本發(fā)明屬于高壓電纜無損檢測領域，尤其涉及一種反射式高能電子衍射對高壓電纜的檢測裝置。

背景技術：

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各種電線電纜得到了廣泛的應用，電線電纜行業(yè)得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模逐漸壯大，市場占有率逐年提升。電纜作為重要的無損檢測類商品，國家標準對精度要求很高。然而，目前電線電纜市場上存在的計量問題日臻突出，如何準確、迅速、經(jīng)濟的實現(xiàn)對電纜無損檢測的測量，具有重要的理論意義和研究價值。

幾乎所有架在高空的高壓電纜表面都是裸露的，由于電壓很高，危險系數(shù)極高。對于已經(jīng)發(fā)生斷路故障的高壓電纜，其檢測方法已經(jīng)是多種多樣了，可以快速精確的發(fā)現(xiàn)其故障位置，進行修復。然而對于高壓運行的電纜，其維護很小，由于很難判斷出未知的故障點，一旦突然損壞或者斷路對工業(yè)生產(chǎn)以及生活等帶來了很大的影響與損害。如果電纜發(fā)生局部放電，極大程度增加了電纜的危險系數(shù)。因此如何利用反射電子衍射技術對高壓電纜的無損檢測，預防電纜故障的發(fā)生是我們所研究的難點。

高能電子衍射電纜無損原理簡單，對電纜不會造成損壞，不受電纜芯數(shù)和無損檢測的限制，對電纜線路技術資料的依賴性小，無損精度高，體積可以做到很小，易于攜帶，成本低，特別適于工程布線及半成品的檢測，得到了廣泛的重視。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種可對在線運行電纜進行無損傷檢測的反射式高能電子衍射對高壓電纜的檢測裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案，本發(fā)明包括叉指換能器、太陽能板和蓄電池和控制單元；其結構要點所述控制單元包括PIC18F4520/TQFP芯片U1、CA258 P芯片U3和LM239 U4，U3的2腳分別與電阻R11一端、電阻R12一端相連，R12另一端與太陽能板輸出端相連，R11另一端分別與U3的1腳、電阻R30一端相連，R30另一端與U1的27腳相連；U3的3腳分別與電阻R5一端、電阻R8一端相連，R5另一端接+5V電源，R8另一端接地。

U3的6腳分別與電阻R4一端、電阻R18一端相連，R18另一端與蓄電池相連，R4另一端分別與U3的7腳、電阻R49一端相連，R49另一端與U1的26腳相連；U3的5腳分別與電阻R6一端、電阻R9一端、U4的7腳相連，R9另一端接地；R6另一端分別與U4的9腳、電阻R7一端相連，R7另一端接+5V電源。

U1的37腳通過R50接NPN三極管Q2的基極，Q2的發(fā)射極接GND1端，Q2的集電極與蜂鳴器BUZZER負極相連，BUZZER正極通過電阻R29接+5V電源。

U4的8腳分別與電阻R34一端、R40一端、R31一端相連，R40另一端接GND1端，R31另一端接OUT-端，R34另一端接U1的42腳，U4的14腳分別與電阻R27一端、電阻 R32一端相連，R27另一端接電源VCC，R32另一端分別與穩(wěn)壓管Z2陰極、電阻R26一端、電阻R28一端、電阻R57一端相連，Z2陽極接OUT-端，R26另一端接IRF1405芯片T3柵極，R28另一端接IRF1405芯片T4柵極，R57另一端接IRF1405芯片T9柵極，T3源極、T4源極、T9源極、OUT-端相連；OUT-端通過電阻絲F1接蓄電池負極，蓄電池正極接電源VCC。

所述叉指換能器包括發(fā)射端叉指換能器和接收端叉指換能器，控制單元將蓄電池的電壓提升為高壓后發(fā)送給發(fā)射端叉指換能器。

作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明將接收端叉指換能器獲得的高能電子衍射譜的軌跡和“故障軌跡”進行疊加，兩個軌跡將有一個清楚的發(fā)散點；這個發(fā)散點就是故障點的反射波形點。

