孔德成，冉隆毅

（重慶化工職業(yè)學(xué)院，重慶401228）

1 引言

在需要對(duì)墻壁進(jìn)行打孔時(shí)，經(jīng)常受到暗線走向的困擾，破壞暗線極易造成線纜短路，用電安全問題突出[1-2]。針對(duì)此現(xiàn)象，現(xiàn)有文獻(xiàn)主要利用單片機(jī)為控制部件來輔助檢測(cè)[3-4]，由于單片機(jī)及外圍器件的存在，造成檢測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)處理能力滯后且體積龐大，限制了產(chǎn)品的推廣應(yīng)用[5]。

基于上述研究背景，本文基于畢奧-薩伐爾定律，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜、有效且無損探測(cè)墻體內(nèi)通電線纜走向的檢測(cè)儀。該檢測(cè)儀工作時(shí)，當(dāng)探測(cè)到墻內(nèi)暗線發(fā)出的工頻電磁信號(hào)，輔助耳機(jī)可清晰辨出交流電的高頻噪音，左右移動(dòng)探測(cè)儀，從而確定暗線位置。

2 工作原理

墻體內(nèi)暗線工作時(shí)，其交變電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微弱的交變磁場(chǎng)，由電磁感應(yīng)定律[3]，檢測(cè)儀中磁頭線圈兩端的感應(yīng)電壓為：

其中，N 為磁頭線圈匝數(shù)；S 為磁頭線圈的有效截面積；r0為磁頭線圈到導(dǎo)線的距離；μ0為電磁常數(shù)；ω 為導(dǎo)線中電流角頻率。

由式（1）可知，當(dāng)線圈和通電線纜中的電流一定時(shí)，磁頭線圈兩端的感應(yīng)電壓U 與r0成反比。當(dāng)磁頭線圈距離通電導(dǎo)線越近，感應(yīng)出的電壓就越強(qiáng)，利用此原理，可用來尋找聲音最強(qiáng)點(diǎn)，即找到距離墻內(nèi)暗線的最近點(diǎn)，從而確定暗線位置。

檢測(cè)儀電路如圖1 所示，2 個(gè)NPN 型三極管組成復(fù)合放大電路，放大倍數(shù)（即零敏度）由式（1）決定。此外，在保證檢測(cè)器能正常工作的前提下，為減少設(shè)計(jì)成本，經(jīng)分析，省去電源穩(wěn)壓芯片，使用3.7V 鋰電池為電路供能。

圖1 電路原理圖

3 實(shí)驗(yàn)與分析

為驗(yàn)證檢測(cè)儀性能，對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。采用建筑石膏板代替墻體，負(fù)載為白熾燈，暗線測(cè)試采用220V 交流電，通過設(shè)置用電器數(shù)量調(diào)整電線功率，硬件電路具體參數(shù)如下：R1=100k，C1=C2=C3=100μF，R2=R3=2k，R4=R5=150Ω。

結(jié)果表明，檢測(cè)儀可對(duì)連接大于200W 用電器的通電線纜走向進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)，靈敏度較高。電器功率為100W 時(shí)，所能測(cè)試暗線深度達(dá)40mm，滿足探測(cè)需求且使用便捷。

此外，還以60W 白熾燈為負(fù)載，石膏板模擬墻厚度設(shè)置為30mm，手持檢測(cè)儀進(jìn)行了四組平穩(wěn)性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，每組20 次反復(fù)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，本檢測(cè)儀可準(zhǔn)確探測(cè)通電線纜的走向，在相應(yīng)狀態(tài)下的準(zhǔn)確率可滿足工業(yè)測(cè)試要求。

4 結(jié)論

針對(duì)墻內(nèi)通電線纜難以在無損墻面的情況下快速準(zhǔn)確地確定其走向，本文設(shè)計(jì)出一種基于三極管放大原理的暗線檢測(cè)儀，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：①檢測(cè)儀可對(duì)連接大于200W 用電器的通電線纜走向進(jìn)行準(zhǔn)確探測(cè)，靈敏度較高；②電器功率為100W 時(shí)，所能測(cè)試暗線深度達(dá)40mm，滿足探測(cè)需求且使用便捷、平穩(wěn)性較好。