专利名称：地埋电缆任意段铺设长度的丈量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对地埋电缆任意段铺设长度的丈量方法及其装置，特别是对电力电缆，不论是运行的好电缆、还是故障电缆，当其资料不清时，采用本装置可迅速丈量出电缆路径上方任意一点到某一端头或任意两点间的实际铺设电缆长度。
背景技术：
在电力电缆施工及维修中，通常需要知道地埋电缆或沟道电缆路径上方某一位置点到电缆终端或始端的实际铺设长度，在电缆埋设路径清楚的条件下，采用计米器进行丈量；而在电缆埋设路径不清楚的条件下，常靠经验和印象试探性估量。此方法的缺点表现在两个方面，其一是存在不仅丈量精度难以满足实际需要，而且存在实施过程慢和难以确定位置点实际铺设长度，特别是在资料不清、电缆路径上方有障碍物等不方便的复杂环境下难以实施；其二是由于大部分电缆埋设是多有余量盘绕，地面丈量时难以计算。申请号为200610041725. 0的中国专利公开了一种《金属管线埋设长度的测量方法及其装置》，该方法异地发射时刻确定是采用两部校准的同步时钟比对的原理，其主要缺点是对两部同步时钟的精度和稳定度及一致性要求较高，装置原理线路较复杂、设备成本高昂、抗干扰性较差、时钟同步的驯服时间较长等。

发明内容
本发明是针对已有专利技术《金属管线埋设长度的测量方法及其装置》的产品生产与使用中暴露的问题而发明的新原理方法及改进的新装置。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种地埋电缆任意段铺设长度的丈量方法，其特征在于，包括下述步骤(1)将端头机测量输出端子与被测电缆某一端头K的芯线相连接，端头机接地端子与被测电缆系统地相连接，端头机的调频对讲电台天线3架设到地面便于通讯位置，将供电端口接入220V市电；(2)打开端头机电源开关使其处于待机工作状态，其中的信号分类处理电路工作状态首先处于“通话”状态，按现场机通知再转入“测量”状态；(3)将现场机沿着被测电缆的埋设方向移动至任意一点M上方地面，打开现场机电源开关，检查调整现场机调频对讲电台，使现场机的分类处理电路工作状态开关处于“通话”状态，首先与端头机值守人员对话正常后，通知其一起转入“测量”状态，由现场机操作键控制开始测量，现场机产生的时间同步基准脉冲按周期Tr重复启动各路时间差计数器开始计数，同时经现场机调频对讲电台及天线向端头机发送时间同步基准脉冲；端头机由其天线与调频对讲电台接收到同步基准脉冲后，触发产生电磁波测量信号经被测电缆发射出去，同时经端头机的调频对讲电台与天线向现场机回送其接收后整形的同步基准脉冲和产生的发射基准脉冲信号；现场机经其天线与调频对讲电台接收端头机回送的同步基准脉冲和发射基准脉冲信号后分别终止其相应时间差计数器的计数，在地面电缆路径某一点M上，经现场机天线及现场机测量接收电路接收被测电缆金属管线辐射的电磁波测量信号终止其时间差计数器的计数，并自动读取各种时间差测量值与信号波形采样值，进行信号分析、各种误差补偿与测量计算与数据保存，经显示器输出被测电缆某一端头K到被测电缆的埋设方向任意一点M间实际铺设电缆长度L的数据；(4)采用步骤(1) ( 方法测得现场机沿着被测电缆的埋设方向移动至任意另一点N距端头K的埋设电缆实际长度L’，将测得两个点的埋设电缆长度求差即得到被测电缆的埋设方向上任意两点M、N间的埋设电缆的长度。