【正文】 12字節(jié)。這是由CS和RD控制的三態(tài)輸出。此電源電壓決定數(shù)據(jù)輸出引腳的高電平電壓和數(shù)字輸入的閾值電壓。單端模擬輸入路線。 AGND：模擬地。1%參考電壓輸出。一旦轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入輸出寄存器，忙線復(fù)位為低電平。在全部休眠模式下，所有模擬電路均斷電，此時(shí)器件的功耗可以忽略不計(jì)。喚醒時(shí)間一般為1μs。轉(zhuǎn)換建立時(shí)間可短至15ns。通常連接到邏輯輸入端，以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。各引腳的功能如下： CS：片選引腳。通過設(shè)定VDRIVE引腳可控制I/O引腳上的電壓； ●休眠模式的電流一般為50nA； ●無(wú)管線延時(shí)。另外，同時(shí)，該參考也對(duì)外部有效。在5V電壓下，速度為1MSPS時(shí)，；它還可對(duì)可變電壓/數(shù)據(jù)通過率進(jìn)行管理。忙信號(hào)線在轉(zhuǎn)換起始時(shí)為高電平，810ns后跳變?yōu)榈碗娖揭员硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束?！?，其數(shù)據(jù)通過率高達(dá)1MSPS。在測(cè)50Hz頻率時(shí)通過單片機(jī)控制多路開關(guān)選擇50Hz帶通濾波電路使其通過。下面是設(shè)計(jì)基本的顯示界面：1號(hào)線圈與8號(hào)線圈配合檢測(cè)深度和電流強(qiáng)度的理論公式推導(dǎo)如下：電纜中信號(hào)電流為：則：當(dāng)處于電纜正上方時(shí)，8號(hào)線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為：其中，S為線圈的截面積，ω為電纜中信號(hào)的頻率則：假設(shè)電纜在測(cè)試者的左邊，手持測(cè)試儀旋轉(zhuǎn)一周，8判斷方向的原理圖如下：小黑點(diǎn)代表儀器的正前方。經(jīng)過預(yù)處理電路處理后的信號(hào)，然后在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換由單片機(jī)控制，各線圈經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)在FPGA中進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果送回單片機(jī)，GPS模塊，顯示模塊以及外圍接口也由單片機(jī)控制完成。4號(hào)線圈與5號(hào)線圈的作用：與8號(hào)線圈配合工作判斷羅盤方向。電纜路徑檢測(cè)以主要應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，把電纜產(chǎn)生的磁信號(hào)檢測(cè)到，然后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算等電路處理得到想要的檢測(cè)結(jié)果。此法測(cè)深較準(zhǔn)確,且可減小由磁場(chǎng)變形引起的誤差(見圖9) 。此法較簡(jiǎn)單、方便、快捷,但在電磁場(chǎng)信號(hào)弱時(shí)誤差較大(見圖8) 。此法的定位準(zhǔn)確度高且受附近電纜影響較大(見圖7) 。兩個(gè)方向搜索結(jié)束后回到出發(fā)點(diǎn),再用磁感應(yīng)法(見圖4) 跟蹤各標(biāo)出的電纜。上述3 種方法可有效地定位已知電纜,但若要定位未知電纜如施工前勘察工地,就需用另一種方法—盲查。②夾鉗耦合法　將電纜路徑儀配備的夾鉗夾套在電纜上,通過夾鉗的感應(yīng)線圈把信號(hào)直接加到電纜上。專用發(fā)射機(jī)將一定頻率的信號(hào)電流I 施加(直連或感應(yīng)) 于待測(cè)電纜,使其周圍空間產(chǎn)生電磁場(chǎng) ,其磁場(chǎng)強(qiáng)度H= KI / R ,式中K 為場(chǎng)強(qiáng)系數(shù), R 為電纜周圍任意一點(diǎn)P 距電流中心的距離, Hx 、Hz 分別為H 的水平、垂直分量。之間的距離如和電纜埋設(shè)深度／2大小應(yīng)該相等，在實(shí)際測(cè)量過程中我們發(fā)現(xiàn)用／i／／上批作為測(cè)量結(jié)果更接近于實(shí)際情況。