一種電纜故障檢測裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電纜故障檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電纜故障檢測裝置及測試方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種類型的電纜不僅在電力、通信領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，同樣大量應(yīng)用于煤礦、冶金、化 工以及交通運(yùn)輸?shù)葒窠?jīng)濟(jì)發(fā)展的各個領(lǐng)域。廣泛的應(yīng)用同樣需要較好的檢測、維護(hù)技術(shù) 作為保障。由于電纜通常是懸掛于高空中或掩埋在地下或水下，故電纜故障點隱蔽性較 強(qiáng)，查找和維護(hù)相對困難。電纜故障點的以上特點給電纜故障檢測儀器提出了很高的技術(shù) 要求，如何準(zhǔn)確、迅速、經(jīng)濟(jì)的查尋電纜故障點成為重要的技術(shù)問題。
[0003] 相對于其他檢測儀器，電纜故障檢測儀對精度要求并不是很高，因為電纜的長度 很長，只要確定故障發(fā)生在某一距離段內(nèi)，就可以考慮將一整段替換掉。電纜在安裝前都必 須經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，而檢出有質(zhì)量瑕疵的一整段電纜或一整批電纜都會被棄用，而且 電纜安裝或維護(hù)的工作環(huán)境通常在野外，因此，電纜故障檢測儀對檢測效率和方便攜帶等 方面要求比較高。申請?zhí)枮镃N201510347009. 4公開了一種電纜故障在線檢測及定位裝置， 包括：帶NIOS II軟核處理器的FPGA模塊，提供各模塊所需時鐘、產(chǎn)生由m序列與正弦 波調(diào)制而成的檢測信號、實現(xiàn)檢測信號與反射信號的相關(guān)運(yùn)算處理、對電纜故障進(jìn)行定位； 高速DA模塊，對FPGA模塊產(chǎn)生的檢測信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；隔離耦合模塊，用于將高速 DA模塊的輸出信號隔離耦合至電纜，同時將電纜中的反射信號隔離耦合至檢測定位裝置； 高速AD模塊，將電纜中的反射信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送至FPGA模塊處理；調(diào)理電路，對高 速DA模塊的輸出信號和高速AD模塊的輸入信號進(jìn)行調(diào)理。但是該發(fā)明由于其結(jié)構(gòu)和功能 的限制，檢測精度并不是很高，不便于攜帶，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種檢測精度高，便于攜帶的電纜故障檢測裝置，具體方 案如下。
[0005] -種電纜故障檢測裝置，包括主處理器MCU、FPGA模塊、收發(fā)耦合器、A/D轉(zhuǎn)換器、 顯示器、存儲器和供電電源，F(xiàn)PGA模塊連接于主處理器MCU和收發(fā)耦合器之間，A/D轉(zhuǎn)換器 連接于FPGA模塊和收發(fā)耦合器之間，顯示器和存儲器均與主處理器MCU連接，主處理器MCU 還連接有電容電阻檢測裝置和鍵盤，供電電源為上述各部件提供電源。
[0006] 優(yōu)選的，所述A/D轉(zhuǎn)換器與收發(fā)耦合器之間還連接有前置放大器。
[0007] 優(yōu)選的，所述FPGA模塊具體采用Altera公司的FPGA (EP2C5T144C8)芯片。
[0008] 優(yōu)選的，所述電容電阻檢測裝置具體為555控制器。
[0009] 優(yōu)選的，所述主處理器MCU采用MSP430系列單片機(jī)。
[0010] 優(yōu)選的，所述供電電源具體采用12V可充電鋰電池供電，供電電源連接有 HDW5-12S05電源轉(zhuǎn)換模塊。
[0011] 優(yōu)選的，所述顯示器和存儲器具體分別采用1602顯示器和SD存儲卡。
