在鐵路電力電纜系統(tǒng)中,隨著線纜大面積的鋪設(shè),線纜故障所帶來的隱患與風(fēng)險(xiǎn)越來越高,而目前廣泛使用的離線檢測方法不能快速地進(jìn)行故障在線定位。因此,研究能夠高效準(zhǔn)確查找線纜故障的在線檢測系統(tǒng)具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義以及應(yīng)用價(jià)值。本文以時(shí)域反射法為基礎(chǔ),利用SSTDR技術(shù)快速準(zhǔn)確地檢測故障點(diǎn)及故障類型,能夠有效降低勞動成本,消除故障隱患,保證鐵路線路運(yùn)行安全。論文首先研究了電纜線路的行波傳播理論、鐵路信號線纜故障原因及常見的故障測距方法。其次,對時(shí)延估計(jì)算法進(jìn)行分析和比較,通過Simulink仿真進(jìn)行可行性驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明:二次相關(guān)時(shí)延估計(jì)算法對低噪聲下的遠(yuǎn)距離故障信號的峰值銳化效果更好,抗干擾性能強(qiáng),故障定位更精確。然后,確定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)了硬件電路和軟件程序,主要包括:基于FPGA系統(tǒng)的測試信號發(fā)生模塊、反射信號的采集及信號調(diào)理模塊和應(yīng)用LabVIEW編寫的上位機(jī)界面。接下來,制作了故障檢測系統(tǒng)樣機(jī),對系統(tǒng)的軟硬件都作了調(diào)試,具體結(jié)果如下:FPGA能夠?qū)y試信號進(jìn)行穩(wěn)定的發(fā)送以及頻率切換;高速數(shù)據(jù)采集卡能可靠的處理反射信號;上位機(jī)可以提供友好的人機(jī)界面,對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算并準(zhǔn)確顯示結(jié)果。... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外線纜故障檢測方法概述
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要研究內(nèi)容
2 鐵路線纜故障在線檢測系統(tǒng)理論基礎(chǔ)
    2.1 線纜故障檢測基本理論
        2.1.1 鐵路信號線纜
        2.1.2 線纜線路中的行波傳播理論
        2.1.3 鐵路信號線纜常見故障分類及其原因分析
    2.2 SSTDR技術(shù)在線檢測原理
        2.2.1 SSTDR技術(shù)原理
        2.2.2 線纜故障測距原理分析
    2.3 SSTDR關(guān)鍵技術(shù)
        2.3.1 二進(jìn)制偽隨機(jī)序列
        2.3.2 二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制
    2.4 TDR/SSTDR技術(shù)優(yōu)勢對比
    2.5 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
    2.6 本章小結(jié)
3 時(shí)延估計(jì)算法仿真及驗(yàn)證
    3.1 一次互相關(guān)算法
    3.2 廣義互相關(guān)算法
    3.3 二次互相關(guān)算法
    3.4 算法仿真
        3.4.1 MATLAB仿真模型的建立
        3.4.2 線纜故障具體仿真
    3.5 本章小結(jié)
4 鐵路線纜故障在線檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    4.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 主控芯片選型
    4.3 DAC芯片選型與調(diào)理電路
    4.4 USB數(shù)據(jù)采集卡
    4.5 PCB設(shè)計(jì)
    4.6 本章小結(jié)
5 鐵路線纜故障在線檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    5.1 故障檢測系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        5.1.1 直接數(shù)字式頻率合成(DDS)軟件設(shè)計(jì)
        5.1.2 二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)程序設(shè)計(jì)
        5.1.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片(DAC)程序設(shè)計(jì)
    5.2 線纜故障檢測系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        5.2.1 LabVIEW開發(fā)環(huán)境介紹
        5.2.2 上位機(jī)功能模塊的組成
        5.2.3 上位機(jī)軟件界面
        5.2.4 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)
    5.3 系統(tǒng)整體調(diào)試與性能測試
        5.3.1 系統(tǒng)整體調(diào)試
        5.3.2 測試性能分析
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電纜故障在線檢測定位裝置研究[J]. 高闖,王莉,楊善水.  航空工程進(jìn)展. 2018(03)
[2]飛機(jī)電源系統(tǒng)多導(dǎo)體電纜故障在線診斷方法研究[J]. 毛健美,王莉,楊善水.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2016(09)
[3]基于SSTDR的線纜故障檢測算法[J]. 李樂樂,江洋,劉宇紅.  電子科技. 2015(08)
[4]基于改進(jìn)的二次相關(guān)的鐵路信號區(qū)間電纜故障檢測[J]. 趙庶旭,孫守川,黨建武.  數(shù)據(jù)采集與處理. 2014(05)
[5]擴(kuò)展頻譜時(shí)域反射法的理論與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 管天云.  新型工業(yè)化. 2014(01)
[6]電纜傳輸線參數(shù)提取建模與仿真[J]. 殷虎,閻毓杰.  艦船電子工程. 2013(08)
[7]基于FPGA的QPSK與BPSK調(diào)制系統(tǒng)仿真[J]. 孫登高,施展.  光學(xué)儀器. 2011(05)
[8]基于FPGA的BPSK調(diào)制與解調(diào)器設(shè)計(jì)[J]. 高磊,陳志強(qiáng),吳黎慧,胡洋,蒲南江.  電子測試. 2011(06)
[9]基于Upwind差分格式的電纜故障測距仿真系統(tǒng)[J]. 黃俊彥,劉永強(qiáng),馬士超,謝萍.  光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù). 2010(03)
[10]高速鐵路信號電纜不同接地方式對芯線的干擾影響研究[J]. 常媛媛,張晨.  中國鐵路. 2010(04)

碩士論文
[1]基于混沌序列的SSTDR檢測方法研究[D]. 申海霞.西安電子科技大學(xué) 2011
[2]高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用研究[D]. 王紅旭.西安電子科技大學(xué) 2006



本文編號：3480539