在線圈與地面垂直放置時(shí)，在電纜正上方穿過線圈的磁力線最多，信號(hào)最強(qiáng)，在線圈與地面平行放置時(shí)，在電纜正上方穿過線圈的磁力線最少，信號(hào)最弱，如圖217(b)所示。 相相連接時(shí)電纜路徑探測(cè)的原理與相地連接時(shí)是類似的。圖216相地連接時(shí)確定電纜路徑的方法 圖216(a)所示為最大法電纜路徑探測(cè)，使接收機(jī)的接收線圈平行于地面并與電纜走向垂直，慢慢移動(dòng)接收線圈，在線圈位于電纜正上方且垂直于電纜時(shí)，穿過線圈的磁力線最多，接收到的信號(hào)最強(qiáng)，繼續(xù)移動(dòng)線圈時(shí)，信號(hào)又逐漸減弱，信號(hào)最強(qiáng)點(diǎn)所指示的位置即為電纜所經(jīng)過的路徑。通過測(cè)量電纜利用接收線圈在地面上接收磁場(chǎng)信號(hào)，在線圈中產(chǎn)生出感生電動(dòng)勢(shì)，信號(hào)放大后，通過耳機(jī)、指針或其他方式進(jìn)行監(jiān)視。間接式連接方式，可以在不停電的情況下進(jìn)行路徑測(cè)試，在某些不允許停電的電纜需要測(cè)試路徑時(shí)，可以用此連接方式。(三)電感耦合 電感耦合是間接耦合方法，可用于不能應(yīng)用直接耦合的場(chǎng)合，例如刁；能直接接觸的電纜或者運(yùn)行電纜等等。(二)電容耦合 與電流耦合類似，在電容耦合法中音頻信號(hào)發(fā)生器的輸出直接接到電纜上，其接線及電纜上方電磁場(chǎng)強(qiáng)度分布如圖2—14所示。這種接線方式中電流從芯線注入而從大地返回。(一)電流耦合 將音頻信號(hào)發(fā)生器直接接入被測(cè)電纜的耦合方式。2．3．2電纜路徑探測(cè)的原理 通過各種耦合方式，向被測(cè)電纜中注入交變電流，在被測(cè)電纜周圍產(chǎn)生具有一定分布規(guī)律的電磁場(chǎng)，通過電纜上方電磁場(chǎng)的分布可確定電纜路徑。在兩個(gè)通電導(dǎo)體所在的平面處于與地面垂直的位置上時(shí)，地面上的磁場(chǎng)分布與圖29所示相地連接時(shí)的磁場(chǎng)類似，不過由于兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離很小，／，值非常小，而且由于外皮的屏蔽，在電流相同的情況下，相相連接時(shí)地面上磁場(chǎng)強(qiáng)度要比相地連接時(shí)小得多。 相地連接接線圖大地中返回電流的分布比較復(fù)雜，我們用等效載流導(dǎo)體的方法對(duì)之進(jìn)行分析，理論分析表明，在研究磁場(chǎng)的分布時(shí)，可用在電纜下距離為A的一載流導(dǎo)體來(lái)近似等效大地返回電流，如圖28所示，／1的大小取決于信號(hào)的頻率、電纜的埋設(shè)深度及周圍大地化學(xué)成分及濕度等因素。電源施加在導(dǎo)體與皮之間的回路里，產(chǎn)生電流i；由于有電磁耦合，在外皮與地之間的回路產(chǎn)生電流i’，這樣導(dǎo)體、外皮與大地中的電流分別是J、ii39。2．3電纜路徑識(shí)別的原理 盡管音頻信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)接收機(jī)原理很簡(jiǎn)單，但要很好地使用音頻信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)接收機(jī)探測(cè)電纜路徑，必須對(duì)電纜周圍的電磁場(chǎng)分布有充分的了解。音頻信號(hào)接收機(jī)與電磁探頭配合，可以接收由音頻信號(hào)發(fā)生器通過電纜傳過來(lái)的電磁感應(yīng)信號(hào)，也可以接收直流高壓對(duì)故障點(diǎn)擊穿時(shí)產(chǎn)生的電磁信號(hào)，與聲音探頭配合，可以接收直流高壓對(duì)故障點(diǎn)擊穿時(shí)產(chǎn)生的聲音信號(hào)，磁場(chǎng)判斷法的接收機(jī)。4工作電流調(diào)節(jié): 通過電位器RWl實(shí)現(xiàn)輸出工作電流的連續(xù)調(diào)節(jié)。改變R6的值可以調(diào)節(jié)正弦波的頻率。5V，為功放供電的177。2．1音頻信號(hào)發(fā)生器 音頻信號(hào)發(fā)生器為電纜路徑探測(cè)提供信號(hào)源，2．