面向电缆故障检测的噪声时域反射测量研究

摘要

随着经济社会的迅猛发展，电缆作为一种重要的传输介质，在航空航天、高铁和船舶等大型运载工具中使用频繁。由于电缆往往容易受到来自外力的损坏、恶劣环境下的化学腐蚀和自身的绝缘老化等影响，电缆故障难以避免。如何能够提高电缆运行的可靠性，是当前电缆领域的一项重要研究课题。
　　为了实现电缆故障在线检测和同时检测捆绑成束的电缆或多芯电缆不同支路上的故障，对噪声信号应用到电缆故障检测方面进行了尝试。本论文通过运用噪声信号作为探测信号来对电缆故障进行检测，主要研究内容有以下几个方面：
　　1.阐述了电缆的应用范围以及电缆故障产生的原因和类型，并总结了常用电缆故障检测方法，通过分析比较这些方法的优缺点，提出了利用噪声信号作为探测信号来检测电缆故障。
　　2.分析了基于噪声时域反射测量电缆故障的理论基础。利用噪声信号作为测试信号，只要其具有类似于δ型函数相关特性，可实现电缆故障的在线检测。
　　3.运用噪声电路中工作在反偏状态下的硅稳压二极管输出的噪声信号作为探测信号，对同轴电缆进行断路、短路和阻抗失配等故障检测。实验结果表明，最远探测距离为2000m；在600m的探测范围内，相对误差在2.5％附近，在2000m的探测范围内，相对误差局限在5.6%。同时构建了一个简单的数字通信系统，以此来对该系统中正在传输信号的电缆进行在线检测。实验结果说明，噪声探测信号对通信系统引入的误码率小于5.82E-10。
　　4.利用多路滤波后的放大自发辐射噪声作为电缆束或者多芯电缆不同支路的探测信号，可同时检测不同支路上的电缆故障，且没有相互干扰。对同轴电缆组成的电缆束进行断路、短路和阻抗失配等故障检测，实验结果表明，最远探测距离为720m；在50m的测量范围内，相对误差在0.8%附近；在700m的测量范围内，相对误差控制在2.6%以内。此外，实验验证该方法可以实现电缆故障的在线检测。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 电缆故障产生的原因及分类

1.3 电缆故障的检测方法

1.4 本文主要研究内容及结构安排

第二章 噪声时域反射测量理论分析和验证

2.1 基于噪声时域反射的电缆故障检测原理

2.2 利用电缆信道噪声实现故障在线检测

2.3 小结

第三章 噪声时域反射法实现单通道电缆故障检测

3.1 噪声发生器的设计与实现

3.2 单通道电缆故障离线检测

3.3 单通道电缆故障在线检测

3.4 小结

第四章 噪声时域反射法实现多通道电缆故障检测

4.1 引言

4.2 多通道电缆故障离线检测

4.3 多通道电缆故障在线检测

4.4 小结

第五章 总结和展望

5.1 工作总结

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文