基于时域脉冲反射原理的电线电缆精确测长技术研究

摘要

电线电缆长度的精确测量是在电缆生产、销售和安装等过程中亟待解决的重要问题。针对这一问题，论文首先对现有电线电缆长度测量的常见方法进行了介绍与比较，其中对传统的电桥法及时域脉冲反射法进行了重点讨论。论文随后选择了时域脉冲反射法进行重点研究，讨论了与时域脉冲反射法相关的导线特性、脉冲反射原理、典型的开路短路波形、及影响该方法的误差分析的理论。
　　 论文一方面在理论分析的基础上，借助MATLAB的Simulink仿真平台，对脉冲反射法导线长度测量机制进行了仿真，验证了使用脉冲反射法的进行长度精确测量的原理可行性。同时，使用了相关值-相关系数的理论对采样数据处理，通过检测极大值实现系统的测长。
　　 另一方面，在具体方法实现时，论文利用时间交叉采样的基础理论，研究了数据转换电路性能参数的定义，及AFB法和FFT算法在时间交叉采样中的应用。然后，设计电线电缆精确测试的系统，并分析系统各模块的功能。其中着重研究了超高采集模块的设计，分析该模块中所使用芯片功能及特点，及外围电路对超高速采样的影响。
　　 最后论文基于时间交叉理论以及时域脉冲反射法，搭建了四通道采样的电缆半实物仿真测长平台，利用不同的通道组合(即25MHz，50MHz,100MHz)，分别对同一根100m缆线测试，再采用LabVIEW显示分析测试所获波形图、验证采样的误差范围。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题的来源和背景

1.2电线电缆测长技术发展概况

1.2.1电桥法

1.2.2时域脉冲反射

1.2.3方法总结

1.3现有技术存在的问题

1.4论文的主要工作和章节安排

第二章 时域脉冲反射相关原理

2.1导线特性及脉冲反射原理

2.1.1长线模型

2.1.2均匀传输线的一次参数

2.1.3电磁波的反射

2.1.4脉冲反射法测距原理

2.2两种典型的波形

2.5.1开路波形

2.5.2短路波形

2.3时域脉冲法测长误差分析

2.3.1发射脉冲的选择

2.3.2采样率的选择

2.3.3行波波速对测长精度的影响分析

本章小结

第三章 相关值-相关系数法测长技术

3.1 MATLAB仿真

3.2相关性原理及其仿真

3.2.1相关值和相关系数的定义

3.2.2相关值-相关系数算法

3.2.3相关值-相关性系数仿真验证

本章小结

第四章 时间交叉法的相关理论分析

4.1模数转换电路性能参数定义

4.2时间交叉采样法的理论基础

4.3 AFB法在时间交叉采样中的应用

4.4 FFT原理分析

本章小结

第五章 超高速采样模块设计与实现

5.1电缆测长仪系统设计

5.2主要芯片器件的简介

5.2.1模数转换器件ADS5444的基本原理及性能

5.2.2 AD9510的原理及性能

5.2.3其它器件的原理及其比较

5.3时间交叉采样实现方案

5.4外围电路对高速采样的动态特性的影响

5.4.1前端模拟电路对采样电路的影响

5.4.2时钟电路对采样电路的影响

5.4.3电源和地对采样电路的影响

5.4.4后端数据总线对采样电路的影响

本章小结

第六章 线缆测长半实物仿真平台设计

6.1时间交叉采样模块

6.2 LabVIEW简单介绍

6.2.1 LabVIEW功能介绍

6.2.2 LabVIEW的特点

6.3 LabVIEW的编程

6.3半实物平台实测数据分析

本章小结

结论与展望

致谢

参考文献