专利名称：接地网分布探测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种探测仪器，尤其涉及一种接地网分布探测仪。
背景技术：
目前，接地装置是架空输电线路的重要元件，保证接地装置稳定运行是做好防雷 工作的基础。接地装置主要由接地引下线和接地网构成。架空输电线路广泛分布于野外， 受山区、丘陵等地形复杂的影响，接地网的分布不可能都做到横平竖直，很有规则，接地网 大部分深埋于地下0. 6 0. 8m处，分布范围大约在方圆40m以上，个别接地网射线长度在 IOOm以上。由于土壤、地表附生植物、障碍物等阻隔，人的肉眼无法观测到。因此施工过程 中通常采用画草图描述其分布走向，但是受施工人员责任心和现场情况复杂的制约，草图 往往标识不清。所以在线路运行检修中，当发现接地电阻不符合规程要求时，需要进行开挖 进行检查或技改时，无法准确定位，从而加大了劳动力，工作效率较低。目前市场上的地下 管线探测仪器主要探测地下电缆、自来水管线等较大的目标，受周围电磁干扰较少。而高压 输电线路接地网的圆钢直径较小，一般为10 12mm，并且受高压线电磁干扰较为严重，市 场上尚无专用的检测仪器。
发明内容
本发明的目的是提供一种接地网分布探测仪，能够准确探测高压输电线路接地网 的分布走向。本发明采用下述技术方案一种接地网分布探测仪，包括信号发射器和信号接收 器，信号发射器用于向接地网发射电压信号，信号发射器的两个输出端分别用来与铁塔地 线和大地连接；信号接收器包括线圈与信号接收电路，线圈用来感应接地网的信号，线圈的 一端接地，另一端与信号接收电路的输入端连接，信号接收电路用来将线圈感应信号放大， 信号接收电路的输出端连接有耳机。所述的信号发射器包括振荡电路、差分放大电路，放大电路、功率输出电路，振荡 电路的输出端与差分放大电路的输入端连接，差分放大电路的输出端与放大电路的输入端 连接，放大电路的输出端与功率输出电路的输入端连接，功率输出电路的输出端即信号发 射器的输出端。所述放大电路与功率输出电路之间还连接有推动极电路。所述的功率输出电路的输出端与振荡电路的输入端之间还连接有过载保护电路。所述的功率输出电路的两个输出端之间还连接有电压表。所述的信号接收电路包括电压并联负反馈放大电路、电流反馈对放大电路、谐振 放大电路、振荡器电路和放大输出电路，电压并联负反馈放大电路的输入端与线圈连接，电 压并联负反馈放大电路的输出端与电流反馈对放大电路的输入端连接，电流反馈对放大电 路的输出端与谐振放大电路的输入端连接，振荡器电路的输出端和谐振放大电路的输出端 与放大输出电路的输入端连接，放大输出电路的输出端用来与耳机连接。
所述的谐振放大电路的输出端与放大输出电路的输入端之间还连接有差拍检波 电路，振荡器电路的输出端与差拍检波电路的输入端连接。本发明接地网分布探测仪根据电磁感应原理准确的查找接地网的分布，速度很 快。本仪器的使用能够提高工作效率，降低检修人员劳动强度，快速完成检修任务；并且本 仪器重量轻、体积小、携带方便；同时也在高压输电线路检修领域填补了国内空白。
图1本发明的电路框图；图2为本发明中信号发射器的电路框图；
图3为本发明中信号接收电路的框图。图4为本发明中信号发射器的电路原理图；图5为本发明中信号接收电路的原理图；图6为本发明的探测原理示意图；图7为本发明探测时计算接地网深度的原理示意图。
