Page 70 - 电力与能源2021年第六期

6 7 8 沈圣炜: 基于内窥镜 + 传感器的电缆敷设状态监测系统设计

图 1 电缆敷设状态监测系统框架
图 3 里程计的结构示意图
控芯片和结构组件等组成, 首先利用 LED 补光技 为了使系统适用于各种管道尺寸, 在轮毂设
术实现对管道内部照明, 利用内窥镜模块对电缆
计中增加了弹簧, 通过弹簧的长度调节轮毂尺寸,
管道内部缺陷的观测。
使其适用于各种管道。

图 4 轮毂式结构示意图

3 拉力测试模块设计

拉力传感器根据力作用下变化量的不同分为
电阻应变片压力传感器、 压阻式压力传感器、 电感
式压力传感器、 电容式压力传感器、 谐振式压力传
图 2 电缆管道缺陷检测装置结构及实物图
感器及电容式加速度传感器等。为了实现对电缆
在观测管道内部缺陷的过程中, 为了实现对
敷设过程中牵引力的测量, 设计了基于压阻式压
管道缺陷的精确定位, 提高作业人员对缺陷修复
力传感器的牵引力监测模块。通常是将应变片通
的作业效率, 利用磁开关脉冲计数的方式实现对
过特殊的粘合剂紧密地粘合在产生力学应变基体
路程和速度的测量, 系统的结构如图 3 所示。由
上, 当基体受力发生应力变化时, 电阻应变片也一
图 3 可知, 整个系统由磁开关和带磁粒的轮毂组
起产生形变, 使应变片的电阻发生改变, 导致加在
成, 系统在管道内移动的过程中, 轮毂在旋转, 当
电阻 上 的 电 压 发 生 变 化, 从 而 实 现 对 压 力 的
磁粒接近磁开关时, 给一个磁信号, 触发磁开关,
测量 [ 4-5 ] 。
形成一个脉冲信号, 通过对脉冲信号的计数和间
金属导体的电阻值可用下式表示:
隔时间的测量, 实现对系统路径长度和速度的测
L ( 2 )
量。计算公式如下: R =ρ S
S =ln 式中 ρ ———金 属 导 体 的 电 阻 率,( Ω · cm ·
2
s m ); S ———导体的截面积, cm ; L ———导体的长
-1
2
v = ( 1 )
nΔt
度, m 。
式中 s ———路 程; l ———两 个 磁 粒 之 间 的 弧 长; 当金属丝受外力作用时, 其长度和截面积都
n ———计数 值; v ———平 均 速 度; Δ t ———脉 冲 的 时 会发生变化。如金属丝受外力作用而伸长时, 其
间间隔。 长度增加, 而截面积减少, 电阻值便会增加。当金
基于里程计的设计, 结合系统的测量模块和 属丝受外力作用而压缩时, 长度减小而截面增加,

管道的尺寸, 整个系统采用轮毂式结构, 如图 4 电阻值则会减小。
所示。 利用分压器原理对应变片的电阻进行测量,