本技术涉及电缆缺陷检测，具体涉及一种电缆缺陷的弱磁探测装置。
背景技术：
1、目前主要探测电缆缺陷的方法可以分为接触式检测和非接触式检测。接触式检测方法通常需要将电缆的结构破坏，将电缆中心的导线或者电缆附件与检测装置形成一个回路来检测，非接触式的检测放着则不需要直接接触高压电缆，通过传感器来探测电缆周围的电磁场或其他物理特性，以便识别电缆的状态。
2、常用的接触式检测方式有脉冲电流法和差分法等。脉冲电流法又称era法，通常是通过高频电流传感器hfct或检测阻抗来获取局放信息，era法在检测过程中可能会受到外部电磁干扰的影响，从而降低检测的准确性，同时era法需要与电缆进行串联，如果试品损坏，可能会损坏输入单元，对设备造成较大损害；差分法则是利用桥式平衡电路的原理，在电缆中间接头两边的护套上各贴一对金属铂电极,通过这些电极进行局部放电信号采集和校验脉冲输入。差分法虽然能够有效减少共模干扰，但差分信号的两条线路电阻或电容不平衡，可能会引入误差；差分法依赖于高频信号的传输，但在电缆中高频信号衰减严重，从而降低了监测灵敏度。
3、常用的非接触式检测方式有超声波检测法和温度检测法等。超声波检测法的原理是当电缆或电缆附件内部有局部放电时会产生冲击的振动及声音，并伴有爆裂状的声发射，产生超声波，且很快向四周介质传播，通过安装在电缆或电缆附件外部的超声波传感器将超声波信号转化为电信号，就能够实现对电缆及电缆附件中局部放电现象的检测；但超声波在空气中的衰减速度非常快，需要离故障点较近才能有效地起到检测作用，否则超声波传感器采集到的信号将非常微弱。温度检测法的原理则是当电缆或电缆附件内部存在局部放电时常伴随有局部温度升高，因此可通过检测电缆温度来判定电缆是否存在缺陷，但温度受环境影响较大，衰减也比较厉害，并且由于电缆故障初期温度变化不明显，因此温度检测法具有明显的滞后性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于，提供一种电缆缺陷的弱磁探测装置，通过判断磁场值的差异来检测电缆内部是否出现了缺陷，既克服了接触式检测方法需要破坏电缆结构的缺陷，又克服了超声波检测法和温度检测法等常见的非接触式检测方法信号衰减速度快，检测距离受限和存在滞后性的缺陷，具有较好的实用性和检测精度。
2、本发明采取的技术方案是：一种电缆缺陷的弱磁探测装置，包括壳体以及设置在壳体内部的供电电源、聚磁环、磁敏感芯片和控制电路板；所述壳体采用磁屏蔽材料制成，左右两侧面设置有至少一道间隙，顶面设置有开关；所述控制电路板放置在壳体底部，所述磁敏感芯片设置在控制电路板上，所述聚磁环设置在所述磁敏感芯片的正上方，所述聚磁环上开设有一个小口，所述小口正对所述磁敏感芯片；所述控制电路板包括供电电源、电源电路、滤波电路、放大电路、mcu和通讯模块，所述供电电源经过所述开关与磁敏感芯片和电源电路连接，为磁敏感芯片和电源电路提供电能，所述电源电路与mcu连接，用于将供电电源的电压转化为mcu的工作电压；所述滤波电路的输入端与磁敏感芯片的输出端连接，用于对磁敏感芯片输出的信号中的杂波进行滤除；所述放大电路的输入端与滤波电路的输出端，输出端与mcu的输入端连接，用于将滤波后的输入信号进行放大，供mcu进行处理，所述mcu的输出端与通讯模块连接，通过通讯模块实现与上位机的通讯，传递磁敏感芯片的探测结果。
3、进一步地，所述间隙的宽度为0.5cm～1.5cm，相邻两道间隙的宽度为1cm～1.5cm。
4、进一步地，所述磁屏蔽材料包括铁、钴、镍和坡莫合金。
5、进一步地，所述电源电路包括电源转换芯片、第十二电容和第十三电容，所述电源转换芯片的输入端与供电电源的正极和第十三电容的一端连接，输出端与第十二电容的一端连接，接地端与第十二电容和第十三电容的另一端接地。
