[发明专利]管线仪接收机线圈结构及信号处理方法、管线仪接收机

权利要求书

1.一种管线仪接收机线圈结构的信号处理方法，其特征在于，所述管线仪接收机线圈结构的信号处理方法包括：

模拟信号的调理，用于调整和处理线圈中产生的感应电压信号；

模数信号的转换，用于将模拟信号转换为数字信号；

数字信号处理，用于还原接收频率信号的能量谱，并计算电缆的位置信息；该信号处理方法进一步包括：接收机通过程序切换和选择不同的线圈组合采集地埋电缆的磁场信号，磁场信号通过线圈电路板卡进行偏置调整、滤波和放大后传输至接收机核心板卡，再次通过信号调理电路进行差分放大、低通滤波、反向放大处理后传输至A/D转换器，A/D转换器将转换的数字信号送至DSP进行数字信号处理，基于新型线圈结构的特点及其理论公式的推导和计算方法，最终得出地埋电缆的位置信息，并通过液晶屏进行实时显示；

所述基于新型线圈结构的特点及其理论公式的推导和计算方法包括：电缆左右位置的判断、电缆埋深和电流大小的计算、接收机与电缆夹角的计算；

电缆左右位置的判断，是通过第一水平线圈和垂直线圈的组合实现的；当电缆中通有电流I时，第一水平线圈和垂直线圈接收到的磁场强度分别为：

其中，μ₀为真空中介质的磁导率，μ₀＝4π×10^-7H/m，h为第一水平线圈和垂直线圈到电缆的垂直距离，x为第一水平线圈和垂直线圈到电缆的水平距离；

电缆埋深和电流大小的计算是通过第一水平线圈和第二水平线圈的组合实现的；当接收机位于地埋电缆的正上方时，第一水平线圈和第二水平线圈中产生的感应电动势分别为：

其中，I为电缆中的电流强度，h为第一水平线圈到电缆的垂直距离，d为第一水平线圈和第二水平线圈之间的垂直距离，S₁和S₃分别为第一水平线圈和第二水平线圈的截面积，S₁和S₃大小相等，ω为电缆中电流信号的角频率；当第一水平线圈与地面接触时，h为电缆的埋藏深度；电缆的埋深h和电流大小I为：

接收机与电缆夹角的计算，是通过第二水平线圈和第三水平线圈的组合实现的；当电缆中通有电流I时，第二水平线圈和第三水平线圈中产生的感应电动势分别为：

其中，N₃和N₄分别为第二水平线圈和第三水平线圈的匝数，S₃和S₄分别第二水平线圈和第三水平线圈的截面积，h为第二水平线圈和第三水平线圈到电缆的垂直距离，x为第二水平线圈和第三水平线圈到电缆的水平距离，θ₃和θ₄分别为第二水平线圈和第三水平线圈与电缆之间的夹角；

由于第二水平线圈和第三水平线圈的安装位置垂直，则θ₃和θ₄的关系为：

θ₃+θ₄＝90°；

那么，由上式得到：

第二水平线圈的匝数N₃和第三水平线圈的匝数N₄相等，第二水平线圈的截面积S₃和第三水平线圈的截面积S₄相等，则接收机与电缆的夹角θ₃为：

所述管线仪接收机线圈结构包括：

第一水平线圈，用于检测地埋电缆在水平方向上的磁场信号，与第二水平线圈的组合用于测量地埋电缆的埋深和电流大小；

垂直线圈，用于检测地埋电缆在垂直方向上的磁场信号，与第一水平线圈的组合用于检测地埋电缆的左右位置；

第三水平线圈，安装位置与第二水平线圈垂直，与第二水平线圈的组合用于测量接收机与地埋电缆之间的夹角，以实现罗盘功能；

支架，用于将四组线圈安装和固定于特定的位置。