作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述太陽能電池采用柔性薄膜太陽能電池。

作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述蓄電池采用石墨烯作為電極的鋰離子電池。

其次，本發(fā)明所述U1的11腳通過R23與NPN三極管Q3的基極相連，Q3的發(fā)射極接GND1端，Q3的集電極分別與電阻R36一端、NPN三極管Q1基極、PNP三極管Q10基極相連，R36另一端分別與Q1集電極、穩(wěn)壓管Z1陰極、電阻R65一端相連，Z1陽極接GND1端，電阻R65另一端通過電阻R20接電源VCC。

Q10集電極分別與穩(wěn)壓管Z5陽極、GND端相連，Z5陰極分別與R62一端、R33一端、R24一端、R22一端相連，R33另一端分別與Q1發(fā)射極、Q10發(fā)射極相連；R24另一端與IRF1405芯片T8柵極相連，T8源極接GND端，T8漏極分別與IRF1405芯片T7漏極、IRF1405芯片T2漏極、IRF1405芯片T5漏極、IRF1405芯片T6漏極、IRF1405芯片T1漏極相連，T7源極接GND端，T7柵極接R22另一端 ；T2柵極接R62另一端，T2源極接GND端。

所述Q1集電極分別與電阻R13一端、PNP三極管Q8發(fā)射極相連，Q8基極分別與R13另一端、電阻R19一端相連，R19另一端接NPN三極管Q6集電極，Q6發(fā)射極接GND1端，Q6基極通過電阻R10接U1的36腳；Q8的集電極依次通過二極管D5、電阻R3分別與電阻R42一端、NPN三極管Q5基極相連，R42另一端接SUN-端；Q5發(fā)射極接SUN-端，Q5集電極分別與電阻R37一端、NPN三極管Q4基極、PNP三極管Q7基極相連，Q7集電極接SUN-端，R37另一端分別與Q4集電極、電阻R64一端相連，Q4發(fā)射極分別與Q7發(fā)射極、電阻R35一端相連，R35另一端通過電阻R25接T1柵極，T1、T5、T 6源極接SUN-端。

所述R64另一端依次通過電阻R63、電阻R39、電阻R38、二極管D7與所述叉指換能器電能輸入端HV相連；所述T5柵極通過電阻R2與R35另一端相連，T6柵極通過電阻R21與R35另一端相連。

另外，本發(fā)明所述HV分別與電容C20一端、電感L1一端相連，C20另一端分別與電容C21一端、電容C22一端、GND端相連，L1另一端分別與C21另一端、電感L2一端相連，L2另一端分別與C22另一端、VCC1端相連；VCC1端分別與電容C1一端、電容C2一端、電容C3一端、電容C6一端、電容C8一端相連，電容C1另一端、電容C2另一端、電容C3另一端、電容C6另一端、電容C8另一端、GND1端相連。

本發(fā)明有益效果。

本發(fā)明使用方便、檢測準確，利于提高高壓電纜使用壽命、提高電纜工作效率。

本發(fā)明采用高能電子衍射對在線運行電纜進行無損傷檢測，該設備采取電子監(jiān)測的方法技術產(chǎn)生的高能電子沿著高壓電纜內(nèi)部導電電纜芯進行高能電子的傳播，當遇到電纜的缺陷或者障礙時，電子的路徑就會發(fā)生變化，電子所反映的圖譜會出現(xiàn)異常，在信號接收端收集到故障信號進行確認缺陷位置。如圖1所示，高壓加速的高能電子通過一組換能器耦合為電纜表面信號，隨后到達另一組換能器后轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

