一種饋線駐波故障定位方法及其檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種饋線駐波故障定位方法及其檢測(cè)裝置，裝置包括掃頻式功率檢測(cè)器和處理單元，掃頻式功率檢測(cè)器包括接口裝置、第一功率檢測(cè)模塊、掃頻源模塊、二功分模塊、第二功率檢測(cè)模塊、合路器；其中：第一功率檢測(cè)模塊檢測(cè)二功分模塊的發(fā)送功率信號(hào)R(x)；合路器對(duì)二功分模塊的另一個(gè)端口輸出的控制入射信號(hào)矢量和與其連接的被測(cè)饋線故障點(diǎn)反射的信號(hào)矢量進(jìn)行疊加后傳輸至第二功率檢測(cè)模塊；處理單元對(duì)R(x)值與第二功率檢測(cè)模塊檢測(cè)的功率信號(hào)值B(x)的比值B(x)/R(x)進(jìn)行傅立葉變換濾波；以掃頻源模塊的掃描間隔時(shí)間為橫軸，濾波后的B(x)/R(x)為縱軸進(jìn)行曲線繪制；對(duì)曲線采用算術(shù)平均濾波法去除干擾的頻譜值，得到準(zhǔn)確周期值n；利用周期值計(jì)算出故障位置。
【專利說(shuō)明】一種饋線駐波故障定位方法及其檢測(cè)裝置
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種故障定位方法及其檢測(cè)裝置，特別是涉及一種電纜駐波故障定位方法及其檢測(cè)裝置，本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]國(guó)內(nèi)外故障定位的研究經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，目前從原理上分時(shí)域反射測(cè)試技術(shù)(TDR Time Domain Reflectometry)與頻域反射測(cè)試技術(shù)(FDR Frequency domainreflectometry)。TDR是向饋線發(fā)送高速信號(hào),信號(hào)遇到故障點(diǎn)后會(huì)產(chǎn)生反射,通過(guò)確定入射信號(hào)與反射信號(hào)時(shí)間差和行波波速來(lái)確定故障點(diǎn)距離。然而，對(duì)接近光速的高頻行波的提取，對(duì)硬件有很高的要求，整個(gè)裝置成本較高。同時(shí)因?yàn)楣收闲胁òl(fā)生的不確定性、故障行波發(fā)射波的難以識(shí)別以及參數(shù)的頻變和波速的影響因素也使得行波法的定位精度容易受到影響。
[0005]FDR頻域反射技術(shù)是通過(guò)發(fā)送特定頻帶的掃頻測(cè)試信號(hào)，在故障點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生和發(fā)射信號(hào)同樣頻率但不同時(shí)段的反射信號(hào)，通過(guò)傅立葉轉(zhuǎn)換方式分析這些信號(hào)，并且通過(guò)測(cè)量反射信號(hào)峰值的頻率換算出到線路障礙點(diǎn)的距離。和TDR比較，F(xiàn)DR技術(shù)主要有兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì):
1、電路相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本不高；
2、FDR在線路承載業(yè)務(wù)相匹配的 頻帶內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，更適合寬帶線路測(cè)試。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的克服現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出一種電纜駐波故障定位檢測(cè)方法及其裝置，采用本發(fā)明方法和裝置可以以便準(zhǔn)確、快捷的實(shí)現(xiàn)饋線的駐波故障點(diǎn)定位。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種饋線駐波故障定位方法，所述方法包括下述步驟:對(duì)掃頻源發(fā)送射頻信號(hào)包括帶寬、掃描間隔時(shí)間、步進(jìn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行分路處理，將一路信號(hào)的發(fā)送功率值RU)檢測(cè)并發(fā)送至處理單元，直至掃頻源輸出頻率達(dá)到終止頻率；另一路輸出的控制入射信號(hào)到達(dá)被測(cè)饋線，將被測(cè)饋線反射回來(lái)的射頻信號(hào)矢量與入射信號(hào)矢量疊加而成的功率信號(hào)值B(X)檢測(cè)并傳遞至處理單元，直至掃頻源輸出頻率達(dá)到終止頻率；處理單元將接收到的功率信號(hào)值B(X)、發(fā)送功率值RU)的比值B(X)/ RU)進(jìn)行快速傅立葉變換濾波；按照掃描間隔時(shí)間為橫軸，濾波后的B(X)/ R(x)為縱軸進(jìn)行曲線繪制；對(duì)曲線采用算術(shù)平均濾波法進(jìn)行周期分析消除干擾的頻譜值，獲得周期值；由周期值計(jì)算故障點(diǎn)位置。[0009]所述掃頻源發(fā)送射頻信號(hào)參數(shù)選值范圍為:起始頻率與終止頻率的范圍為100?1000 MHz，起始頻率小于終止頻率，掃描時(shí)間間隔范圍為0.1?ls，步進(jìn)范圍為0.001?IMHz0