具体实施例方式本发明以下结合附图和实施例作以详细的描述如图1所示，本发明接地分布探测仪包括信号发射器和信号接收器，信号发射器 用于向接地网发射信号，信号发射器的两个输出端分别加到铁塔的地线和通过地钎连接到 大地；信号接收器包括线圈与信号接收电路，线圈垂直于地面，用来感应接地网的信号，线 圈的一端接地，另一端与信号接收电路的输入端连接，信号接收电路用来将线圈感应信号 放大，信号接收电路的输出端连接有耳机。信号发射器产生电压信号波发送至接地网，接地 网感应到电压信号后，在接地网表面产生感应电流，该电流较集中地沿接地线向远处传播， 在传播过程中，该电流又向地面辐射电信号，这样当信号接收器在地面探测时，即用垂直与 地面的线圈测量电磁场的垂直分量，检测目标接地线上带有一个柱状的电磁场，磁场是无 数个与接地线同心的圆型磁力线组成的，信号接收器在接地网上方信号响应最小，两侧各 有一个高峰，这是由于这些磁力线在管线正上方的垂直分量为零，此时通过接收的垂直线 圈的磁通量为零，信号响应有一个最小值(零值或极小值)。如图6所示，当信号接收器处 于接地网(电缆)上方B点时，信号接收器的线圈与电场平行，线圈没有切割电力线，线圈 中的感应电流很小，这时耳机中几乎没有声音；而当信号接收器在A点或者C点时，耳机中 的声音较大，由声音较小的点所连成的线即为接地网(电缆)的路径。如图7所示，将信号 接收器在电缆上方B点倾斜45°，然后垂直于电缆走向后退，当退到A点时，信号接收器正 对接地网(电缆)，此时耳机里的声音最小，B点到A点的距离，也就是向后退的距离即为接 地网(电缆)埋设的深度。如图2所示，信号发射器包括振荡电路、差分放大电路，放大电路、推动极电路、 功率输出电路，振荡电路的输出端与差分放大电路的输入端连接，差分放大电路的输出端 与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端通过推动级电路与功率输出电路的输入端连 接，功率输出电路的输出端即信号发射器的输出端，所述的功率输出电路的输出端与振荡 电路的输入端之间还连接有过载保护电路。
如图4所示，振荡电路包括与非门电路IC2A和IC2B、电阻Rl、R2、电容Cl构成的 方波发生器及与非门电路IC2D、电阻R3、R4、电容C2、C3和电感Ll构成的15KHZ振荡器，振 荡电路的输出端连接电容C4和可变电阻W4，可变电阻W4的调节端与差分放大电路的输入 端(三极管Ql的基极)连接。差分放大电路由三极管Q1、Q2、Q3及由电阻R7和电容C6构 成的滤波电路组成，三极管Ql的集电极通过电阻R8与电源+24V连接，三极管Q2的集电极 与电源+24V连接，电源还可以被充电；三极管Ql的发射极与三极管Q2的发射极连接后与 三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的基极通过电阻Rll和放大电路的一个输入端(三极 管Q4的基极)连接，三极管Q3的基极还通过稳压二极管D6与电源-24V连接，稳压二极管 D6的负极连接有接地电阻R10，三极管Q3的发射极通过电阻R9与电源-24V连接；三极管 Ql的集电极与放大电路的另一个输入端(三极管Q6的基极)连接；三极管Q2的基极通过 电阻R16与功率输出电路中三极管Qll的发射极连接，三极管Q2的基极 还连接有电容C8和 接地电阻R20，差分放大电路将信号发射器的后级信号与三极管Ql的输入信号进行差分放 大。放大电路由三极管Q4和Q6组成，三极管Q4的发射极通过电阻R12与电源-24V连接， 三极管Q4的集电极通过电阻R13与三极管Q9的集电极连接，三极管Q9的集电极和三极管 Q6的集电极之间还连接有可变电阻W2，可变电阻W2的调节端与三极管Q9的发射极连接， 三极管Q9的基极通过二极管D5、电阻R25接地，三极管Q9的发射极与基极之间连接有电 容C9，三极管Q9的发射极还与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的集电极和发射极分别与 推动级电路中三极管Q7和三极管Q8的基极连接；其中三极管Q9为三极管Q6提供偏置电 压，三极管Q5保证了电路的平衡和稳定。