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基于时域脉冲反射原理的电线电缆精确测长技术研究

作　者: 李保生
导　师: 王昌明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 系统工程
关键词: 时域脉冲反射 LabVIEW 超高速采样
分类号: TM247
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题的来源和背景  8
  1.2 电线电缆测长技术发展概况  8-12
    1.2.1 电桥法  9
    1.2.2 时域脉冲反射  9-10
    1.2.3 方法总结  10-12
  1.3 现有技术存在的问题  12
  1.4 论文的主要工作和章节安排  12-14
第二章 时域脉冲反射相关原理  14-26
  2.1 导线特性及脉冲反射原理  14-18
    2.1.1 长线模型  14-15
    2.1.2 均匀传输线的一次参数  15-16
    2.1.3 电磁波的反射  16-17
    2.1.4 脉冲反射法测距原理  17-18
  2.2 两种典型的波形  18-19
    2.2.1 开路波形  18-19
    2.2.2 短路波形  19
  2.3 时域脉冲法测长误差分析  19-24
    2.3.1 发射脉冲的选择  19-20
    2.3.2 采样率的选择  20-21
    2.3.3 精确测长行波波速分析  21-24
  本章小结  24-26
第三章 相关值-相关系数法测长技术  26-34
  3.1 MATLAB 仿真  26-29
  3.2 相关性原理  29-32
    3.2.1 相关值和相关系数的定义  29-30
    3.2.2 相关值-相关系数算法  30-31
    3.2.3 相关值-相关性系数仿真验证  31-32
  本章小结  32-34
第四章 时间交叉法的理论分析  34-44
  4.1 模数转换电路性能参数定义  34-37
  4.2 时间交叉采样法的理论基础  37-39
  4.3 AFB 法在时间交叉采样中的应用  39-42
  4.4 FFT 原理分析  42-43
  本章小结  43-44
第五章 超高速采样模块设计与实现  44-52
  5.1 电缆测长仪系统设计  44
  5.2 主要芯片器件的简介  44-47
    5.2.1 模数转换器件ADS5444 的基本原理及性能  45
    5.2.2 AD9510 的原理及性能  45-46
    5.2.3 其它器件的原理及其比较  46-47
  5.3 时间交叉采样实现方案  47-48
  5.4 外围电路对高速采样的动态特性的影响  48-51
    5.4.1 前端模拟电路对转换电路的影响  48-49
    5.4.2 时钟电路对转换电路的影响  49-50
    5.4.3 电源和地对转换电路的影响  50-51
    5.4.4 后端数据总线对转换电路的影响  51
  本章小结  51-52
第六章 线缆测长实时仿真平台设计  52-60
  6.1 时间交叉采样模块  52
  6.2 LabVIEW 简单介绍  52-54
    6.2.1 LabVIEW 功能介绍  53
    6.2.2 LabVIEW 的特点  53-54
  6.3 LabVIEW 的编程  54-55
  6.4 半实物平台实测数据分析  55-58
  本章小结  58-60
结论与展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-65

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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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