[0010]在對(duì)掃頻源發(fā)送射頻信號(hào)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定之前，需對(duì)故障點(diǎn)大致范圍進(jìn)行預(yù)判斷。
[0011]所述控制入射信號(hào)矢量與被測(cè)饋線故障點(diǎn)反射的信號(hào)矢量的疊加采用能實(shí)現(xiàn)反射與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行疊加的器件或模塊。
[0012]一種饋線駐波故障定位檢測(cè)裝置，所述裝置包括計(jì)算機(jī)、轉(zhuǎn)接裝置、掃頻式功率檢測(cè)器，計(jì)算機(jī)設(shè)置有處理單元，所述掃頻式功率檢測(cè)器包括接口裝置、第一功率檢測(cè)模塊、掃頻源模塊、二功分模塊、第二功率檢測(cè)模塊、合路器；其中:掃頻源模塊，用于發(fā)送寬帶射頻信號(hào)；所述處理單元，通過(guò)連接轉(zhuǎn)接器裝置及接口模塊對(duì)掃頻源模塊發(fā)送射頻信號(hào)包括帶寬、掃描間隔時(shí)間、步進(jìn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；二功分模塊將掃頻源模塊發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行功率分配；
第一功率檢測(cè)模塊檢測(cè)二功分模塊的一個(gè)端口的發(fā)送功率信號(hào)；合路器對(duì)二功分模塊的另一個(gè)端口輸出的控制入射信號(hào)矢量和與其連接的被測(cè)饋線故障點(diǎn)反射的信號(hào)矢量進(jìn)行疊加后傳輸至第二功率檢測(cè)模塊；處理單元對(duì)第一功率檢測(cè)模塊檢測(cè)的發(fā)送功率值R(x)與第二功率檢測(cè)模塊檢測(cè)的功率信號(hào)值B(X)進(jìn)行接收，將比值B(X)/ R(x)進(jìn)行傅立葉變換濾波；以掃頻源模塊的掃描間隔時(shí)間為橫軸，濾波后的B(X)/ R(x)為縱軸進(jìn)行曲線繪制；對(duì)曲線采用算術(shù)平均濾波法去除干擾的頻譜值，得到準(zhǔn)確周期值n ;利用其設(shè)置公式L=150XkXn/f (米)計(jì)算故障點(diǎn)的位置，其中:L為故障點(diǎn)距離(米)，k為光速電磁波在電纜中傳播速度與光速的比值，n為周期，f為掃描步進(jìn)。
[0013]所述轉(zhuǎn)接裝置采用RS232/485轉(zhuǎn)接器，所述接口裝置采用RS485接口模塊。
[0014]所述掃頻源模塊輸出IOOMHz?4000MHz的寬帶信號(hào)，最小頻率步進(jìn)為IKHz。
[0015]所述合路器采用電阻合路器或者環(huán)行器。
[0016]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明方法采用FDR原理方法，通過(guò)寬帶掃頻，檢測(cè)反射與入射信號(hào)疊加形成的波形周期，折算成距離信息，本發(fā)明方法是一種快速、準(zhǔn)確、可靠的線路故障定位方法，滿足饋線故障定位迫切要求；同傳統(tǒng)的技術(shù)方案相比，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要混頻器、運(yùn)放等器件，成本也比較低，通過(guò)大量的數(shù)字仿真和動(dòng)模實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明方法具有很好的定位精度和很穩(wěn)定的運(yùn)行性能，有廣泛的應(yīng)用前景。
[0017]2、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活，可應(yīng)用于多種制式頻段的饋線系統(tǒng)中解決故障點(diǎn)定位問(wèn)題，檢測(cè)距離范圍為可以達(dá)到IOOOm。
[0018]
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:
1、計(jì)算機(jī)；2、RS232/485轉(zhuǎn)接器；
3、RS485接口模塊；4、第一功率檢測(cè)模塊；
5、掃頻源模塊；6、二功分模塊； 7、第二功率檢則模塊；8、電阻合路器；
9、掃頻式功率檢測(cè)器；
10、饋線接口；
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了更好地理解本發(fā)明，以下將結(jié)合具體實(shí)例及附圖對(duì)發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]第一實(shí)施例
