基于畢奧-薩伐爾定律的非接觸式暗線檢測儀

孔德成，冉隆毅

（重慶化工職業學院，重慶401228）

1 引言

在需要對墻壁進行打孔時，經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]。針對此現象，現有文獻主要利用單片機為控制部件來輔助檢測[3-4]，由于單片機及外圍器件的存在，造成檢測設備的數據處理能力滯后且體積龐大，限制了產品的推廣應用[5]。

基于上述研究背景，本文基于畢奧-薩伐爾定律，設計了一個便攜、有效且無損探測墻體內通電線纜走向的檢測儀。該檢測儀工作時，當探測到墻內暗線發出的工頻電磁信號，輔助耳機可清晰辨出交流電的高頻噪音，左右移動探測儀，從而確定暗線位置。

2 工作原理

墻體內暗線工作時，其交變電流會產生一個微弱的交變磁場，由電磁感應定律[3]，檢測儀中磁頭線圈兩端的感應電壓為：

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

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

檢測儀電路如圖1 所示，2 個NPN 型三極管組成復合放大電路，放大倍數（即零敏度）由式（1）決定。此外，在保證檢測器能正常工作的前提下，為減少設計成本，經分析，省去電源穩壓芯片，使用3.7V 鋰電池為電路供能。

圖1 電路原理圖

3 實驗與分析

為驗證檢測儀性能，對其進行實驗測試。采用建筑石膏板代替墻體，負載為白熾燈，暗線測試采用220V 交流電，通過設置用電器數量調整電線功率，硬件電路具體參數如下：R1=100k，C1=C2=C3=100μF，R2=R3=2k，R4=R5=150Ω。

結果表明，檢測儀可對連接大于200W 用電器的通電線纜走向進行準確探測，靈敏度較高。電器功率為100W 時，所能測試暗線深度達40mm，滿足探測需求且使用便捷。

此外，還以60W 白熾燈為負載，石膏板模擬墻厚度設置為30mm，手持檢測儀進行了四組平穩性測試實驗，每組20 次反復測試。實驗表明，本檢測儀可準確探測通電線纜的走向，在相應狀態下的準確率可滿足工業測試要求。

4 結論

針對墻內通電線纜難以在無損墻面的情況下快速準確地確定其走向，本文設計出一種基于三極管放大原理的暗線檢測儀，實驗結果表明：①檢測儀可對連接大于200W 用電器的通電線纜走向進行準確探測，靈敏度較高；②電器功率為100W 時，所能測試暗線深度達40mm，滿足探測需求且使用便捷、平穩性較好。