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学兔兔 《仪器仪表与分析监测》2014年第 1期 简易低成本电缆故障检测仪 李卫东．等 简易低成本电缆故障检测仪 Simpleandlow costcablefaultdetector 李卫东 邓仑 高阳 朱尉 杨海鹏 (长江大学 ，湖北荆州434023) [摘 要】在研究了常用电缆模型和检测理论的基础上，针对 目前市场上电缆检测设备的复杂、 昂贵等不足 ，提 出了一种基于 SOPC的时频域联合分析 (TFDR)的电缆故障检测方案 ，实现 了基 于SOPC技术的简易低成本电缆故障检测仪的设计 ，同时满足 了检测的精度要求。 关【键词】 电缆测量；时频域分析；片上可编程系统 ；数字信号处理 【中图分类号】 TH89 [文献标识码】A 引言 电缆作为一种重要的通信媒介 ，广泛应用于仪 器仪表 、电力 、通信等重要领域 ，由于易受环境 因 图1 同轴 电缆示意 图 素损坏 ，如何高效有效地检测 电缆是一个重要课 题。 目前市场上 已有很多电缆检测设备 ，但大多操 十 作过程复杂 、成本昂贵 、携带不方便 ，因此需要设计 一 种 易操作 、便携式 、低成本的电缆检测设备。 图 2 同轴 电缆等效电路 图 本设计采用 SOPC系统精简硬件 电路实现 了 便携 ，采用时间交叉采样技术降低 了成本 ，即插 即 环路定律来描述 。 测简化 了操作 ，同时采用时频域联合 (TFDR)算法 同轴 电缆等效 电路 图如 图 2所示 ，其 中 满足了检测的要求 为单位长度 电阻 ，，J为单位长度 电感 ，G为单位 长度 电导 ，C为单位长度 电容 。当只有沿 正方 l 理论基础 向传播 的波时 ，定义特性 阻抗 Z： 现在的电缆种类多样 ，已建立的模 型也是多种 Z=V／I 多样的。本文选取 比较有代表性 的同轴 电缆模型 =、 和 目前常用的检测方法进行分析和研究。 = 、／(R+jwL)／(G+j~oC) 1．1 同轴电缆模型 由此可见 ，特性 阻抗与 电磁波频率 ，同轴 电缆 典型 的同轴 电缆如 图 1所示 ．主要 由内导 的几何特征 ．填充介质的介 电常数 、磁导率llI及 电 体 、外导体及填充介质组成 ，内导体直径为 0，外 导率 ，内外导体 的电导率相关。 导体 内径为 b。当注入 电缆 的入射信号 以电磁波 电缆故障检测仪激发的入射信号会 以电磁波 的形式在 同轴 电缆 中传播时 ．同轴 电缆可用理 的形式在同轴 电缆中传播。当电缆本身有故障时， 想 的双导线传输线来等效 ，其传播过程可 以用 故障将引起该 区域同轴 电缆特性阻抗 的变化。电磁 一 R一 学兔兔 学兔兔 《仪器仪表与分析监测》2014年第 1期 简易低成本 电缆故障检测仪 李卫东．等 后处理技术 中