【摘要】：本文基于擴(kuò)展頻譜時(shí)域反射法(SSTDR)設(shè)計(jì)了一種電纜故障檢測(cè)儀,對(duì)電纜進(jìn)行在線故障檢測(cè)和故障定位。本文分析了電纜故障類(lèi)型和電纜故障原因,通過(guò)建立電纜故障模型,研究了電纜阻抗不匹配時(shí)行波信號(hào)的反射和透射現(xiàn)象,對(duì)SSTDR法故障檢測(cè)序列進(jìn)行論證分析,對(duì)電纜故障測(cè)距原理進(jìn)行了分析,并對(duì)電纜故障定位算法進(jìn)行了闡述,設(shè)計(jì)了電纜故障檢測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)。根據(jù)電纜故障檢測(cè)系統(tǒng)總體框架,進(jìn)行電纜故障檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì),故障測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生模塊主要使用FPGA進(jìn)行DDS故障檢測(cè)信號(hào)數(shù)字調(diào)制,控制DAC輸出電纜故障測(cè)試模擬信號(hào);信號(hào)采集及存儲(chǔ)模塊主要使用FPGA控制ADC對(duì)電纜故障反射信號(hào)進(jìn)行采集,使用SDRAM作為FPGA的外部存儲(chǔ)器,將采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在SDRAM中;數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊主要使用DSP對(duì)FPGA采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,然后輸出故障測(cè)試結(jié)果和故障點(diǎn)距離。編寫(xiě)了直接數(shù)字式合成器DDS、SDRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器控制程序、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM控制程序、FPGA與ADC、DAC芯片接口程序和DSP的相關(guān)算法程序。制作了電纜故障檢測(cè)儀樣機(jī),通過(guò)對(duì)故障電纜的實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了 SSTDR法的可行性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的電纜故障檢測(cè)儀能夠準(zhǔn)確判斷電纜故障類(lèi)型,并較為精準(zhǔn)地計(jì)算出電纜故障距離,電纜故障檢測(cè)儀樣機(jī)滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TM75
【圖文】：

碼、Ｋａｓａｍｉ碼等，常見(jiàn)的非線性序列碼包括二次剩余序列（又稱(chēng)為Ｌｅｇｅｎｄｒｅ序列）、逡逑雙素?cái)?shù)序列以及Ｍ序列等作為二進(jìn)制的偽隨機(jī)序列，除Ｈａｄａｍａｒｄ、Ｗａｌｓｈ碼外，逡逑所有ＰＮ序列的自相關(guān)波形都具有明顯的峰值點(diǎn)。相比于�。保毙蛄�，Ｋａｓａｍｉ、Ｇｏｌｄ逡逑碼的旁瓣值較大，且不再具有ｍ序列的雙值特性。觀察Ｗａｌｓｈ碼的自相關(guān)波形發(fā)逡逑現(xiàn)，該函數(shù)的邊葉值較大，且具有多個(gè)極值點(diǎn)，自相關(guān)性能非常不理想，顯然不逡逑適合于ＳＳＴＤＲ的電纜故障在線檢測(cè)，與Ｗａｌｓｈ碼類(lèi)似的序列還有Ｈａｄａｍａｒｄ碼【２４］。逡逑通過(guò)比較各偽隨機(jī)序列的峰值點(diǎn)不難知道，ｍ碼、Ｂａｒｋｅｒ序列、以及Ｌｅｇｅｎｄｒｅ、逡逑雙素?cái)?shù)序列皆有較好的自相關(guān)性能。如果待測(cè)電纜長(zhǎng)度較短，可選用Ｂａｒｋｅｒ碼作逡逑為該故障檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試序列。Ｋａｓａｍｉ碼具有高度正交性與較好的互相關(guān)性能，逡逑適合于對(duì)多根電纜的故障檢測(cè)，但是同步檢測(cè)的電纜總數(shù)須小于序列的碼數(shù)。逡逑根據(jù)ｍ序列自相關(guān)函數(shù)的二值特性以及Ｇｏｌｄ序列的三值特征，兩者均可作為逡逑單根電纜故障檢測(cè)的發(fā)射序列，ｍ序列最佳。逡逑ＰＮ序列的選取往往影響電纜故障檢測(cè)系統(tǒng)性能以及故障測(cè)距精度，同種ＰＮ逡逑序列在不同應(yīng)用場(chǎng)合也效果不一，偽隨機(jī)序列一般使用偽隨機(jī)序列ｍ碼，這種碼逡逑元具有良好的自相關(guān)特性和抗噪聲特性。逡逑

