈在一次空间感应电磁场的作用下产生感应电动势；结合信号采集模块和嵌入式模块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；本发明与传统开挖检测相比，检测过程无需二次施工，检测周期较短，提升了检测效率，同时不存在影响原有施工效果的风险，检测成本更低且检测安全性更高。

主权项：1.一种配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测系统，其特征在于，包括：发射线圈、接收线圈、发射模块、接收模块、信号采集模块和嵌入式模块；信号采集模块的输入端并联于接收线圈的两个输入端；其输出端连接嵌入式模块的输入端；发射模块与发射线圈连接；接收模块与接收线圈连接；所述发射模块包括：蓄电池、第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管、电容器和第一电阻器；蓄电池与第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联，第一电阻器与电容器并联后与蓄电池串联；第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联用于控制施加激励的时间；第一电阻器和电容器用于在第一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；发射线圈用于产生一次空间电磁场；发射模块用于为发射线圈提供脉冲电流源；接收线圈用于将接收的一次空间电磁场基于电磁感应原理产生感应电动势；接收模块用于与接收线圈形成电流通路；所述接收模块包括：第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管、第二电阻器以及第三二极管；第二电阻器和第三二极管串联后并联在接收线圈的两端，并与第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联；第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管用于控制接收模块的开通和关断状态；第二电阻器和第三二极管的串联回路用于钳位接收线圈两端的电压；所述发射线圈和接收线圈均为多匝多层结构；信号采集模块用于采集接收线圈产生的感应电动势；嵌入式模块用于将感应电动势的波形与标准件的反馈波形对比，获取配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的埋深情况；所述标准件的反馈波形类型包括：只有底盘的反馈波形，只有拉盘的反馈波形，只有卡盘的反馈波形，包含底盘和拉盘的反馈波形，包含底盘和卡盘的反馈波形，包含拉盘和卡盘的反馈波形，包含底盘、拉盘和卡盘的反馈波形。

全文数据：一种配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测系统及方法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、卡盘和拉盘的无损检测系统及方法。背景技术架空配电网线路作为城市基础设施，对接地网施工质量有严苛的要求。电力输电线路工程的主要施工内容是埋设配电网地下杆塔，为了高效检验杆塔在地下的底、拉、卡盘等部件是否按照要求埋设，采用非开挖的技术提高检测效率，对实现配电网杆塔底、拉、卡盘的施工质检具有重要意义。开挖检测是针对配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘埋深的传统检测方法，将配电网杆塔埋设区域的土壤挖开，使杆塔底、拉、卡盘结构裸露出来，并通过直接测量的方法，得到底、拉、卡盘的埋深。由于配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘具有一定埋设深度，开挖检测需要利用挖掘机等重型机械，检测成本高，且检测周期长。另外，由于城市化速度的加快，配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘在地下的布局错综复杂，二次检测过程可能会对已埋设的杆塔底、拉、卡盘带来损伤，影响原有施工效果。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、卡盘和拉盘的无损检测系统及方法，旨在解决对配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测采用传统的开挖检测导致检测效率较低的问题。为实现上述目的，本发明提供了一种配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测系统，包括：发射线圈、接收线圈、发射模块、接收模块、信号采集模块和嵌入式模块；信号采集模块的输入端并联于接收线圈的两个输入端；其输出端连接嵌入式模块的输入端；发射模块与发射线圈串联；接收模块与接收线圈串联；发射线圈用于产生一次空间电磁场；发射模块用于为发射线圈提供脉冲电流源；接收线圈用于将接收的一次空间电磁场基于电磁感应原理产生感应电动势；接收模块用于与接收线圈形成电流通路；信号采集模块用于采集接收线圈产生的感应电动势；嵌入式模块用于将感应电动势的波形与标准件的反馈波形对比，获取配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的埋深情况。