本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括計(jì)算機(jī)URS232/485轉(zhuǎn)接器2、掃頻式功率檢測(cè)器9，掃頻式功率檢測(cè)器9包括RS485接口模塊3、第一功率檢測(cè)模塊4、掃頻源模塊5、二功分模塊6、第二功率檢測(cè)模塊7、電阻合路器8，掃頻源模塊5射頻輸出端連接二功分模塊6輸入端；二功分模塊6射頻輸出端連接第一功率檢測(cè)模塊4及電阻合路器8輸入端；電阻合路器8 一個(gè)輸出端通過(guò)饋線接口 10連接被測(cè)饋線，電阻合路器8 一個(gè)輸出端連接第二功率檢測(cè)模塊7輸入端；RS485接口模塊3與第一功率檢測(cè)模塊4、第二功率檢測(cè)模塊7、掃頻源模塊5及RS232/485轉(zhuǎn)接器2連接。計(jì)算機(jī)I內(nèi)設(shè)置有定位檢測(cè)處理單元。掃頻式功率檢測(cè)器9其內(nèi)置的RS485接口模塊通過(guò)RS232/485轉(zhuǎn)接器2實(shí)現(xiàn)同計(jì)算機(jī)中處理單元的數(shù)據(jù)連接。
[0022]掃頻源模塊5，用于發(fā)送寬帶射頻信號(hào)，能夠輸出IOOMHz?4000MHz的寬帶信號(hào)，最小頻率步進(jìn)為IKHz ；RS232/485轉(zhuǎn)接器2可以實(shí)現(xiàn)RS232信號(hào)到RS485信號(hào)的無(wú)縫轉(zhuǎn)換；第一功率檢測(cè)模塊4，用于檢測(cè)發(fā)送功率信號(hào)；第二功率檢測(cè)模塊7，用于檢測(cè)反饋功率信號(hào)；二功分模塊6，用于等分功率信號(hào)；RS485接口模塊3用于與計(jì)算機(jī)通信；電阻合路器8用于控制入射信號(hào)矢量與被測(cè)饋線故障點(diǎn)反射的信號(hào)矢量的疊加，一般能實(shí)現(xiàn)反射與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行疊加的器件或模塊均可以采用，根據(jù)實(shí)際需求也可以使用環(huán)行器。
[0023]本實(shí)施例結(jié)構(gòu)中硬件設(shè)計(jì)決定了數(shù)據(jù)接口采用RS232/485轉(zhuǎn)接器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸連接，同計(jì)算機(jī)連接的轉(zhuǎn)換裝置以及掃頻式功率檢測(cè)器9中的接口模塊其選擇匹配設(shè)置，其作用是連接數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢韺印?br> [0024]第二實(shí)施例:
本發(fā)明本實(shí)施例結(jié)構(gòu)中硬件設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置可以不限定第一種實(shí)施例選定。根據(jù)實(shí)際需求可以采用USB接口或RS232接口通過(guò)USB數(shù)據(jù)線或串口線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。關(guān)于合路器的選擇，一般能實(shí)現(xiàn)反射與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行疊加的器件或模塊均可以采用，根據(jù)實(shí)際需求也可以使用環(huán)行器用于控制入射信號(hào)矢量與被測(cè)饋線故障點(diǎn)反射的信號(hào)矢量的疊加，其產(chǎn)生作用同電阻合路器是一樣。
[0025]本發(fā)明第一實(shí)施例裝置其功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程具體如下:
1、利用計(jì)算機(jī)I安裝的定位檢測(cè)處理單元通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路，經(jīng)RS232/485轉(zhuǎn)接器2及RS485接口模塊3，對(duì)掃頻源模塊5的發(fā)送射頻信號(hào)包括帶寬、掃描間隔時(shí)間、步進(jìn)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，一般起始頻率與終止頻率的設(shè)置范圍為100?1000 MHz，起始頻率要小于終止頻率，帶寬為終止頻率減去起始頻率的值，掃描時(shí)間間隔設(shè)置范圍為0.1?ls，步進(jìn)設(shè)置范圍為 0.001 ?IMHz。
[0026]參數(shù)推薦值見如下附表；
附表:
【權(quán)利要求】
