1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景

随着生活水平的提高，越来越多的家庭装修采取了暗埋电线的设计，有时候又需要对暗埋电线的位置和走向进行探测和定位。本次设计的主要任务是设计电线探测仪，电线内的金属都有个共同特性，即导电性。由于此性质，在当高频电磁波辐射到金属后，引起涡流效应，从而使辐射体的参数变化，如阻抗、等效电感量等变化，再将这些参数的变化转化成电压、电流、音调的变化效果作为输出指示[2]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

设计一个能够对埋设在墙内或地板下的电线的位置进行探测的装置。基于工频电场强度的原理对暗埋电线探测仪进行硬件设计与实现。

2.2 技术方案

2.2.1 探测方法

线路近场区电场具有准静态场的特征，区别在于按照工频频率缓慢变化，这里借助静电场来完成近场区工频电场的分析。

静电场中的导体需处于静电平衡状态。导体中的电荷受静电场的影响产生静电感应而重新分布，达到平衡，导体内任何一点都要达到电场强度为零。

有鉴于此，处于工频电场中的导体内部的电荷也将受到工频电场的影响达到所谓的静电平衡，在导体表面沿电场线方向进行正负电荷的重新分布而达到内部电场为零，由于工频电场强度随时间变化，电场强度值按 cos (t) 的三角函数规律变化，导致导体表面分布的正负电荷也按此三角函数随时间的变换而缓慢变化。导体中电荷左右移动，产生感生的交变电流。此电流的变化频率反映了电场强度的变化频率，电流的大小反映了电场强度的大小，通过检测工频电场中导体的感生电流可以计算出该导体与场源的位置关系，进而探测是否存在暗埋电线。

2.2.2 硬件电路设计方法

本次设计采用ST89C52单片机，及一个8路A/D转换器ADC0804，由A/D转换器对反映工频电场强度大小的正弦电压信号进行采样。装置功能原理框图如下所示。

装置主要由电场传感器、信号处理模块、A/D转换器、ST89C52单片机、按键控制、显示单元和声光警示模块等部分组成。

工频电场测量探头利用上下两极板之间的电容和取样电阻形成的回路，测量极板之间的电压，通过校准获得电压和场强的对应关系。探测是否存在暗埋电线，就是通过检测该位置是否存在50HZ的工频电场。将感应电流信号做电压取样后输入到信号处理模块，通过A/D转换，将数字信号输出ST89C52单片机中，通过以写入的程序进行采样和分析处理，最后以屏显和声光的方式来表达。

3. 研究计划与安排

2018.3.20前：调研、查阅资料、结合毕业设计任务书，确定总体方案，完成开题报告;了解电场检测的基本手段以及基于电场检测的是否存在暗埋电线的判据原理；翻译英文资料。

2018.3.20~2018.4.10：深入理解电场检测的方法，完成电场检测所需的硬件设计。

2018.4.10~2018.4.30：实现完整的硬件设计，并进行验证。

4. 参考文献（12篇以上）

[1].徐逢秋,许贤泽,乐意,等.多功能墙体探测仪的设计方法[j].仪器仪表学报,2013, 34(10):2191-2197

[2].戴明远.墙体中钢筋、金属水管、电线探测器[j].仪表技术与传感器,2003(2):53-54.

[3].张广州，朱银军，张业茂，等．输电线路工频电场分布特性与计算方法辨析[j]．高电压技术，2011， 37(10)：81-86．