优选地，感应电动势为：其中，v1t'为接收线圈两端的感应电动势；i1't为发射线圈的关断电流；M12'为检测杆塔底盘、拉盘和卡盘结构时，发射线圈和接收线圈之间的等效互感；优选地，发射模块包括：蓄电池、第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管、电容器和第一电阻器；蓄电池与第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联，第一电阻器与电容器并联后与蓄电池串联；第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联用于控制施加激励的时间；第一电阻器和电容器用于在第一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，接收模块包括：第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管、第二电阻器以及第三二极管；第二电阻器和第三二极管串联后并联在接收线圈的两端，并与第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联；第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管用于控制接收模块的开通和关断状态；第二电阻器和第三二极管的串联回路用于钳位接收线圈两端的电压。优选地，嵌入式模块对比感应电动势的波形与标准件的反馈波形的幅值或斜率或幅值与斜率的组合；优选地，发射线圈和接收线圈均为多匝多层结构；优选地，标准件的反馈波形类型包括：只有底盘的反馈波形，只有拉盘的反馈波形，只有卡盘的反馈波形，包含底盘、拉盘和卡盘至少两种的反馈波形。另一方面，本发明提供了一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的无损检测方法，包括：1在发射线圈上施加脉冲电流源，获取一次空间感应电磁场；2接收线圈在一次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；优选地，感应电动势为：其中，v1t'为接收线圈两端的感应电动势；i1't为发射线圈的关断电流；M12'为检测杆塔底盘、拉盘和卡盘结构时，发射线圈和接收线圈之间的等效互感；优选地，标准件的反馈波形类型包括只有底盘的反馈波形，只有拉盘的反馈波形，只有卡盘的反馈波形，包含底盘、拉盘和卡盘至少两种的反馈波形。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互感作用，发射线圈周围产生一次电磁场并在接收线圈上产生一次感应电动势，配电网杆塔底、拉、卡盘的存在会改变发射线圈和接收线圈之间的磁路，影响发射线圈和接收线圈之间的电磁耦合作用，使得接收线圈上的采集信号变变化。由于此电动势差异来源于配电网杆塔底、拉、卡盘的分布，包含其分布状态信息，因此通过将接收线圈上采集的感应电动势波形v1t'与标准件的感应电动势波形v1t”对比，即可得到配电网杆塔底、拉、卡盘的埋设情况，本发明与传统开挖检测相比，检测过程无需二次施工，检测周期较短，提升了检测效率。2、本发明提供的配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测系统及方法在检测过程中无需使用挖掘机等重型机械，不会破坏土壤地质，也不存在影响原有施工效果的风险，检测成本更低且检测安全性更高。附图说明图1是本发明提供的基于瞬变电磁法的配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的无损检测系统示意图；图2是本发明提供的发射线圈和接收线圈的放置图；图3是本发明提供的发射线圈和接收线圈的俯视图；图4是本发明提供的发射线圈和接收线圈的剖面图；图5是本发明提供的发射模块的内部结构图；图6是本发明提供的接收模块的内部结构图；标号说明：1-发射线圈；2-接收线圈；3-发射模块；4-接收模块；5-信号采集模块；6-嵌入式模块；7-杆塔底盘；8-拉盘；9-卡盘；10-杆塔底盘的埋深；11-拉盘的埋深；12-卡盘的埋深；13-土壤层；14-配电网杆塔；15-发射线圈的进线端；16-发射线圈的出线端；17-接收线圈的进线端；18-接收线圈的出线端；19-信号采集模块与接收线圈并联的一个引线端；20-信号采集模块与接收线圈并联的一个引线端；21-发射线圈和接收线圈的垂直距离；22-发射线圈和接收线圈的横向距离；23-发射线圈的内径；24-接收线圈的内径；25-发射线圈的外径；26-接收线圈的外径；27-发射线圈的电流流进方向；28-发射线圈的电流流出方向；29-接收线圈的电流流进方向；30-接收线圈的电流流出方向；31-蓄电池；32-第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管；33-电容器；34-第一电阻器；35-第一二极管；36-第二二极管；37-第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管；38-第二电阻器；39-第三二极管。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。如图1所示，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系统，包括：发射线圈1、接收线圈2、发射模块3、接收模块4、信号采集模块5和嵌入式模块6；信号采集模块5的输入端并联于接收线圈2的两个输入端；其输出端连接嵌入式模块6的输入端；发射模块3与发射线圈1串联；接收模块4与接收线圈2串联；发射线圈1用于产生一次空间电磁场；发射模块3用于为发射线圈1提供脉冲电流源；接收线圈2用于将接收的一次空间电磁场基于电磁感应原理产生感应电动势；接收模块4用于与接收线圈2形成电流通路；信号采集模块5用于采集接收线圈2产生的感应电动势；嵌入式模块6用于将感应电动势的波形与标准件的反馈波形对比，获取配电网杆塔底盘7、卡盘9和拉盘8的埋深情况。图1中标号10、11、12分别表示杆塔底盘、拉盘以及卡盘的埋深；13和14分别表示土壤层和配电网杆塔；15和16分别表示发射线圈1的进线端和出线端；19和20为信号采集模块5与接收线圈并联的两个引线端；感应电动势为：其中，v1t'为接收线圈两端的感应电动势；i1't为发射线圈的关断电流；M12'为检测杆塔底盘、拉盘和卡盘结构时，发射线圈和接收线圈之间的等效互感；图2为发射线圈1和接收线圈2相对位置以及实物简要结构图。