专利名称：五棒式边长可调型海缆探测天线阵及其探测方法
技术领域：
本发明涉及一种新型结构的海缆探测天线阵，能够根据不同的现场实际测量情况，实时方便的测量海缆的路由及埋深，为一种五棒式边长可调型海缆探测天线阵。
背景技术：
随着通信技术的不断发展，海缆，包括海底电缆和海底光 缆，已成为跨海通信的主要手段，在全球范围内的广泛使用，目前，全世界已有几十万公里的海缆。自海缆大量应用以来，由于各种原因，包括人为和自然因素，海缆通信线路存在诸多安全问题。一方面因自然灾害造成的损害，另一方面，各类海上工程项目在海底光缆路由附近施工，直接危及海光缆的安全。为了防止和避免对光缆造成损害，影响光缆通信，就需要对海缆的路由以及埋设深度准确的探测。同时这也为以后的维护与修理工作带来便利。因此对海缆路由与埋深探测的研究有重要的理论意义和实际意义。交流磁场探测法作为一种探测技术，在海缆路由与埋深探测方面应用较广。哑点法与峰值法都是基于交流磁场探测法用来测量海缆的路由及埋深。但是这些传统方法由于传感器单一，探头线圈需要在海缆左右来回移动来找到峰值点或者哑点来确定海缆的位置和走向，容易造成误判，且所要求的参数多，包括海缆的埋深、偏距和偏角，而适用的计算方程少，需要多次不同点的测量，导致测量的准确度不够高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提高海缆路由及埋深测量的准确度，能根据不同的测量现场实际情况，达到最佳的测量效果，更加灵活方便。本发明的技术方案为五棒式边长可调型海缆探测天线阵，包括天线阵列和数据传输模块，天线阵列的数据通过数据传输模块由有线方式传输到上位机；所述天线阵列包括五根探棒和一个正方形框架，每根探棒上绕有线圈，探棒采用磁性材料，构成电感式探棒，探棒之间无数据连接，其中四个探棒分别固定在正方形框架的四条边上，且以所在边为其轴线方向，所述四个探棒始终位于所在边的中间位置，第五个探棒设置于所述正方形中心，且与另四个探棒所在平面，即正方形所在的平面垂直，所述正方形边长可调节，实现调节中心探棒到其余探棒的距离。数据传输模块包括RS-232总线，电流环串行接口和数据采集盒，上位机控制数据的米集和传输。上述五棒式边长可调型海缆探测天线阵的探测方法，天线阵列设置在船上或者水下电子仓中，所述正方形框架的平面平行于海平面，天线阵列的各探棒通过电缆连接至数据传输模块，数据传输模块连接上位机，海缆中的交流电向外传播电磁波，处于电磁场中的各探棒上的线圈产生感应电动势，天线阵列随船或水下电子仓移动，在移动过程中实时将感应电动势数据传输至上位机；探测时，操作人员通过上位机发送指令控制数据传输模块开始采集探棒上感应电动势的数据，设定测量时间间隔，每一个时间间隔的数据对应一个测量点i，i = 1,2,3……，比较测量点对应的正方形框架四条边上相对两边的两根探棒测得的感应电动势的绝对值，选取比较结果较小的两根探棒分别编号为1，2，另两个探棒编号为3，4，中心竖直探棒编号为5，测量过程中，比较测量点i+Ι的编号I 一 4的探棒的感应电动势变化趋势与测量点i的编号I 一 4探棒的感应电动势变化趋势，若变化趋势相同测量点i + I的天线阵列的投影位于海缆的一侧，若变化趋势不同则测量点i+Ι的天线阵列的投影覆盖在海缆上，对于后一种情况，再比较测量点i+Ι的编号1、3和编号2、4这两组探棒的感应电动势变化趋势与测量点i的编号1、3和编号2、4两组探棒的感应电动势变化趋势，若有一组探棒的变化趋势相同则属于天线阵列的投影覆盖在海缆上的情形一，若没有一组探棒的变化趋势相同则属于天线阵列的投影覆盖在海缆上的情形二 ；根据下面的公式计算天线阵列与海缆的夹角Θ、天线阵列中心探棒在海底的垂直投影到海缆的垂直距离X，和埋深hQ 当天线阵列的投影位于海缆的一侧时