一种采用上述方法的丈量装置，包括与被测电缆某一端头K的芯线相连接端头机、沿着被测电缆的埋设方向移动至任意一点M上方地面的现场机，现场机包括晶体振荡器产生高频信号送控制测量电路CPU，经整形产生采样计数所需的高频脉冲、经整形分频产生低频周期为Tr的时间同步基准脉冲，经第一信号分类处理电路送第一调频对讲电台，由第一天线发射；端头机包括第三天线与第二调频对讲电台接收现场机发射的同步基准脉冲，经第二信号分类处理电路送控制电路，控制电路由接收的同步基准脉冲触发产生的发射基准脉冲，控制功率源电路和测量发射电路经被测电缆端头K发射电磁波测量信号，同时经第二信号分类处理电路、第二调频对讲电台与第三天线向现场机回送其接收后整形的同步基准脉冲和触发产生的发射基准脉冲；现场机经第一天线与第一调频对讲电台接收端头机回送的同步基准脉冲和发射基准脉冲，再经第一信号分类处理电路送控制测量电路CPU，现场机经第二天线及测量接收电路接收被测电缆辐射的电磁波测量信号，送控制测量电路CPU，CPU进行各时间差测量、 采样信号分析与误差补偿，最终送显示器输出被测电缆端头κ到现场机所处M点间铺设的实际长度L数据。上述装置中，所述现场机包括存贮器和通信口，经操作键盘控制，存贮器用于保存测得的信号波形和计算数据，通信口用于将保存在存贮器中的信号波形和计算数据打印或调用。所述端头机和现场机中的信号分类处理电路采用时域分离与合成电路，其中的 “通话”与“测量”两种工作状态由二选一双向模拟开关控制切换调频通讯传输的通话或测量同步脉冲信号。该分类处理电路也可采用频域分离与合成电路，调频通讯传输的通话与测量同步脉冲信号经高、低通滤波器与求和放大器频域分离与合成，不再需要单独设置“通话”与“测量”两种工作状态开关。与现有技术相比，本发明的测量方法彻底放弃了由两部时钟同步原理的异地发射时刻基点确定方法，采用通过自由空间调频波向异地设备发送时间同步基准脉冲、接收异地设备回送的时间同步基准脉冲和其触发产生的发射基准脉冲，进而异地确定发射时刻基点的新方法。调频对讲电台用于实现通话与测量同步脉冲两类不同用途信号的异地传送功能的时域或频域信号分类处理原理。具有能精确丈量地埋电缆任一特定点到某一端点或任两特定点间地埋电缆的实际铺设长度、使用快捷简便的优点。
以下结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。


图1为本发明方法的工作示意图。图2为本发明方法所涉及丈量装置的功能结构框图。其中(a)图为端头机结构框图；(b)图为现场机结构框图。图3为图2中信号分类处理电路的两个具体实例原理图。其中(a)图为时域分离与合成电路原理图；(b)图为频域分离与合成电路原理图。图4为本发明方法时间测量脉冲关系示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明方法所涉及地埋电缆丈量装置由端头机和现场机两部分组成。端头机和现场机之间通过无线调频对讲电台联系，调频对讲电台用于实现对通话与测量同步脉冲两类不同用途信号的异地传送功能。丈量步骤(1)按图1所示将端头机测量输出端子与被测电缆某一端头K的芯线相连接，端头机接地端子与被测电缆系统地相连接，端头机调频对讲电台天线3架设到地面便于通讯位置，将供电端口接入220V市电；(2)打开端头机电源开关使其处于待工作状态(对采用图3结构一信号分类处理电路，工作状态开关首先处于“通话”状态，按现场机通知再转入“测量”状态)；(3)将现场机沿着被测电缆的埋设方向移动至如图1中所示任意一点M上方地面， 