6、进一步地，所述滤波电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第五电阻、第六电阻、第六电容和第八电容，所述第一电阻一端接地，另一端与运算放大器的反相输入端连接，所述第二电阻一端与运算放大器的反相输入端连接，另一端与运算放大器的输出端连接，所述第五电阻和第六电阻串联后，一端与磁敏感芯片连接，另一端与运算放大器的同相输入端连接，所述第六电容一端与运算放大器的同相输入端连接，另一端接地，所述第八电容一端与第五电阻和第六电阻的串联点连接，另一端与运算放大器的输出端连接。
7、进一步地，所述放大电路包括两个电路结构相互对称的运算单元、输出单元、第七电容和第八电阻，所述第一运算单元包括第一输入运算放大器、第二十二电阻、第三电容、第二十五电阻、第五电容、第三电阻、第七电阻、第一电容、第二十一电阻和第一二极管，所述第二十二电阻一端与滤波电路中运算放大器的输出端连接，另一端与第一输入运算放大器的同相输入端连接，所述第三电容一端与第一输入运算放大器的同相输入端连接，另一端接地，所述第二十五电阻与第五电容并联后，一端与第一输入运算放大器的反相输入端连接，另一端与第一输入运算放大器的输出端连接，所述第三电阻和第七电阻串联后，一端与第一二极管的阳极连接，另一端与第一输入运算放大器的正电源输入端连接，所述第一电容的一端与第一输入运算放大器的正电源输入端连接，另一端接地，所述第二十一电阻的一端与供电电源的正极连接，另一端与第一输入运算放大器的正电源输入端连接，所述第一二极管的阴极与第三电阻和第七电阻的串联点连接；
8、所述第二运算单元包括第二输入运算放大器、第十二电阻、第九电容、第九电阻、第八电容、第十电阻、第十一电阻、第十电容、第十五电阻和第二二极管，其中第二输入运算放大器与第一输入运算放大器对称设置，第十二电阻与第二十二电阻对称设置，第九电容与第三电容对称设置，第九电阻与第二十五电阻对称设置，第八电容与第五电容对称设置，第十电阻与第七电阻对称设置，第十一电阻与第三电阻对称设置，第十电容与第一电容对称设置，第十五电阻与第二十一电阻对称设置，第二二极管与第一二极管对称设置，第二输入运算放大器的正电源输入端和负电源输入端分别与第一输入运算放大器的正电源输入端和负电源输入端连接，第十五电阻的一端与供电电源的负极连接，第七电阻与第十电阻串联；
9、所述输出单元包括输出运算放大器、第四电阻、第二十六电阻、第二电容和第二十六电容，所述第四电阻和第二十六电阻串联后，一端与第一输入运算放大器的输出端连接，另一端与第二输入运算放大器的输出端连接，所述输出运算放大器的同相输入端与第四电阻和第二十六电阻的串联点连接，反相输入端与第七电阻和第十电阻的串联点连接，正电源输入端与供电电源的正极连接，负电源输入端与供电电源的负极连接，输出端与mcu连接；所述第二电容一端与输出运算放大器的正电源输入端连接，另一端接地，所述第二十六电容的一端与输出运算放大器的负电源输入端连接，另一端接地；
10、所述第七电容一端与第一输入运算放大器的同相输入端连接，另一端与第二输入运算放大器的同相输入端连接，所述第八电阻的一端与第一输入运算放大器的反相输入端连接，另一端与第二输入运算放大器的反相输入端连接。
11、进一步地，所述mcu外围设置有复位电路和时钟电路，所述复位电路包括复位按钮，第二十三电阻和第二十七电容，所述复位按钮与第二十三电阻串联后，一端与电源转换芯片的输出端连接，另一端接地，所述第二十七电容与复位按钮并联，所述复位按钮与第二十三电阻连接的一端还与mcu连接；
12、所述时钟电路包括两个结构相同的时钟模块，每个时钟模块包括一个晶振和两个电容，两个电容的一端分别与晶振连接，另一端接地，晶振的两端与mcu连接。
13、进一步地，所述通讯模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块的电源输入端与供电电源的正极连接，接地端接地，信号输入端与mcu连接。