本發(fā)明是太陽能便攜式設備，具有太陽能充電電路和電壓電流檢測電路。充電電路首先由運算放大器組成的比較器來比較太陽能板與蓄電池的電壓，其組成元件有U3（CA258）、R30、R12、R5、R8、R49、R4等。如果蓄電池低于一定闕值時，蜂鳴器（BUZZER）會報警。如果太陽能板電壓大于蓄電池電壓就充電，通過U4（LM239）放大控制信號，導通MOS管T3、T4、T9使太陽能板對蓄電池充電（哪點為正極充電點，VCC bat-為電池負極） 等。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明保護范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。

圖1為本發(fā)明監(jiān)測電纜傳播的原理圖。

圖2為本發(fā)明的原理方法圖。

圖3～圖6為本發(fā)明電路原理圖。

具體實施方式

如圖所示，本發(fā)明包括叉指換能器、太陽能板和蓄電池和控制單元；所述控制單元包括PIC18F4520/TQFP芯片U1、CA258 P芯片U3和LM239 U4，U3的2腳分別與電阻R11一端、電阻R12一端相連，R12另一端與太陽能板輸出端相連，R11另一端分別與U3的1腳、電阻R30一端相連，R30另一端與U1的27腳相連；U3的3腳分別與電阻R5一端、電阻R8一端相連，R5另一端接+5V電源，R8另一端接地。

U3的6腳分別與電阻R4一端、電阻R18一端相連，R18另一端與蓄電池相連，R4另一端分別與U3的7腳、電阻R49一端相連，R49另一端與U1的26腳相連；U3的5腳分別與電阻R6一端、電阻R9一端、U4的7腳相連，R9另一端接地；R6另一端分別與U4的9腳、電阻R7一端相連，R7另一端接+5V電源。

U1的37腳通過R50接NPN三極管Q2的基極，Q2的發(fā)射極接GND1端，Q2的集電極與蜂鳴器BUZZER負極相連，BUZZER正極通過電阻R29接+5V電源。

U4的8腳分別與電阻R34一端、R40一端、R31一端相連，R40另一端接GND1端，R31另一端接OUT-端，R34另一端接U1的42腳，U4的14腳分別與電阻R27一端、電阻 R32一端相連，R27另一端接電源VCC，R32另一端分別與穩(wěn)壓管Z2陰極、電阻R26一端、電阻R28一端、電阻R57一端相連，Z2陽極接OUT-端，R26另一端接IRF1405芯片T3柵極，R28另一端接IRF1405芯片T4柵極，R57另一端接IRF1405芯片T9柵極，T3源極、T4源極、T9源極、OUT-端相連；OUT-端通過電阻絲F1接蓄電池負極，蓄電池正極接電源VCC。

所述叉指換能器包括發(fā)射端叉指換能器和接收端叉指換能器，控制單元將蓄電池的電壓提升為高壓后發(fā)送給發(fā)射端叉指換能器。

本發(fā)明將接收端叉指換能器獲得的高能電子衍射譜的軌跡和“故障軌跡”進行疊加，兩個軌跡將有一個清楚的發(fā)散點；這個發(fā)散點就是故障點的反射波形點。該方法的特點是易操作、多功能的優(yōu)點是，可以避開故障點閃絡是引起的強烈電磁干擾；時域脈沖寬度可以調(diào)節(jié)；較長線路也能記錄到清晰的信號波形，提高測量精度。對于高能電子衍射譜法對于故障的電纜，反射波幅值幾乎可達到100％，該方法測試簡單、操作容易、精度高，正好適用于我們的電纜無損檢測的測量。高能電子衍射法測試電纜故障，其安全性好、無傷害性、易操作、攜帶方便、易實現(xiàn)，它無損檢測的可靠性和精度在理論上不受線路類型、過渡電阻及兩側(cè)系統(tǒng)的影響，是早期研究的一個熱點。它為無損探傷測試提供了一個有力的新穎手段，并可進一步擴展到對長電纜內(nèi)部的故障點位置進行檢測的研究。