标号15和16分别表示发射线圈1的进线端和出线端；17和18分别表示接收线圈2的进线端和出线端；21和22分别表示发射线圈1和接收线圈2的垂直距离和横向距离。通过调整发射线圈1和接收线圈2的位置，改变两线圈的垂直距离21和横向距离22，可调节两线圈之间的互感；图3为发射线圈1和接收线圈2的俯视图，23和24分别为发射线圈1和接收线圈2的内径，25和26分别为发射线圈1和接收线圈2的外径；这四个参数确定发射线圈1和接收线圈2的尺寸大小以及横向相对位置；图4是发射线圈1和接收线圈2的剖面图举例，发射线圈1和接收线圈2可设计成多匝多层的结构，其层数、匝数以及电流流通方向均对检测效果有影响，标号27和28分别表示发射线圈1中的电流流进方向、电流流出方向；标号29和30分别表示接收线圈2中的电流流进方向和电流流出方向；图5是发射模块的示意图，发射模块包括：蓄电池31、第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管32、电容器33、第一电阻器34、第一二极管35和第二二极管36，蓄电池31与第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管32串联，第一电阻器34与电容器33并联后与蓄电池31串联；第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管32串联用于控制施加激励的时间；第一电阻器34和电容器33用于在第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管32关断后提供续流通路；蓄电池31对接收线圈2提供能量，检测系统开始工作时，第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管32和第二二极管36开通，发射线圈1与蓄电池31形成通路，发射线圈1电流从零开始增大，到最大值后维持一段平顶；第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管32关断后，发射线圈1与第一电阻器34、第一二极管35形成续流回路，对电容器33反向充电，由于电容器33的电容值较小，发射线圈1电流迅速谐振到零，第二二极管36关断，发射线圈电流维持为零不变，直至下一次第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管32导通，重复上述过程；图6为接收模块的示意图，接收模块包括：第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管37、第二电阻器38以及第三二极管39；第二电阻器39和第三二极管39串联后并联在接收线圈2的两端，并与第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管37串联；第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管37用于控制接收模块4的开通和关断状态；第二电阻器38和第三二极管39的串联回路用于钳位接收线圈2两端的电压；当接收线圈2工作时，第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管37开通，配电网杆塔底部金属部件所产生的感应磁场在接收线圈2两端的电压通过进线端17和出线端18与信号采集模块5的进线端19和出线端20相连，将感应电动势出入信号采集模块5以及嵌入式模块6进行分析，通过与按施工要求埋设的标准件反馈的感应电场波形相比，得到配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的分布信息。优选地，嵌入式模块对比感应电动势的波形与标准件的反馈波形的幅值或斜率或幅值与斜率的组合；标准件的反馈波形类型包括只有底盘的反馈波形，只有拉盘的反馈波形，只有卡盘的反馈波形，包含底盘、拉盘和卡盘至少两种的反馈波形。另一方面，本发明提供了一种配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的无损检测方法，包括：1在发射线圈上施加脉冲电流源，获取一次空间感应电磁场；2接收线圈在一次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；优选地，感应电动势为：其中，v1t'为接收线圈两端的感应电动势；i1't为发射线圈的关断电流；M12'为检测杆塔底盘、拉盘和卡盘结构时，发射线圈和接收线圈之间的等效互感；优选地，标准件的反馈波形类型包括只有底盘的反馈波形，只有拉盘的反馈波形，只有卡盘的反馈波形，包含底盘、拉盘和卡盘至少两种的反馈波形；在实际检测过程中，向发射线圈1施加脉冲电流源，由于发射线圈1和接收线圈2之间存在互感，接收线圈2上会产生一次感应电动势v1t，根据电磁感应原理，当脉冲电流关断瞬间，发射线圈1周围会产生一次脉冲磁场，并向周围空间扩散；当地下存在杆塔底盘7、拉盘8和卡盘9时，在一次电磁场的作用下，杆塔底盘、拉盘和卡盘中的钢筋或其他金属成分中会影响发射线圈1和接收线圈2之间的磁路，发射线圈1和接收线圈2之间的互感将变为M12'，接收线圈1上的实际采集电动势为v1t'，按施工要求埋设的标准件反馈的感应电动势波形为v1t”，根据电磁感应定律，可得：其中，di1't为发射线圈1上的关断电流，v1t'是由实际测量过程中配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘参与构成磁路，影响接收线圈2和发射线圈1之间电磁耦合作用产生的；当各种型号的配电网底盘、拉盘和卡盘按照标准施工时，通过向发射线圈1施加电流激励，接收线圈2两端的电压通过进线端17和出线端18与信号采集模块5的引线端19和20相连，将采集到的不同型号配置下标准件的反馈波形v1t”传入信号采集模块5以及嵌入式模块6进行分析。