一种手持式格雷母线检测装置及其工作方法

技术领域

本发明属于格雷母线检测技术领域，具体涉及一种手持式格雷母线检测装置及其工作方法，用于格雷母线在铺设后检查断线、短路、电磁干扰等故障。

背景技术

在测量距离中很多场合会用到格雷母线测距技术，格雷母线技术利用最简单的单匝线圈的电磁感应原理进行信号传输，具体的说是格雷母线系统中的发射单元会将不同的地址信息进行放大，在编码线圈中产生交变电流，进而产生相应的交变磁场，而格雷母线系统中的解码系统会利用LC天线箱对此交变频率进行耦合，从而将发射单元所包含的地址信号通过电磁耦合方式传送到格雷母线的感应环线上，再通过处理后送给主控进行地址解码。

格雷母线采用格雷码方式进行绕制，最小的编码尺寸长度为10cm，那么长距离的绕线在保证长度的基础上又不能增加最小的编码长度，只能采用增加编码线的数量来实现，编码线缆对应最大长度公式为2n*10cm，根据实际数据位处理及实际绕线的方便，n最大选取为11，单股线最长为204.8m，一对地址线为正负两根，加上小地址为两对，所以共有24根线用于传输地址信息。基准R线为6对12根，分别用于表示不同的地址起始位置，所以格雷母线最大的理论长度为204.8m*6=1228.8m，格雷母线根数为36根。如此多的绕线在编制加工及现场施工的过程中难免会造成导线受力过大被拉断形成的断路，线间短路等状况，同时格雷母线需要长距离与天线箱平行固定，现场变频器等电机驱动设备的干扰，接近格雷电磁场的区域出现的任何导磁，导电设备及金属件都有可能引起格雷母线地址区磁场的紊乱。当施工结束后发现上述问题时再去更改施工方案，会严重增加人力时间成本及影响客户的体验感，甚至导致项目亏损或者停滞。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供了一种手持式格雷母线检测装置及其工作方法，仅仅增加一种手持式解码器及谐振天线箱即可，方便安装，诊断快速准确，是施工期间进行格雷母线及安装工艺、干扰等进行检测的有效手段。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的。

一种手持式格雷母线检测装置，包括手持式解码器、微型天线箱、车检编码器、格雷母线、终端电阻板，所述手持式解码器包括Lora模块、主控、AD采样电路和数字解码电路，所述AD采样电路和数字解码电路接收微型天线箱发送的信号，所述AD采样电路和数字解码电路均与主控连接，车检编码器发出编码后的正弦波调制信号，经过格雷母线及终端电阻之后在格雷母线的周围产生与编码器电流成比例的电磁波，经微型天线箱接收后送入手持式解码器中进行幅度解析及数字编码解析，通过AD采样电路对信号的幅度进行采样及判断，通过数字解码电路对绝对位置信息进行数字化处理，判断出位置信息。

在上述技术方案中，所述主控采用STM32F407。

在上述技术方案中，所述手持式解码器采用锂离子电池组供电，锂离子电池组与主控连接。

在上述技术方案中，所述手持式解码器采用Lora模块组网，将检测数据及结果通过无线方式上传到上位机。

本发明还提供一种如上述的手持式格雷母线检测装置的工作方法，该方法是首先，对格雷母线模拟发送相同的编码调制信号，再通过手持式解码器沿线缆进行巡检，当信号出现不连续变化时，通过主控来判断故障类型及故障定位，对于格雷母线中不同的信号线，判断方式如下：

（1）当基准信号线断开时，其他地址线的参考基准消失，地址显示0；

（2）当其他信号线断开时，在地址显示时会出现跳变，而跳变的地址即为故障线；

（3）结合幅度判断，若格雷母线有短路会引起对应位信号的幅度增大，根据幅度的大小及格雷母线的内阻参数可以推断出短路点；若格雷母线断路会引起对应位信号的幅度为0。

本发明手持式格雷母线检测装置，方便安装，诊断快速准确，本发明通过手持式的格雷母线检查装置的增持，格雷母线产品在现场施工前即可模拟实际效果，检出问题点并进行改进，提高了产品安装的一次合格率，基本可以杜绝二次返工的情况，此产品对于现场施工人员是一种有效预判及提升效率的装置。

