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

【摘 要】針對墻內線纜安置情況難以在無損墻面的前提下預知，基于畢奧-薩伐爾定律，論文設計了一個能有效且無損探測建筑墻體內通電線纜走向的檢測儀。經應用實驗測試，結果表明：該檢測儀可對用電器的通電線纜走向進行準確探測，靈敏度較高，可滿足探測需求且使用便捷，具有一定的推廣價值。

【Abstract】In view of the fact that it is difficult to predict the installation of inner wall cables without damage to the wall. Based on the biot-savart law， this paper designs a detector that can effectively and nondestructively detect the direction of electrical cables in the wall. The experimental results show that the detector can accurately detect the direction of the live wire and cable of electrical appliances， has high sensitivity， can meet the detection needs and is convenient to use， and has certain popularization value.

【關鍵詞】暗線;檢測儀;電磁感應;無損探測

【Keywords】 dark line; detector; electro-magnetic induction; non-destructive detection

【中圖分類號】TU197 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）07-0163-02

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

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。

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。

【參考文獻】

【1】張喜紅，王玉香.基于FFT照明線路探測的研究及STM32實現[J].湖南工業大學學報，2017，31（3）：53-57.

【2】魏文彬.基于FFT的配電網單相接地故障定位研究與實現[D].保定：華北電力大學，2011.

【3】汪嵐.基于STC12C5A602的照明線路探測儀設計[J].延邊大學學報（自然科學版），2014，40（3）：257-260.

【4】林俊武，劉凡，黃藝森，等.基于STM32的非接觸照明線路探測儀設計[J].佳木斯大學學報（自然科學版），2017，35（2）：314-316.

【5】權曉紅.基于巨磁電阻的照明線路探測裝置[J].自動化與儀器儀表，2014（2）：66-67.