基于毕奥-萨伐尔定律的非接触式暗线检测仪

孔德成 冉隆毅

【摘 要】针对墙内线缆安置情况难以在无损墙面的前提下预知，基于毕奥-萨伐尔定律，论文设计了一个能有效且无损探测建筑墙体内通电线缆走向的检测仪。经应用实验测试，结果表明：该检测仪可对用电器的通电线缆走向进行准确探测，灵敏度较高，可满足探测需求且使用便捷，具有一定的推广价值。

【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.

【关键词】暗线;检测仪;电磁感应;无损探测

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

【中图分类号】TU197                                            【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）07-0163-02

1 引言

在需要对墙壁进行打孔时，经常受到暗线走向的困扰，破坏暗线极易造成线缆短路，用电安全问题突出[1-2]。针对此现象，现有文献主要利用单片机为控制部件来辅助检测[3-4]，由于单片机及外围器件的存在，造成检测设备的数据处理能力滞后且体积庞大，限制了产品的推广应用[5]。

基于上述研究背景，本文基于毕奥-萨伐尔定律，设计了一个便携、有效且无损探测墙体内通电线缆走向的检测仪。该检测仪工作时，当探测到墙内暗线发出的工频电磁信号，辅助耳机可清晰辨出交流电的高频噪音，左右移动探测仪，从而确定暗线位置。

2 工作原理

由式（1）可知，当线圈和通电线缆中的电流一定时，磁头线圈两端的感应电压U与r0成反比。当磁头线圈距离通电导线越近，感应出的电压就越强，利用此原理，可用来寻找声音最强点，即找到距离墙内暗线的最近点，从而确定暗线位置。

检测仪电路如图1所示，2个NPN型三极管组成复合放大电路，放大倍数（即零敏度）由式（1）决定。此外，在保证检测器能正常工作的前提下，为减少设计成本，经分析，省去电源稳压芯片，使用3.7V锂电池为电路供能。

3 实验与分析

为验证检测仪性能，对其进行实验测试。采用建筑石膏板代替墙体，负载为白炽灯，暗线测试采用220V交流电，通过设置用电器数量调整电线功率，硬件电路具体参数如下：R1=100k，C1=C2=C3=100μF，R2=R3=2k，R4=R5=150Ω。

结果表明，检测仪可对连接大于200W用电器的通电线缆走向进行准确探测，灵敏度较高。电器功率为100W时，所能测试暗线深度达40mm，满足探测需求且使用便捷。

此外，还以60W白炽灯为负载，石膏板模拟墙厚度设置为30mm，手持检测仪进行了四组平稳性测试实驗，每组20次反复测试。实验表明，本检测仪可准确探测通电线缆的走向，在相应状态下的准确率可满足工业测试要求。

4 结论

针对墙内通电线缆难以在无损墙面的情况下快速准确地确定其走向，本文设计出一种基于三极管放大原理的暗线检测仪，实验结果表明：①检测仪可对连接大于200W用电器的通电线缆走向进行准确探测，灵敏度较高;②电器功率为100W时，所能测试暗线深度达40mm，满足探测需求且使用便捷、平稳性较好。

【参考文献】

【1】张喜红，王玉香.基于FFT照明线路探测的研究及STM32实现[J].湖南工业大学学报，2017，31（3）：53-57.

【2】魏文彬.基于FFT的配电网单相接地故障定位研究与实现[D].保定：华北电力大学，2011.

【3】汪岚.基于STC12C5A602的照明线路探测仪设计[J].延边大学学报（自然科学版），2014，40（3）：257-260.

【4】林俊武，刘凡，黄艺森，等.基于STM32的非接触照明线路探测仪设计[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2017，35（2）：314-316.

【5】权晓红.基于巨磁电阻的照明线路探测装置[J].自动化与仪器仪表，2014（2）：66-67.