打开电源开关，检查调整调频对讲电台使对话正常后(对采用图3结构一信号分类处理电路，工作状态开关处于“通话”状态首先与端头机值守人员对话正常后，通知其一起转入“测量”状态)，由操作键控制开始测量，现场机产生的时间同步基准脉冲按周期Tr重复启动各路时间差计数器开始计数，同时经调频对讲电台及天线1向空中为端头机发送时间同步基准脉冲；端头机由其天线3与调频对讲电台接收到同步基准脉冲后，由其触发产生电磁波测量信号经被测电缆发射出去、同时经调频对讲电台与天线3向现场机回送其接收后整形的同步基准脉冲和产生的发射基准脉冲信号；现场机经天线1与调频对讲电台接收端头机回送的同步基准脉冲和发射基准脉冲信号分别终止其相应时间差计数器的计数，在地面电缆路径某一点M上经天线2及测量接收电路接收被测电缆金属管线辐射的电磁波测量信号终止其时间差计数器的计数，并自动读取各种时间差测量值与信号波形采样值、进行信号分析、各种误差补偿与测量计算与数据保存，经液晶显示器输出被测电缆某一端头K到被测电缆的埋设方向任意一点M间实际铺设电缆长度L的数据；(4)同⑴ (3)步骤可测得现场机沿着被测电缆的埋设方向移动至如图1中所示任意一点N距端头K的埋设电缆实际长度L’，将测得两个点的埋设电缆长度求差即得到被测电缆的埋设方向上任意两点M、N间的埋设电缆长度。如图2所示，端头机主要完成经调频对讲电台与现场机语音交流、接收并回送现场机发送来的时间同步基准脉冲、给现场机回送由接收的时间同步基准脉冲触发产生的发射基准脉冲，经被测电缆发射电磁波测量信号；现场机主要完成产生采样计数脉冲和时间同步基准脉冲，经调频对讲电台与端头机语音交流和向端头机发送时间同步基准脉冲、接收端头机回送现场机的时间同步基准脉冲和发射基准脉冲，经所埋电缆路径任一点上方地面接收被测电缆金属管线辐射的电磁波测量信号，自动进行信号分析、各种时间差测量与误差补偿，最终经液晶显示器输出现场机所在位置到端头机所接端头或现场机分别所处两点间埋设电缆的实际长度。如图3所示，端头机和现场机中的信号分类处理电路针对通话与测量同步脉冲两类不同用途信号的异地通讯传输方式不同，包含两种可选结构电路，图3中(a)图为第一种结构电路形式，它是采用两类不同用途信号的时域分离工作原理，其中的“通话”与“测量” 两种工作状态由二选一双向模拟开关控制切换调频通讯传输的通话或测量同步脉冲(时间同步基准脉冲及发射基准脉冲总称)信号，其特点是电路原理与结构简单、通话与测量同步脉冲分别在相应的“通话”与“测量”工作状态下单独出现而互不影响，测量过程中异地两机间语言交流需下次通话时间约定或借助另一通讯工具。图3中(b)图为第二种结构电路形式，它是采用频域分离与合成原理，调频通讯传输的通话与测量同步脉冲信号经高、低通滤波器与求和放大器频域分离与合成，也即采用对调频电台的输出音频带宽作适当拓宽后分为传输语音的下半带宽和传输测量同步脉冲的上半带宽，信号传送前后分别滤波分选、达到分离两类不同用途信号的目的。不再需要设置“通话”与“测量”两种工作状态开关。其特点是电路原理与结构较复杂、通话与测量同步脉冲同时传输对滤波器的选择性要求较高、实施丈量过程中异地两机间协调便捷。如图4所示，为本发明地埋电缆丈量装置在“通话”与“测量”工作状态分置情况的“测量”状态下，时间测量脉冲关系。