通过将实际采集信号v1t'和标准件的反馈波形v1t”对比，可得到杆塔待检测部件的相关信息。例如：首先将v1t'与不存在配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘时的标准反馈波形v1t对比，通过幅值、斜率等波形参数差异判断待检测杆塔底盘、拉盘和卡盘的组合形式只有杆塔底盘7、拉盘8、卡盘9中的一种或杆塔底盘7、拉盘8和卡盘9中的至少两种；然后将v1t'与标准施工数据库中该组合形式下标准件的反馈波形v1t”进行对比，通过波形幅值、斜率等波形参数特性判断各部件的埋深、腐蚀程度等信息。综上，本发明提供的配电网杆塔底盘、拉盘和卡盘的无损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设埋。综上，本发明通过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互感作用，发射线圈周围产生一次电磁场并在接收线圈上产生一次感应电动势，配电网杆塔底、拉、卡盘的存在会改变发射线圈和接收线圈之间的磁路，影响发射线圈和接收线圈之间的电磁耦合作用，使得接收线圈上的采集信号变变化。由于此电动势差异来源于配电网杆塔底、拉、卡盘的分布，包含其分布状态信息，因此通过将接收线圈上采集的感应电动势波形v1t'与标准件的感应电动势波形v1t”对比，即可得到配电网杆塔底、拉、卡盘的埋设情况，本发明与传统开挖检测相比，检测过程无需二次施工，检测周期较短，提升了检测效率。本发明提供的配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测系统及方法在检测过程中无需使用挖掘机等重型机械，不会破坏土壤地质，也不存在影响原有施工效果的风险，检测成本更低且检测安全性更高。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。

权利要求：1.一种配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测系统，其特征在于，包括：发射线圈、接收线圈、发射模块、接收模块、信号采集模块和嵌入式模块；信号采集模块的输入端并联于接收线圈的两个输入端；其输出端连接嵌入式模块的输入端；发射模块与发射线圈连接；接收模块与接收线圈连接；发射线圈用于产生一次空间电磁场；发射模块用于为发射线圈提供脉冲电流源；接收线圈用于将接收的一次空间电磁场基于电磁感应原理产生感应电动势；接收模块用于与接收线圈形成电流通路；信号采集模块用于采集接收线圈产生的感应电动势；嵌入式模块用于将感应电动势的波形与标准件的反馈波形对比，获取配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的埋深情况。2.根据权利要求1所述的无损检测系统，其特征在于，所述感应电动势为：其中，v1t'为接收线圈两端的感应电动势；i1't为发射线圈的关断电流；M12'为检测杆塔底盘、拉盘和卡盘结构时，发射线圈和接收线圈之间的等效互感。3.根据权利要求1所述的无损检测系统，其特征在于，所述发射模块包括：蓄电池、第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管、电容器和第一电阻器；蓄电池与第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联，第一电阻器与电容器并联后与蓄电池串联；第一带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联用于控制施加激励的时间；第一电阻器和电容器用于在第一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。4.根据权利要求1或3所述的无损检测系统，其特征在于，所述接收模块包括：第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管、第二电阻器以及第三二极管；第二电阻器和第三二极管串联后并联在接收线圈的两端，并与第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管串联；第二带反并联二极管的绝缘栅双极晶体管用于控制接收模块的开通和关断状态；第二电阻器和第三二极管的串联回路用于钳位接收线圈两端的电压。5.根据权利要求3或4所述的无损检测系统，其特征在于，所述发射线圈和接收线圈均为多匝多层结构。6.根据权利要求1所述的无损检测系统，其特征在于，所述标准件的反馈波形类型包括：只有底盘的反馈波形，只有拉盘的反馈波形，只有卡盘的反馈波形，包含底盘和拉盘的反馈波形，包含底盘和卡盘的反馈波形，包含拉盘和卡盘的反馈波形，包含底盘、拉盘和卡盘的反馈波形。7.基于权利要求1所述的配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测系统的检测方法，包括：1在发射线圈上施加脉冲电流源，获取一次空间感应电磁场；2接收线圈在一次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。8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述感应电动势为：其中，v1t'为接收线圈两端的感应电动势；i1't为发射线圈的关断电流；M12'为检测杆塔底盘、拉盘和卡盘结构时，发射线圈和接收线圈之间的等效互感。9.根据权利要求7或8所述的检测方法，其特征在于，所述标准件的反馈波形类型包括：只有底盘的反馈波形，只有拉盘的反馈波形，只有卡盘的反馈波形，包含底盘和拉盘的反馈波形，包含底盘和卡盘的反馈波形，包含拉盘和卡盘的反馈波形，包含底盘、拉盘和卡盘的反馈波形。

百度查询： 海南电网有限责任公司白沙供电局 华中科技大学 一种配电网杆塔底盘、卡盘和拉盘的无损检测系统及方法