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便携式电缆故障检测仪的设计与实现

作　者: 李兵
导　师: 王永志
学　校: 吉林大学
专　业: 电气工程
关键词: 低压脉冲 FPGA 电缆检测高速采样
分类号: TM762.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着中国经济的快速发展，各种类型的电缆广泛应用于电力、通信、煤矿、冶金、化工以及交通运输等国民经济发展的各个领域。广泛的应用需要现代检测和维护技术作为保障，由于电缆通常是掩埋在地下或水下，电缆故障点隐蔽性强、查找和维护困难。如何准确、迅速、经济地查找电缆故障点成为重要的技术问题。虽然电缆故障点的检测方法种类很多，优缺点各有不同，但是工作人员对电缆故障检测仪的要求基本不变，即准确、高效、便携。本文首先介绍了常用的电缆类型及其相关的发展现状，并且介绍了常见的电缆故障类型和多种故障检测方法，详细分析了低压脉冲反射法与阻容法的工作原理，在此基础上提出了低压脉冲反射法与阻容法相结合用于检测电缆故障的方法。本文采用MSP430单片机与FPGA作为开发平台，旨在完成基于低压脉冲反射法与阻容法原理的电缆故障检测仪的设计和样机研制。本文重点介绍了该实验样机的设计和研制过程。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-18
  1.1 课题研究意义  9
  1.2 电缆技术发展现状  9-12
  1.3 电缆故障的类型及原因  12-13
    1.3.1 电缆的故障类型  12
    1.3.2 电缆的故障原因  12-13
  1.4 电缆故障检测方法简介  13-15
    1.4.1 脉冲法  13-14
    1.4.2 高压电桥法  14
    1.4.3 音频路径法  14
    1.4.4 冲击脉冲法  14-15
    1.4.5 定点法  15
    1.4.6 电容法  15
    1.4.7 电缆识别  15
  1.5 电缆故障检测方法选择  15-16
  1.6 本文主要研究内容  16-18
    1.6.1 课题主要工作内容  17
    1.6.2 本文的结构  17-18
第二章低压脉冲反射法简介  18-22
  2.1 低压脉冲反射工作原理  18-19
  2.2 发射脉冲的选择  19
  2.3 脉冲反射波形的理解  19-22
    2.3.1 脉冲反射波形反映电缆故障与结构  19-21
    2.3.2 怎样标定反射脉冲的起始点  21-22
第三章系统整体方案设计  22-39
  3.1 发送模块  22-24
  3.2 接收模块  24-25
  3.3 高速 AD 采样  25-27
  3.4 电容电阻测量  27
  3.5 MCU 主控单元  27-30
  3.6 数据存储电路  30-37
    3.6.1 SD 卡的选择  30-31
    3.6.2 SPI 通信介绍  31-32
    3.6.3 FAT16 及 FAT16 文件系统  32-33
    3.6.4 SD 卡工作模式选择及指令规范  33
    3.6.5 SD 卡读写驱动  33-34
    3.6.6 文件系统的实现  34-36
    3.6.7 SD 卡接口模块  36-37
  3.7 FPGA 及外围模块硬件设计  37
  3.8 供电电源设计  37-38
  3.9 LCD1602 显示电路  38-39
第四章系统软件设计  39-45
  4.1 FPGA 硬件描述程序设计  39-42
    4.1.1 FPGA 产生高频脉冲  39-41
    4.1.2 AD 采集逻辑时序控制  41-42
    4.1.3 FPGA 和单片机通讯  42
  4.2 MCU 主控单元程序设计  42-45
第五章系统调试  45-47
  5.1 脉冲产生及发射  45
  5.2 脉冲接收  45
  5.3 脉冲接收  45-46
  5.4 数据处理及系统联调  46-47
第六章电缆故障测试实验  47-49
  6.1 测试步骤  47
  6.2 测量结果  47-48
  6.3 结果分析  48-49
第七章总结与展望  49-50
  7.1 本文总结  49
  7.2 下一步工作展望  49-50
参考文献  50-52
致谢  52

便携式电缆故障检测仪的设计与实现

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