结合图2中所标A到J点，该地埋电缆丈量装置的工作原理可叙述为地埋电缆丈量装置按图1连接好，通电进入“测量”状态后，现场机的晶体振荡器产生高频信号送控制测量电路CPU，经整形产生采样计数所需的高频脉冲、经整形分频产生低频周期为Tr的时间同步基准脉冲，同步基准脉冲除作为时间计数起始脉冲外经信号分类处理电路送调频对讲电台，由天线1向空中发射出去，图2中A、B两点相应波形见图4(a)；端头机由其天线3与调频对讲电台接收到的同步基准脉冲经信号分类处理电路送控制电路，图2中C、D两点相应波形见图4(b)，控制电路由接收的时间同步基准脉冲触发产生的发射基准脉冲，控制功率源电路和测量发射电路经被测电缆发射电磁波测量信号，同时经信号分类处理电路、调频对讲电台与天线3向现场机回送其接收后整形的同步基准脉冲和产生的发射基准脉冲信号，图2中E点相应波形见图4(c)，图2中F、G两点相应波形见图4(d)；现场机经天线1与调频对讲电台接收端头机回送的同步基准脉冲和发射基准脉冲信号，再经信号分类处理电路送控制测量电路CPU，图2中H、I两点相应波形见图 4(e)；现场机经天线2及测量接收电路在地面电缆路径某一点M上接收被测电缆金属管线辐射的电磁波测量信号送控制测量电路，图2中J点相应波形见图4(f) ；CPU自动进行各种时间差测量、采样信号分析与误差补偿，最终送液晶显示器输出图1所示被测电缆端头K到现场机所处M点间铺设的实际长度L数据，经操作键盘控制可将测得的信号波形和计算数据送存贮器保存，或将保存在存贮器中的信号波形和计算数据经通信口打印或调用。信号分类处理电路采用结构二时图2中B、C、G、H四点相应波形与图4中不同于其混入了通话音频信号波形，采用结构一的“通话”状态时该四点相应波形仅有对讲通话音频信号波形。丈量计算原理设处于被测电缆埋设路径任一点M上的现场机误差补偿后，测得其产生的同步基准脉冲到接收端头机回送的同步基准脉冲的时间差为At1、到接收端头机回送的发射基准脉冲的时间差为、到接收被测电缆管线辐射电磁波信号的时间差为At3，电磁波在该电缆介质中的传输速度为v，测定时间关系如图4所示，则现场机测得同步基准脉冲到发射基准脉冲的时间差与所测电缆端头机所接端头到现场机处的电缆实际长度L的计算公式如下At0 = At1/2+(At2-At1) = At2-Δ t/2................................. (1)L= ( Δ t3- Δ t0) ν = (At3+Δ\J2~ Δ t2) ν ................................. (2)。
权利要求
1.一种地埋电缆任意段铺设长度的丈量方法，其特征在于，包括下述步骤(1)将端头机测量输出端子与被测电缆某一端头K的芯线相连接，端头机接地端子与被测电缆系统地相连接，端头机的调频对讲电台天线架设到地面便于通讯位置，将供电端口接入220V市电；(2)打开端头机电源开关使其处于待机工作状态，其中的信号分类处理电路工作状态首先处于“通话”状态，按现场机通知再转入“测量”状态；(3)将现场机沿着被测电缆的埋设方向移动至任意一点M上方地面，打开现场机电源开关，检查调整现场机的调频对讲电台，使现场机的分类处理电路工作状态开关处于“通话”状态，首先与端头机值守人员对话正常后，通知其一起转入“测量”状态，由现场机操作键控制开始测量，现场机产生的时间同步基准脉冲按周期Tr重复启动各路时间差计数器开始计数，同时经现场机调频对讲电台及天线1向端头机发送时间同步基准脉冲；端头机由端头机的天线和调频对讲电台接收到同步基准脉冲后，触发产生电磁波测量信号经被测电缆发射出去，同时经端头机的调频对讲电台和天线向现场机回送其接收后整形的同步基准脉冲和产生的发射基准脉冲信号；现场机经现场机的天线和调频对讲电台接收端头机回送的同步基准脉冲和发射基准脉冲信号后分别终止其相应时间差计数器的计数，在地面电缆路径某一点M上，经现场机的另一天线和现场机测量接收电路接收被测电缆金属管线辐射的电磁波测量信号终止其时间差计数器的计数，并自动读取各种时间差测量值与信号波形采样值，进行信号分析、各种误差补偿与测量计算与数据保存，经显示器输出被测电缆某一端头K到被测电缆的埋设方向任意一点M间实际铺设电缆长度L的数据；(4)采用步骤(1) C3)方法测得现场机沿着被测电缆的埋设方向移动至任意另一点 