14、本发明的有益效果在于：本发明通过对高压电缆表面的微弱磁场进行探测，判断磁场值的差异来检测电缆内部是否出现了缺陷；相比传统接触式测量电缆的方法，无需接触电缆内部，避免对电缆造成损伤；无需停电操作，能够保证电力系统的正常运转；弱磁探测芯片具有较高的灵敏度，可以在电缆缺陷初期发现避免电缆损坏进一步扩大造成更严重的后果，具有较好的即时性；相比非接触式检测方法，能够有效克服信号衰减太快以及受环境的影响大带来的检测精度低的问题；本发明可以采集指定方向的磁场强度从而避免其他方向的噪声干扰。
1.一种电缆缺陷的弱磁探测装置，其特征在于，包括壳体以及设置在壳体内部的供电电源、聚磁环、磁敏感芯片和控制电路板；所述壳体采用磁屏蔽材料制成，左右两侧面设置有至少一道间隙，顶面设置有开关；所述控制电路板放置在壳体底部，所述磁敏感芯片设置在控制电路板上，所述聚磁环设置在所述磁敏感芯片的正上方，所述聚磁环上开设有一个小口，所述小口正对所述磁敏感芯片；所述控制电路板包括供电电源、电源电路、滤波电路、放大电路、mcu和通讯模块，所述供电电源经过所述开关与磁敏感芯片和电源电路连接，为磁敏感芯片和电源电路提供电能，所述电源电路与mcu连接，用于将供电电源的电压转化为mcu的工作电压；所述滤波电路的输入端与磁敏感芯片的输出端连接，用于对磁敏感芯片输出的信号中的杂波进行滤除；所述放大电路的输入端与滤波电路的输出端，输出端与mcu的输入端连接，用于将滤波后的输入信号进行放大，供mcu进行处理，所述mcu的输出端与通讯模块连接，通过通讯模块实现与上位机的通讯，传递磁敏感芯片的探测结果。
2.根据权利要求1所述的一种电缆缺陷的弱磁探测装置，其特征在于，所述间隙的宽度为0.5cm~1.5cm，相邻两道间隙的宽度为1cm~1.5cm。
3.根据权利要求1所述的一种电缆缺陷的弱磁探测装置，其特征在于，所述电源电路包括电源转换芯片、第十二电容和第十三电容，所述电源转换芯片的输入端与供电电源的正极和第十三电容的一端连接，输出端与第十二电容的一端连接，接地端与第十二电容和第十三电容的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的一种电缆缺陷的弱磁探测装置，其特征在于，所述滤波电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第五电阻、第六电阻、第六电容和第八电容，所述第一电阻一端接地，另一端与运算放大器的反相输入端连接，所述第二电阻一端与运算放大器的反相输入端连接，另一端与运算放大器的输出端连接，所述第五电阻和第六电阻串联后，一端与磁敏感芯片连接，另一端与运算放大器的同相输入端连接，所述第六电容一端与运算放大器的同相输入端连接，另一端接地，所述第八电容一端与第五电阻和第六电阻的串联点连接，另一端与运算放大器的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的一种电缆缺陷的弱磁探测装置，其特征在于，所述放大电路包括两个电路结构相互对称的运算单元、输出单元、第七电容和第八电阻，所述第一运算单元包括第一输入运算放大器、第二十二电阻、第三电容、第二十五电阻、第五电容、第三电阻、第七电阻、第一电容、第二十一电阻和第一二极管，所述第二十二电阻一端与滤波电路中运算放大器的输出端连接，另一端与第一输入运算放大器的同相输入端连接，所述第三电容一端与第一输入运算放大器的同相输入端连接，另一端接地，所述第二十五电阻与第五电容并联后，一端与第一输入运算放大器的反相输入端连接，另一端与第一输入运算放大器的输出端连接，所述第三电阻和第七电阻串联后，一端与第一二极管的阳极连接，另一端与第一输入运算放大器的正电源输入端连接，所述第一电容的一端与第一输入运算放大器的正电源输入端连接，另一端接地，所述第二十一电阻的一端与供电电源的正极连接，另一端与第一输入运算放大器的正电源输入端连接，所述第一二极管的阴极与第三电阻和第七电阻的串联点连接；
6.根据权利要求5所述的一种电缆缺陷的弱磁探测装置，其特征在于，所述通讯模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块的电源输入端与供电电源的正极连接，接地端接地，信号输入端与mcu连接。