推动级电路由三极管Q7、Q8构成，三极管Q7、Q8 的发射极分别通过电阻R17、R18与功率输出电路中三极管Qll的发射极连接，三极管Q7的 发射极还通过电阻R15与功率输出电路中三极管Qll的基极连接，三极管Q8的集电极通过 电阻R19与功率输出电路中三极管Q12的基极连接，三极管Qll的发射极和三极管Q12的 集电极连接，三极管Q12的发射极与电源-24V连接；三极管Qll的发射极与过载保护电路 中变压器L3的初级线圈的一端连接，变压器L3的初级线圈的另一端与电容C17—端连接， 电容C17的另一端即信号发射器的一个输出端；此输出端与另一输出端(接地线)之间还 连接有一电压表Ml，能够显示输出电压值。如图4所示，过载保护电路包括变压器L3、电阻R27、可变电阻W3、与非门IC1D，变 压器L3的次级线圈连接电阻R27和可变电阻W3接地，可变电阻W3的调节端通过二级管 D2与重启按键Sl连接，按键Sl两端并联有电容C13 ；与非门IClD的输入端引脚13与按键 Sl连接，输入端引脚12通过电阻R5与电阻R8连接，输入端引脚12还与二极管D3的负极 连接，二极管D3的正极接地，电容C5并联在二极管D3两端，输出端引脚11和与非门IClB 的输入端引脚5、6连接，输出端引脚11还与方波发生器中与非门IC2A的引脚1连接；与非 门IClB的输出端和与非门IClA的输入端引脚1、2连接，与非门IClB的输出端还通过三极 管QlO和蜂鸣器连接，三极管QlO的集电极通过电阻R26与电源+24V连接；与非门IClA的 输出端引脚3连接电阻R21和发光二极管LEDl构成的指示电路。如果信号发射器出线过 载或短路，变压器L3将采样电流输出，IClD和IClB将振荡电路的IC2A的输入端引脚1锁 定，使信号发射器的振荡电路停止工作，同时工作指示灯LEDl熄灭，并且蜂鸣器进行报警， 在过载或短路状态解除后，按“重启”按钮Si，仪器继续工作。如图3所示，所述的信号接收电路包括电压并联负反馈放大电路、电流反馈对放大电路、谐振放大电路、振荡器电路、差拍检波电路及放大输出电路，电压并联负反馈放大 电路的输入端与线圈连接，电压并联负反馈放大电路的输出端与电流反馈对放大电路的输 入端连接，电流反馈对放大电路的输出端与谐振放大电路的输入端连接，振荡器电路的输 出端和谐振放大电路的输出端与差拍检波电路的输入端连接，差拍检波电路的输出端与放 大输出电路的输入端连接，放大输出电路的输出端与耳机连接。
如图5所示，电压并联负反馈放大电路包括三极管BG1、连接在三极管发射极的电 阻R33、电容C22，三极管BGl的基极通过电容C21与线圈的一端连接，线圈的另一端接地， 三极管BGl的基极与集电极之间还连接有反馈电阻R34，三极管BGl的集电极还连接有电阻 R31和接地电容C23，三极管BGl的集电极还通过电容C24与电流反馈对放大电路中三极管 BG2的基极连接。电流反馈对放大电路包括三极管BG2和三极管BG3，三极管BG2的集电极 与三极管BG3的基极连接，三极管BG2的基极通过电阻R41和三极管BG3的发射极连接，三 极管BG2的发射极连接并联的电阻R37和电容C25，三极管BG3的发射极连接串联的电阻 R39和电阻R40，电容C27并联在电阻R40两端，提高交流增益，保持电路稳定；三极管BG2 的集电极通过电阻R36与+9V电源连接，三极管BG3的集电极通过电阻R38与+9V电源连 接，三极管BG3的集电极通过电容C28与谐振放大电路中三极管BG4的基极连接。谐振放 大电路包括三极管BG4，三极管BG4的基极还通过电阻R43与+9V电源连接，三极管BG4的 发射极通过电阻R41接地，三极管BG4的集电极连接电容C29，变压器T的初级线圈并联在 电容C29的两端，变压器T的次级线圈一端与振荡器电路的输出端连接，振荡器电路包括由 BG8和BG9构成的文氏桥反馈网络和BGlO放大电路，能够输出15. 5KHz信号，其中可变电阻 W2用来进行微调。