N距端头K的埋设电缆实际长度L’，将测得两个点的埋设电缆长度求差即得到被测电缆的埋设方向上任意两点M、N间的埋设电缆的长度。
2.—种地埋电缆任意段铺设长度的丈量装置，其特征在于，采用权利要求1所述的方法，包括与被测电缆某一端头K的芯线相连接端头机、沿着被测电缆的埋设方向移动至任意一点M上方地面的现场机，现场机包括晶体振荡器产生高频信号送控制测量电路CPU，经整形产生采样计数所需的高频脉冲、经整形分频产生低频周期为Tr的时间同步基准脉冲， 经第一信号分类处理电路送第一调频对讲电台，由第一天线发射；端头机包括第三天线与第二调频对讲电台接收现场机发射的同步基准脉冲，经第二信号分类处理电路送控制电路，控制电路由接收的同步基准脉冲触发产生的发射基准脉冲， 控制功率源电路和测量发射电路经被测电缆端头K发射电磁波测量信号，同时经第二信号分类处理电路、第二调频对讲电台与第三天线向现场机回送其接收后整形的同步基准脉冲和触发产生的发射基准脉冲；现场机经第一天线与第一调频对讲电台接收端头机回送的同步基准脉冲和发射基准脉冲，再经第一信号分类处理电路送控制测量电路CPU，现场机经第二天线及测量接收电路接收被测电缆辐射的电磁波测量信号，送控制测量电路CPU，CPU进行各时间差测量、采样信号分析与误差补偿，最终送液显示器输出被测电缆端头K到现场机所处M点间铺设的实际长度L数据。
3.如权利要求2所述的地埋电缆任意段铺设长度的丈量装置，其特征在于，所述现场机包括存贮器和通信口，经操作键盘控制，存贮器用于保存测得的信号波形和计算数据，通信口用于将保存在存贮器中的信号波形和计算数据打印或调用。
4.如权利要求2所述的地埋电缆任意段铺设长度的丈量装置，其特征在于，所述第一、 第二信号分类处理电路为时域分离与合成电路，其中的“通话”与“测量”两种工作状态由二选一双向模拟开关控制切换调频通讯传输的通话或测量同步脉冲信号。
5.如权利要求2所述的地埋电缆任意段铺设长度的丈量装置，其特征在于，所述第一、 第二信号分类处理电路为频域分离与合成电路，调频通讯传输的通话与测量同步脉冲信号经高、低通滤波器与求和放大器频域分离与合成。
全文摘要
本发明公开了一种地埋电缆任意段铺设长度的丈量方法及装置，其特征在于，先将端头机的输出端子与被测电缆某一端头芯线连接并架设调频电台天线到地面便于通讯，现场机在地面沿被测电缆埋设方向移动至任一点上，加电开机后语音异地协调开始测量，现场机采用通过自由空间调频波向异地端头机发送时间同步基准脉冲、接收端头机回送的同步基准脉冲和其触发产生的发射基准脉冲，进而异地确定端头机的发射时刻基点，通过天线2接收端头机经被测电缆管线辐射的电磁波信号，进而确定电磁波由被测电缆某一端头传到现场机所处点的时间差，结合电磁波在该电缆介质中的传输速度、误差因素分析补偿，显示给出所丈量段地埋电缆的实际铺设长度。
文档编号G01B15/00GK102538725SQ20111045551
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者薛英民, 许东, 韩伯锋 申请人:西安四方机电有限责任公司