所述太陽能電池采用柔性薄膜太陽能電池。柔性薄膜太陽能電池重量輕、不易損壞、攜帶方便。

所述蓄電池采用石墨烯作為電極的鋰離子電池。石墨烯電池壽命長，充電速度快。

所述U1的11腳通過R23與NPN三極管Q3的基極相連，Q3的發(fā)射極接GND1端，Q3的集電極分別與電阻R36一端、NPN三極管Q1基極、PNP三極管Q10基極相連，R36另一端分別與Q1集電極、穩(wěn)壓管Z1陰極、電阻R65一端相連，Z1陽極接GND1端，電阻R65另一端通過電阻R20接電源VCC。

Q10集電極分別與穩(wěn)壓管Z5陽極、GND端相連，Z5陰極分別與R62一端、R33一端、R24一端、R22一端相連，R33另一端分別與Q1發(fā)射極、Q10發(fā)射極相連；R24另一端與IRF1405芯片T8柵極相連，T8源極接GND端，T8漏極分別與IRF1405芯片T7漏極、IRF1405芯片T2漏極、IRF1405芯片T5漏極、IRF1405芯片T6漏極、IRF1405芯片T1漏極相連，T7源極接GND端，T7柵極接R22另一端 ；T2柵極接R62另一端，T2源極接GND端。

所述Q1集電極分別與電阻R13一端、PNP三極管Q8發(fā)射極相連，Q8基極分別與R13另一端、電阻R19一端相連，R19另一端接NPN三極管Q6集電極，Q6發(fā)射極接GND1端，Q6基極通過電阻R10接U1的36腳；Q8的集電極依次通過二極管D5、電阻R3分別與電阻R42一端、NPN三極管Q5基極相連，R42另一端接SUN-端；Q5發(fā)射極接SUN-端，Q5集電極分別與電阻R37一端、NPN三極管Q4基極、PNP三極管Q7基極相連，Q7集電極接SUN-端，R37另一端分別與Q4集電極、電阻R64一端相連，Q4發(fā)射極分別與Q7發(fā)射極、電阻R35一端相連，R35另一端通過電阻R25接T1柵極，T1、T5、T 6源極接SUN-端。

所述R64另一端依次通過電阻R63、電阻R39、電阻R38、二極管D7與所述叉指換能器電能輸入端HV相連；所述T5柵極通過電阻R2與R35另一端相連，T6柵極通過電阻R21與R35另一端相連。

所述HV分別與電容C20一端、電感L1一端相連，C20另一端分別與電容C21一端、電容C22一端、GND端相連，L1另一端分別與C21另一端、電感L2一端相連，L2另一端分別與C22另一端、VCC1端相連；VCC1端分別與電容C1一端、電容C2一端、電容C3一端、電容C6一端、電容C8一端相連，電容C1另一端、電容C2另一端、電容C3另一端、電容C6另一端、電容C8另一端、GND1端相連。

本發(fā)明開機后PIC18F4520/TQFP 通過SUN- PWM端口自動輸出PWM控制信號，為具有一定占空比的周期性信號，通過它的高低電平的變化，驅(qū)動圖騰柱放大電路（R36、Q3、Q1、Q10，R33）使得大功率MOS管T7、T8不停的導通或者關閉，于此同時，同一個SUN-PWM信號通過另一組圖騰柱放大電路（Q6、Q8、R3、Q5等）使另一組大功率MOS管T5、T6不停的導通或者關閉，由于第二組電路中Q4、Q7等器件的加入，使得這兩組大功率管的開關狀態(tài)是相反的，目的是為了是BOOST電路一直保持電壓輸入，短時間內(nèi)充能。

通過BOOST（C20、L1、C21、L2、C22）電路將蓄電池的電壓提升為高壓，并儲存在并聯(lián)的電容C1、C2、C3、C6、C8中，然后瞬間發(fā)出高壓。

可以理解的是，以上關于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。