变压器T的次级线圈的另一端与由二极管D7串联接地电容C31构成的 差拍检波电路中的二极管D7正极连接，二极管D7的负极还连接可变电阻W5，提高了输出 信号的选择度，可变电阻W5的调节端(用来调节音量大小)通过滤波电容C34将信号输送 给放大输出电路中三极管BG6的基极，三极管BG6的发射极连接电阻R49和电阻R50后接 地，电容C35并联在R50的两端，构成直流负反馈和部分交流负反馈；三极管BG6的集电极 通过电阻R48与9V电源连接，三极管BG6的集电极还通过电容C36与三极管BG7的基极连 接，三极管BG7的基极还通过电阻R51与9V电源连接，还通过电阻R52接地，三极管BG7的 发射极连接电阻R54和电阻R55后接地，电容C38并联在R55的两端；三极管BG7的集电极 还通过电阻R53与9V电源连接，三极管BG7的集电极通过滤波电容C37与耳机的输入端连 接，三极管BG6和三极管BG7将音频信号进行两级放大，使输入耳机的信号清晰悦耳。
权利要求
一种接地网分布探测仪，其特征在于包括信号发射器和信号接收器，信号发射器用于向接地网发射电压信号，信号发射器的两个输出端分别用来与铁塔地线和大地连接；信号接收器包括线圈与信号接收电路，线圈用来感应接地网的信号，线圈的一端接地，另一端与信号接收电路的输入端连接，信号接收电路用来将线圈感应信号放大，信号接收电路的输出端连接有耳机。
2.根据权利要求1所述的接地网分布探测仪，其特征在于所述的信号发射器包括振 荡电路、差分放大电路，放大电路、功率输出电路，振荡电路的输出端与差分放大电路的输 入端连接，差分放大电路的输出端与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与功率输 出电路的输入端连接，功率输出电路的输出端即信号发射器的输出端。
3.根据权利要求2所述的接地网分布探测仪，其特征在于所述放大电路与功率输出 电路之间还连接有推动极电路。
4.根据权利要求3所述的接地网分布探测仪，其特征在于所述的功率输出电路的输 出端与振荡电路的输入端之间还连接有过载保护电路。
5.根据权利要求4所述的接地网分布探测仪，其特征在于所述的功率输出电路的两 个输出端之间还连接有电压表。
6.根据权利要求1至5任一所述的接地网分布探测仪，其特征在于所述的信号接收 电路包括电压并联负反馈放大电路、电流反馈对放大电路、谐振放大电路、振荡器电路和放 大输出电路，电压并联负反馈放大电路的输入端与线圈连接，电压并联负反馈放大电路的 输出端与电流反馈对放大电路的输入端连接，电流反馈对放大电路的输出端与谐振放大电 路的输入端连接，振荡器电路的输出端和谐振放大电路的输出端与放大输出电路的输入端 连接，放大输出电路的输出端用来与耳机连接。
7.根据权利要求6所述的接地网分布探测仪，其特征在于所述的谐振放大电路的输 出端与放大输出电路的输入端之间还连接有差拍检波电路，振荡器电路的输出端与差拍检 波电路的输入端连接。
全文摘要
本发明公开了一种接地网分布探测仪，包括信号发射器和信号接收器，信号发射器，用于向接地网发射电压信号，信号发射器的两个输出端分别用来与铁塔地线和大地连接；信号接收器包括线圈与信号接收电路，线圈用来感应接地网的信号，线圈的一端接地，另一端与信号接收电路的输入端连接，信号接收电路用来将线圈感应信号放大，信号接收电路的输出端连接有耳机。本发明接地网分布探测仪根据电磁感应原理准确的查找接地网的分布，速度快且准确地完成铁塔接地网的查找标识。本仪器的使用能够提高工作效率，降低检修人员劳动强度，快速完成检修任务的目的；并且本仪器重量轻、体积小、携带方便；同时也在高压输电线路检修领域填补了国内空白。
文档编号G01R29/08GK101881799SQ20101020731
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者杨义清, 陶留海, 马富龙 申请人:河南送变电建设公司