附图说明

图1是本发明实施例手持式格雷母线检测装置示意图。

图中：1-手持式格雷母线解码器，2-微型天线箱，3-车检编码器，4-格雷母线，5-终端电阻板。

图2是地检式格雷母线测距系统的示意图。

图中：1-地检编码器，2-天线箱，3-地检编码器，4-格雷母线，5-终端电阻（封装在格雷母线内部）。

图3是本发明实施例中对于格雷母线中不同的信号线编码器发出信号图。

图4是本发明实施例中主控部分电路连接示意图。

图5是本发明实施例中Lora模块电路连接示意图。

图6是本发明实施例中FPGA电路连接示意图。

图7是本发明实施例中EEPROM电路连接示意图。

图中：RF1为天线， BT1为电池。

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案例，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案例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供一种手持式格雷母线检测装置，包括手持式格雷母线解码器1、微型天线箱2、车检编码器3、格雷母线4、终端电阻板5等。

对于车检系统来说，车检编码器3发出编码的正弦波调制信号，经过格雷母线4及终端电阻5后在格雷母线4的周围产生与编码器电流（I=V/R）成比例的电磁波，经微型天线箱2（天线箱为薄板式外形结构，便于现场人员手持移动，进行检测）接收后送入手持式格雷母线解码器1中。

所述手持式解码器1包括Lora模块、主控、AD采样电路和数字解码电路，所述AD采样电路和数字解码电路接收微型天线箱发送的信号，所述AD采样电路和数字解码电路均与主控连接，车检编码器发出编码后的正弦波调制信号，经过格雷母线及终端电阻之后在格雷母线的周围产生与编码器电流成比例的电磁波，经微型天线箱接收后送入手持式解码器中进行幅度解析及数字编码解析，通过AD采样电路对信号的幅度进行采样及判断，通过数字解码电路对绝对位置信息进行数字化处理，判断出位置信息。

在上述实施例中，所述主控采用STM32F407，其电路连接示意图如图4所示。

在上述实施例中，所述手持式解码器采用锂离子电池组供电，锂离子电池组与主控连接。

在上述实施例中，所述手持式解码器采用Lora模块组网，将检测数据及结果通过无线方式上传到上位机，这样对于不方便人员操作的场合采用某种机械方式带动此检测装置移动检测，同样可以方便的完成整个格雷母线工况的检测。Lora模块的电路连接示意图如图5所示。

另外，手持式解码器不仅可以通过LORA局域网络将数据传输到上位机系统，亦可通过串口调试助手完成地址的采集。

图6为FPGA电路连接示意图，FPGA用于解码数字信号。

图7为EEPROM电路连接示意图，EEPROM用于存储故障信号。

在实际使用中，格雷母线有可能会受到外部的干扰，如遇到大面积的金属平面，大电流或高电压电缆平行导致的磁场耦合，此类故障在表现形式上必然是格雷母线的每条信号线均受到干扰，那么在检测的过程中遇到此类故障报警，应就近检查以上情形是否存在，解除以上外界干扰后再利用本手持式格雷母线检测装置进行进一步的格雷母线检测。

对于格雷母线中不同的信号线，车检编码器3发出信号如图3所示，其中S1-S4，SR5，SR6为基准信号，S5-S16为位置信号，其中基准信号在一段格雷母线中只显示一种，表示不同的地址起始位置，如S1位置标识0-204.8m，S2位置标识204.8-409.6m等，当基准信号线断开以后，其他地址线的参考基准消失，地址会显示0，而当其他信号断线的时候，首先在地址显示时会出现跳变，而跳变的地址即为故障线，如图3及表1所示，S5断线必然会引起对应位时序T0的低电位的缺失，再结合幅度判断，格雷母线有短路必然引起对应位信号的幅度增大，断路会引起对应位信号的幅度为0，甚至根据幅度的大小及格雷母线的内阻参数可以推断出短路点。

表1

对车检系统或者地检系统的格雷母线来说，本质都是通过电磁感应的原理实现信号传输，车检系统信号的产生是由编码器、格雷母线及终端电阻板组成，天线箱为接收装置，格雷母线为发射装置。地检系统信号的产生是由编码器、谐振天线箱组成，格雷母线作为信号接收端使用，地检系统通常会将终端电阻密封在格雷母线内部。

如图2所示，对于地检系统来说，编码器1将固定频率的正弦波信号通过谐振天线箱2中的线圈发出电磁波，格雷母线4连接地检解码器3，终端电阻5一般封装于格雷母线4中。无论车检或者地检系统均是对格雷母线的状况进行判断，所以可以归一化处理，区别是地检系统时，需要准备一车检编码器3作为发振单元，再利用本发明手持式格雷母线检测装置即可对格雷母线进行查线操作。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。