6kHz正弦波，最大輸出功率25W，可連續(xù)工作，或以2秒的周期斷續(xù)工作，輸出阻抗分為16()、256Q、1kQ、10k()與30k()共5檔，工作電流連續(xù)可調(diào)。 本章小節(jié)本章主要對(duì)電纜路徑檢測(cè)儀的發(fā)展過程和歷史進(jìn)行一個(gè)初步的介紹，讓我們從直觀上認(rèn)識(shí)了電纜路徑檢測(cè)儀的發(fā)展過程，使我們對(duì)其有了一個(gè)出不得了解和認(rèn)識(shí)。8） 電腦硬盤容量大，提供各種網(wǎng)絡(luò)接口，可存儲(chǔ)、打印、上網(wǎng)。所配高檔筆記本電腦，也可用于多種智能檢測(cè)儀器的自動(dòng)控制，完成辦公自動(dòng)化、學(xué)習(xí)、娛樂等各種電腦所能完成的工作，大大提高了設(shè)備的利用率?；谝陨显O(shè)計(jì)思路，全智能電纜故障檢測(cè)儀主要技術(shù)及功能特點(diǎn)有：1） 虛擬儀器界面，所有操作均鼠標(biāo)配合快捷迅速完成，人機(jī)界面友好，領(lǐng)導(dǎo)電力檢測(cè)儀器主要潮流。這三方面的原因，使傳統(tǒng)儀器很難適應(yīng)信息時(shí)代對(duì)儀器的需求。從功能方面分析，傳統(tǒng)儀器可分為信號(hào)的采集與控制、信號(hào)的分析與處理、結(jié)果的表達(dá)與輸出這幾個(gè)部分。上世紀(jì)90年代未期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展和筆記本電腦的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)字化儀器和智能儀器，國(guó)外提出了“虛擬儀器”的設(shè)計(jì)思路。第一、 波形比較見圖14 圖15沖閃法測(cè)試波形展開波形 第一、二代儀器高壓脈沖法測(cè)試波形 FCL系列智能型電纜故障檢測(cè)儀高壓脈沖法波形3精測(cè)設(shè)備定點(diǎn)儀技術(shù)的改進(jìn)由于電纜故障點(diǎn)在被擊穿后產(chǎn)生電磁波和聲波，因此傳統(tǒng)方法是接收兩者信號(hào)并處理放大，通常電磁波強(qiáng)度用指針式電壓表指示，聲波則通過耳機(jī)輸出，兩者均為最大(強(qiáng))時(shí)即為故障點(diǎn)，這種接收技術(shù)被稱為“聲磁同步”法。困擾了多年的因誤操作及地線不良（或遺忘）而燒壞儀器的現(xiàn)象從此不復(fù)存在，這創(chuàng)新稱得上信號(hào)采集方式的一次“革命”。 測(cè)試距離最大到40km，測(cè)試盲區(qū)15米左右。 計(jì)算機(jī)技術(shù)之筆記本電腦階段1硬、軟件技術(shù)的改進(jìn) 新世紀(jì)伊始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，電腦走進(jìn)了千家萬(wàn)戶。也有嘗試搞數(shù)字式電纜故障檢測(cè)儀的，即不再顯示測(cè)試波形而直接數(shù)顯距離。 高壓脈沖法(沖閃法)測(cè)試連線圖眾所周知，在電纜故障粗測(cè)過程中測(cè)試電壓的高低，取決于故障電纜絕緣損傷的程度，有時(shí)可能會(huì)升至3—4萬(wàn)伏才能使故障點(diǎn)擊穿，獲得波形?？梢哉f基本上實(shí)現(xiàn)了電纜故障測(cè)試半自動(dòng)化、半智能化，提高了儀器的可靠性、穩(wěn)定性。 單片機(jī)技術(shù)用于電纜路徑檢測(cè)階段 上世紀(jì)90年代初期，國(guó)內(nèi)電纜路徑檢測(cè)儀在電路設(shè)計(jì)中大多采用了CPU處理器、高速的A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)編程控制等新技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化。(電力電纜故障粗測(cè)方法將另文論述，在此不再贅述)。 DGC—711電纜故障測(cè)試儀面板顯示部分示意圖線路輸入 DGC—711閃測(cè)儀基本原理框圖基于當(dāng)時(shí)的技術(shù)及元器件水平，DGC—711全部由分立元件組裝而成，因此，各項(xiàng)功能均采用手動(dòng)切換。 我國(guó)第一臺(tái)電纜路徑檢測(cè)儀DGC—711可以等同于一臺(tái)示波器，因?yàn)槠潆娐放c一般脈沖示波器相似，所不同的是采用了貯能示波管。