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脉冲反射法导线测长回波信号处理方法的研究

作 者: 梁庄成
导 师: 袁峰
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: 脉冲反射 回波识别 长度测量
分类号: TM247
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 61次
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内容摘要


当前城市建设和工业发展速度日新月异,各种类型的电力电缆在各行各业中得到了广泛的应用。但是由于人为和自然原因,电线电缆会出现各种故障,一旦故障发生,若不能及时排除将会造成重大经济损失。因此,如何迅速、准确地判断和定位故障点,显得特别重要。当前市场上已经出现测量电缆长度的仪器,但是其价格偏高,不易推广。因此本课题设计了一台以高性能单片机为控制器的高精度、低功耗、低成本的便携式电缆测长装置。本文首先介绍了当前电缆测长的发展现状,在对当前电缆测长中所应用到的测量方法进行分析的基础之上,提出了基于高性能单片机的电缆测长装置的总体方案,设计了该装置各主要功能模块的硬件电路,之后在软件设计中给出了装置系统主程序的设计,包括测量过程的控制程序、温度的测量程序以及键盘显示程序,并加入了对测量数据进行处理与补偿的软件设计,有效提高了系统性能,降低了硬件成本。最后对装置的测量精度及性能作了初步的测试,并给出了对6种不同类型、不同长度电缆的测试结果。从测试的结果可以看出该电缆测长装置工作正常,对6种电缆的测量精度高,线性度和稳定性都比较好。该装置低成本、高性能的特点,将会进一步推动当前电缆测长领域及相关领域的发展。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 课题的来源和背景  8
  1.2 导线测长方法的发展现状  8-14
    1.2.1 电桥法电缆测长  9-10
    1.2.2 脉冲法电缆测长  10-14
  1.3 论文的主要工作与关键技术  14-16
第2章 系统总体方案设计  16-24
  2.1 导线测长的理论分析  16-19
    2.1.1 脉冲反射测长的理论模型  16
    2.1.2 波速的测量  16-18
    2.1.3 脉冲反射波形与电缆结构的关系  18-19
  2.2 系统方案设计  19-23
    2.2.1 基于频率合成器的高精度时间间隔测量模块的方案  21-22
    2.2.2 基于C8051F构建的数据处理系统和显示模块的方案  22
    2.2.3 反射脉冲起始点的确定  22-23
    2.2.4 补偿电缆本身及环境对测量结果精度的影响  23
  2.3 本章小结  23-24
第3章 系统硬件设计  24-37
  3.1 单片机系统设计  24-28
    3.1.1 时钟电路  25
    3.1.2 存储器分配  25-26
    3.1.3 通用I/O接口  26
    3.1.4 串行接口  26-27
    3.1.5 JTAG调试端口  27-28
  3.2 脉冲发射与接收模块的设计  28-30
    3.2.1 脉冲发射部分  28-29
    3.2.2 脉冲接收与整形  29-30
  3.3 高精度时间测量模块的硬件设计  30-33
    3.3.1 频率合成器的特性及其在系统中的应用  31-32
    3.3.2 时钟分配器的特性及其在系统中的应用  32-33
  3.4 温度测量的硬件设计  33-35
  3.5 系统控制与显示设计  35-36
  3.6 本章小结  36-37
第4章 系统软件的设计  37-46
  4.1 C8051F开发工具及集成开发环境IDE介绍  37-38
  4.2 系统主程序的设计  38-42
    4.2.1 插脉冲测长子程序的设计  39-40
    4.2.2 测温子程序的设计  40-41
    4.2.3 显示子程序的设计  41-42
  4.3 数字滤波技术  42-44
    4.3.1 滑动平均滤波  43-44
    4.3.2 中位值滤波  44
  4.4 本章小结  44-46
第5章 实验及误差分析  46-60
  5.1 实验与结果  46-58
    5.1.1 对电缆的初步测试结果  46-52
    5.1.2 数据处理及补偿  52-56
    5.1.3 数据处理及补偿后的测试结果  56-58
  5.2 抗干扰设计  58-59
  5.3 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-64
附录  64-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 导电材料及其制品 > 电力电缆
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