1.一種饋線駐波故障定位方法，其特征在于:所述方法包括下述步驟: 對(duì)掃頻源發(fā)送射頻信號(hào)包括帶寬、掃描間隔時(shí)間、步進(jìn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定； 對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行分路處理，將一路信號(hào)的發(fā)送功率值RU)檢測(cè)并發(fā)送至處理單元，直至掃頻源輸出頻率達(dá)到終止頻率； 另一路輸出的控制入射信號(hào)到達(dá)被測(cè)饋線，將被測(cè)饋線反射回來(lái)的射頻信號(hào)矢量與入射信號(hào)矢量疊加而成的功率信號(hào)值B(X)檢測(cè)并傳遞至處理單元，直至掃頻源輸出頻率達(dá)到終止頻率； 處理單元將接收到的功率信號(hào)值B(X)、發(fā)送功率值RU)的比值B(X)/ R(x)進(jìn)行快速傅立葉變換濾波；按照掃描間隔時(shí)間為橫軸，濾波后的B(X)/ R(x)為縱軸進(jìn)行曲線繪制；對(duì)曲線采用算術(shù)平均濾波法進(jìn)行周期分析消除干擾的頻譜值，獲得周期值；由周期值計(jì)算故障點(diǎn)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種饋線駐波故障定位方法，其特征在于:所述掃頻源發(fā)送射頻信號(hào)參數(shù)選值范圍為:起始頻率與終止頻率的范圍為100~1000 MHz，起始頻率小于終止頻率，掃描時(shí)間間隔范圍為0.1~ls，步進(jìn)范圍為0.001~1MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種饋線駐波故障定位方法，其特征在于:在對(duì)掃頻源發(fā)送射頻信號(hào)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定之前，需對(duì)故障點(diǎn)大致范圍進(jìn)行預(yù)判斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種饋線駐波故障定位方法，其特征在于:所述控制入射信號(hào)矢量與被測(cè)饋線故障點(diǎn)反射的信號(hào)矢量的疊加采用能實(shí)現(xiàn)反射與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行疊加的器件或模塊。
5.一種使用如權(quán)利要求1所述饋線駐波故障定位方法的檢測(cè)裝置，其特征在于:包括計(jì)算機(jī)、轉(zhuǎn)接裝置、掃頻式功率檢測(cè)器，計(jì)算機(jī)設(shè)置有處理單元，所述掃頻式功率檢測(cè)器包括接口裝置、第一功率檢測(cè)模塊、掃頻源模塊、二功分模塊、第二功率檢測(cè)模塊、合路器；其中: 掃頻源模塊，用于發(fā)送寬帶射頻信號(hào)； 二功分模塊，將掃頻源模塊發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行功率分配； 第一功率檢測(cè)模塊，檢測(cè)二功分模塊的一個(gè)端口的發(fā)送功率信號(hào)； 合路器，對(duì)二功分模塊的另一個(gè)端口輸出的控制入射信號(hào)矢量和與其連接的被測(cè)饋線故障點(diǎn)反射的信號(hào)矢量進(jìn)行疊加后傳輸至第二功率檢測(cè)模塊； 處理單元，通過(guò)連接轉(zhuǎn)接器裝置及接口模塊對(duì)掃頻源模塊發(fā)送射頻信號(hào)包括帶寬、掃描間隔時(shí)間、步進(jìn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；處理單元對(duì)第一功率檢測(cè)模塊檢測(cè)的發(fā)送功率值RU)與第二功率檢測(cè)模塊檢測(cè)的功率信號(hào)值B(X)進(jìn)行接收，將比值B(X)/ R(x)進(jìn)行傅立葉變換濾波；以掃頻源模塊的掃描間隔時(shí)間為橫軸，濾波后的B(X)/ R(x)為縱軸進(jìn)行曲線繪制；對(duì)曲線采用算術(shù)平均濾波法去除干擾的頻譜值，得到準(zhǔn)確周期值n ;利用其設(shè)置公式L=150XkXn/f (米)計(jì)算故障點(diǎn)的位置，其中:L為故障點(diǎn)距離(米)，k為光速電磁波在電纜中傳播速度與光速的比值，n為周期，f為掃描步進(jìn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種饋線駐波故障定位檢測(cè)裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)接裝置采用RS232/485轉(zhuǎn)接器，所述接口裝置采用RS485接口模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種饋線駐波故障定位檢測(cè)裝置，其特征在于:所述掃頻源模塊輸出IOOMHz~4000MHz的寬帶信號(hào)，最小頻率步進(jìn)為IKHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的一種饋線駐波故障定位檢測(cè)裝置，其特征在于:所述合路器采用電阻合路器或者環(huán)行器。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK103809081SQ201410068606
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】王崢, 曲鑫, 余曉華, 付文利 申請(qǐng)人:武漢虹信通信技術(shù)有限責(zé)任公司