無(wú)論低壓脈沖法還是高壓脈沖法均是依據(jù)微波在“均勻長(zhǎng)線（電纜）”傳輸中，因其某處(故障點(diǎn))特性阻抗發(fā)生變化對(duì)電波的影響來(lái)微觀地分析電波相位、極性及幅度等物理量的變化，來(lái)測(cè)得電波傳輸?shù)焦收宵c(diǎn)的時(shí)間再計(jì)算出故障點(diǎn)的距離。 通過前面的分析，我們了解到電橋法實(shí)質(zhì)上只能解決電纜部分故障的測(cè)試。高壓電橋法：電阻電橋法和電容電橋法解決的電纜故障類型很單一，局限性很大。電容電橋法： 當(dāng)電纜是開(斷)路故障時(shí)，若再采用測(cè)量電阻電橋法將無(wú)法測(cè)出故障點(diǎn)的距離，因?yàn)橹绷麟姌驕y(cè)量臂未能構(gòu)成直流通道。無(wú)論是電阻電橋法，還是電容電橋法，甚至后來(lái)的高壓電橋法，缺點(diǎn)是要求電纜必須有一個(gè)好相，若三相均壞則無(wú)法組成“橋”根本不能進(jìn)行測(cè)試。然而對(duì)于高阻故障（泄露高阻和閃絡(luò)高阻）的尋測(cè)，采用上述方法則是無(wú)能為力的，盡管后來(lái)出現(xiàn)了用高壓電橋（輸出高壓10kV）測(cè)高阻故障，但大多還需“燒穿”，故障可測(cè)率很低。 電纜路徑檢測(cè)設(shè)備是伴隨著先進(jìn)電子技術(shù)的出現(xiàn)而誕生的。第一章 緒論 1 1 1 傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用 1 4 5 11 本章小節(jié) 13第二章 電纜路徑檢測(cè)的原理 15 15 17 19 19 22 27第三章 電纜路徑檢測(cè)儀的改進(jìn)方法 29 電磁法探測(cè)的原理 29　電纜路徑儀的定位方法 29　電纜路徑儀的測(cè)深方法 30 電纜路徑檢測(cè)儀的改進(jìn)方案 31 37第四章 電纜路徑檢測(cè)儀改進(jìn)的硬件設(shè)計(jì) 39 信號(hào)預(yù)處理電路 39 A/D轉(zhuǎn)換電路 41 45 48 55 58第五章 軟件及仿真 59 電路仿真軟件EWB特點(diǎn)及功能簡(jiǎn)介 59 60 61第六章 結(jié)論 63謝辭 65參考文獻(xiàn) 6767 / 71第一章 緒論電力電纜路徑檢測(cè)技術(shù)及儀器的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過程。上個(gè)世紀(jì)三十年代，國(guó)外刊登了一篇論文《電纜中擊穿點(diǎn)故障之探測(cè)》，首先提出了用高壓沖擊來(lái)使故障點(diǎn)放電，用沖擊電流表粗測(cè)電纜路徑的論點(diǎn)，這一觀點(diǎn)為以后電纜檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和手段的豐富奠定了基礎(chǔ)。電橋法及低壓脈沖測(cè)距法在測(cè)量電纜的接地故障和開路故障方面，可以說是相當(dāng)完善了。1．2發(fā)展過程 傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用所謂傳統(tǒng)技術(shù)是指用電橋法來(lái)解決電纜故障的方法，我國(guó)第一代電纜路徑測(cè)試方面的專家們均熟悉并熟練掌握了此項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)在使用此方法的人已不多見。 等效電路電阻電橋法顧名思義，即利用電橋平衡原理，以電纜某一好相為臂組成電橋并使其達(dá)到平衡，測(cè)量出故障點(diǎn)兩側(cè)段電纜的直流電阻值，同時(shí)將電纜視為“均勻的傳輸線”，那么電阻的比值與電纜長(zhǎng)度的比值成正比，以此推導(dǎo)出故障點(diǎn)距測(cè)試端的距離（在此略去計(jì)算公式的推導(dǎo)，只給出結(jié)論）即： 其中：RR2為已知電阻，通過上式可以看出，只要知道電纜的準(zhǔn)確長(zhǎng)度L全長(zhǎng)，就能精確算出故障點(diǎn)的距離。由于此類故障實(shí)際中出現(xiàn)機(jī)會(huì)較少，所以不常使用。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是再也不用“燒穿”法先降低故障相絕緣電阻，使其變成低阻才能測(cè)試，即大家常形容的“邊