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

（重庆化工职业学院，重庆401228）

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

墙体内暗线工作时，其交变电流会产生一个微弱的交变磁场，由电磁感应定律[3]，检测仪中磁头线圈两端的感应电压为：

其中，N 为磁头线圈匝数；S 为磁头线圈的有效截面积；r0为磁头线圈到导线的距离；μ0为电磁常数；ω 为导线中电流角频率。

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。

图1 电路原理图

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验，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。