权利要求
1.五棒式边长可调型海缆探测天线阵，其特征是包括天线阵列和数据传输模块，天线阵列的数据通过数据传输模块由有线方式传输到上位机； 所述天线阵列包括五根探棒和ー个正方形框架，每根探棒上绕有线圈，探棒采用磁性材料，构成电感式探棒，探棒之间无数据连接，其中四个探棒分别固定在正方形框架的四条边上，且以所在边为其轴线方向，所述四个探棒始終位于所在边的中间位置，第五个探棒设置于所述正方形中心，且与另四个探棒所在平面，即正方形所在的平面垂直，所述正方形边长可调节，实现调节中心探棒到其余探棒的距离。
2.根据权利要求I所述的五棒式边长可调型海缆探测天线阵，其特征是数据传输模块包括RS-232总线，电流环串行接口和数据采集盒，上位机控制数据的采集和传输。
3.权利要求I或2所述的五棒式边长可调型海缆探测天线阵的探測方法，其特征是天线阵列设置在船上或者水下电子仓中，所述正方形框架的平面平行于海平面，天线阵列的各探棒通过电缆连接至数据传输模块，数据传输模块连接上位机， 海缆中的交流电向外传播电磁波，处于电磁场中的各探棒上的线圈产生感应电动势，天线阵列随船或水下电子仓移动，在移动过程中实时将感应电动势数据传输至上位机；探测时，操作人员通过上位机发送指令控制数据传输模块开始采集探棒上感应电动势的数据，设定测量时间间隔，每ー个时间间隔的数据对应一个测量点i，i = 1,2,3……，比较测量点对应的正方形框架四条边上相对两边的两根探棒测得的感应电动势的绝对值，选取比较结果较小的两根探棒分别编号为1，2，另两个探棒编号为3，4，中心竖直探棒编号为5，测量过程中，比较测量点i+Ι的编号I 一 4的探棒的感应电动势变化趋势与測量点i的编号I 一 4探棒的感应电动势变化趋势，若变化趋势相同測量点i + I的天线阵列的投影位于海缆的ー侧，若变化趋势不同则测量点i+Ι的天线阵列的投影覆盖在海缆上，对于后ー种情况，再比较测量点i+Ι的编号1、3和编号2、4这两组探棒的感应电动势变化趋势与測量点i的编号1、3和编号2、4两组探棒的感应电动势变化趋势，若有一组探棒的变化趋势相同则属于天线阵列的投影覆盖在海缆上的情形一，若没有一组探棒的变化趋势相同则属于天线阵列的投影覆盖在海缆上的情形ニ ；根据下面的公式计算天线阵列与海缆的夹角Θ、天线阵列中心探棒在海底的垂直投影到海缆的垂直距离X，和埋深hQ 当天线阵列的投影位于海缆的ー侧时
4.根据权利要求3所述的五棒式边长可调型海缆探测天线阵的探測方法，其特征是采集探棒上感应电动势时，对姆一个测量点对应的测量时间间隔内的感应电动势波形，取姆根探棒感应电动势波形图的稳定平均值，做为该测量点的測量数值。
5.根据权利要求3或4所述的五棒式边长可调型海缆探测天线阵的探測方法，其特征是测量中，在天线阵列位置不变的情况下，通过调整天线阵列中正方形边框的边长，调整天线阵列中正方形边框上四个探棒与海缆的距离，进而调节各探棒的感应电动势大小，便于计算海缆的埋深、偏角和偏距的值。
全文摘要
五棒式边长可调型海缆探测天线阵及其探测方法，包括天线阵列和数据传输模块，天线阵列的数据通过数据传输模块由有线的方式传输到上位机。本结构的天线阵列，能根据不同的现场实际测量情况，调节阵列的边长使测量结果最佳化。测量时每一个测量点可以得到一组海缆的埋深、偏角和偏距的值，根据测量得到偏距和偏角配合GPS定位将海缆的具体位置用曲线画出来，得到海缆的埋深及路由，比传统方法的准确度提高很多，测量效率高，并且易于安装。
文档编号G01V3/11GK102854536SQ20121036924
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者赵四新, 曾捷, 黄金源, 周鹏, 梁大开, 赵亚栋, 章晓燕 申请人:南京丹海电子科技有限公司