[0012] 一種電纜故障檢測裝置的測試方法包括如下步驟： (1) 、準(zhǔn)備好待測電纜和電纜故障檢測裝置； (2) 、用阻容法判斷電纜的性質(zhì)和大致的故障點位置； (3) 、按設(shè)計原理把發(fā)送脈沖的紅色魚夾夾在電纜芯線上，把接地的黑色魚夾夾在電纜 的屏蔽層上，連接好電路后檢查一遍是否有連接錯誤，沒有錯誤時接通電源； (4) 、通電后電纜故障檢測裝置的LCD上出現(xiàn)界面提示輸入波速和脈寬，輸入結(jié)束后按 照提示按下啟動鍵測量，等待檢測結(jié)束讀取檢測結(jié)果。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明中的FPGA模塊發(fā)出的是低壓脈沖信號，脈沖寬度可根 據(jù)線路長度進(jìn)行調(diào)整，降低了脈沖損耗，提高了檢測精度，且顯示方便，數(shù)據(jù)均可存儲起來 以備用，整個裝置可集成在一個盒體內(nèi)，攜帶方便，測試方法簡單，易操作。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的工作原理圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明中脈沖產(chǎn)生及發(fā)送模塊原理圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明A/D轉(zhuǎn)換器采樣原理圖。
[0017] 圖4為本發(fā)明中555諧振原理圖。
[0018] 其中：1 一主處理器MCU，2 -FPGAt旲塊，3-供電電源，4一A/D轉(zhuǎn)換器，5-顯不器， 6-存儲器，7 -電容電阻檢測裝置，8-鍵盤，9一前置放大器，10-HDW5-12S05電源轉(zhuǎn)換模 塊，11 一收發(fā)親合器。
【具體實施方式】
[0019] 為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合
【具體實施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0020] 如圖1和圖3所示，一種電纜故障檢測裝置，包括主處理器MCU I、FPGA模塊2、收 發(fā)耦合器11、A/D轉(zhuǎn)換器4、顯示器5、存儲器6和供電電源3, FPGA模塊2連接于主處理器 MCU 1和收發(fā)耦合器11之間，A/D轉(zhuǎn)換器4連接于FPGA模塊2和收發(fā)耦合器11之間，顯 示器5和存儲器均與主處理器MCU 1連接，主處理器MCU 1還連接有電容電阻檢測裝置和 鍵盤8,供電電源3為上述各部件提供電源，本發(fā)明的工作原理具體為主處理器MCU 1控制 FPGA模塊2發(fā)送一個低壓脈沖信號，經(jīng)收發(fā)耦合器11發(fā)送給待測電纜，待測電纜中如果出 現(xiàn)故障點，低壓脈沖會全部返回或部分返回，并通過收發(fā)耦合器11接收脈沖信號，脈沖信 號經(jīng)高速A/D轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號給FPGA模塊2,再反饋給主處理器MCU 1，經(jīng)過計算 將故障點的相關(guān)信息，如距離信號顯示在顯示器5上，本裝置可將所有部件集成在一個盒 體內(nèi)，便于攜帶。
[0021] 本發(fā)明的系統(tǒng)對高頻脈沖產(chǎn)生及發(fā)送有特定的要求：必須是方波，方波的上升沿 和下降沿足夠短，經(jīng)過放大后波形對稱性及穩(wěn)定性良好，脈沖寬度可鍵盤8設(shè)置等，因此設(shè) 計用FPGA產(chǎn)生高頻脈沖。
[0022] 本發(fā)明中脈沖產(chǎn)生及發(fā)送模塊原理如圖2所示，F(xiàn)PGA產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)74LVC4245 電平轉(zhuǎn)換把電壓抬高至5V，再經(jīng)三極管網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功率放大后輸出到電纜上，Cl的作用是 為了加速，改進(jìn)信號前沿特性?？紤]到高頻脈沖放大每一級都需要很高的速度，Tl、T2、T3均 采用9018三極管。Tl的作用是開關(guān)管，F(xiàn)PGA有脈沖輸出Tl導(dǎo)通，反之Tl截止，這樣FPGA 產(chǎn)生的正脈沖經(jīng)Tl后反相變成負(fù)脈沖，幅度保持5V不變。T2的原理與Tl相同，把Tl集 電極輸出的負(fù)脈沖變成正脈沖，幅度提高至15V。T3是射極跟隨器，把T2集電極輸出的正 脈沖以最大的功率輸出到待測電纜。高頻脈沖發(fā)送待測電纜，遇到故障點返回的波形可以 用示波器在檢測端觀察到，低壓脈沖信號穩(wěn)定性好，可根據(jù)電纜的長度來確定脈沖的寬度， 進(jìn)而獲得最佳的檢測效果。
[0023] 值得注意的是，所述A/D轉(zhuǎn)換器4與收發(fā)耦合器11之間還連接有前置放大器9,由 于電纜的阻抗作用，導(dǎo)致脈沖在傳播過程中功率衰減，波形畸變，返回波的幅度和波形可能 不能滿足檢測精度的要求，所以在A/D轉(zhuǎn)換器4前加一級放大。
[0024] 在本實施例中，所述FPGA模塊2具體采用Altera公司的FPGA (EP2C5T144C8)芯 片，該種芯片現(xiàn)場可編程邏輯陣列（Filed Programma