拓展頻譜時(shí)域反射法與傳統(tǒng)的ＴＤＲ法相比，在于其是拓展的頻譜，它將測(cè)試逡逑序列調(diào)制到正弦波上以ＢＰＳＫ信號(hào)，二相相移鍵控（ＢＰＳＫ）是指通過(guò)二進(jìn)制基帶信逡逑號(hào)對(duì)載波進(jìn)行二相調(diào)制的方法，其在信號(hào)處理和通信領(lǐng)域有著重要的作用。使用逡逑ＢＰＳＫ信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頻譜的擴(kuò)展［２６］。逡逑ＢＰＳＫ調(diào)制是通過(guò)將二進(jìn)制偽隨機(jī)序列加載到正余弦載波上，它使用了基準(zhǔn)的逡逑正弦波和相位反轉(zhuǎn)的波浪，使一方相位保持不變，另一方相位反轉(zhuǎn)，從而可以同逡逑時(shí)傳送接受調(diào)制信號(hào)的信息［２７］。ＢＰＳＫ信號(hào)可利用相位翻轉(zhuǎn)來(lái)攜帶調(diào)制信號(hào)，在進(jìn)逡逑行ＢＰＳＫ的調(diào)制時(shí)可使用乘法器將調(diào)制信號(hào)加載到載波信號(hào)上，ＢＰＳＫ調(diào)制原理為逡逑假設(shè)載波為NB．（0邋＝邋ｃｏｓ（叫；Ｔ邋＋邋６＞。），基帶為／（0，其中％為載波頻率，０。為載波的逡逑初相位，ｇ（0是矩形脈沖，ｒ是碼元寬度，由式（２－２１）那么ＢＰＳＫ信號(hào)在經(jīng)過(guò)調(diào)制逡逑后為逡逑＋00逡逑７（0＝邋Ｚ邋ａｎＳ｛ｔ－＾Ｔ）邐（２－２０）逡逑ｎ＝－ｃｃ逡逑－ＨＸ）逡逑＝＝￣－

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 歐陽(yáng)輝;;鐵路信號(hào)電纜網(wǎng)絡(luò)故障的在線監(jiān)測(cè)研究[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2014年30期

2 趙庶旭;孫守川;黨建武;;基于改進(jìn)的二次相關(guān)的鐵路信號(hào)區(qū)間電纜故障檢測(cè)[J];數(shù)據(jù)采集與處理;2014年05期

3 蔣子曾;;利用TDR法監(jiān)測(cè)同軸電纜故障的原理與仿真[J];電子技術(shù)與軟件工程;2014年16期

4 管天云;;擴(kuò)展頻譜時(shí)域反射法的理論與實(shí)驗(yàn)研究[J];新型工業(yè)化;2014年01期

5 張俊民;魏娟;謝華博;曹大樹(shù);姚紅宇;;基于時(shí)域反射法的航空導(dǎo)線絕緣故障檢測(cè)與分析[J];航空學(xué)報(bào);2009年04期

6 顏秋容;徐勛建;;鐵路信號(hào)電纜網(wǎng)絡(luò)故障在線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];儀表技術(shù)與傳感器;2007年04期

本文編號(hào)：2712974