【正文】 每次轉換前有3個SAR時鐘的跟蹤時間，跟蹤發(fā)生在轉換啟動信號有效之后，如圖所示。、 ADC工作在差分方式下，對電壓信號進行采樣。ADC系統(tǒng)包含一個可編程的模擬多路選擇器，用于選擇ADC的正輸入和負輸入。ADC0的最高轉換速率為200ksps，即20KB/s。ADC工作在200ksps的最大采樣速率時可提供真正10位的線性度，INL為177。每半小時由軟件求得的多次電壓的平均值。下圖中的電路是直接測量鋼軌與結構鋼之間的電壓。1V的電壓，即在AD轉換的范圍內。同樣用一加法電路抬升電壓，所用為兩個MAX4182放大器，該放大器輸入為0—5V。所以按18 mA來計算電阻值。其負極與主體結構鋼筋或接地極相連。按照規(guī)定鋼軌與結構鋼之間的電壓不能超過92V。每30分鐘由軟件求得一次平均值。下圖中的電路是直接測量參比電極和結構鋼之間的電壓，經過CPU的運算算出兩點間的電壓，存儲到CPU的臨時存儲器中。同時加以小電容C5以濾去不必要的雜波。下圖中，電阻R5用來限流同時起保護作用。在加上輸入的177。 結構鋼由于參比電極的電壓不是太大，在2V以內，與結構鋼的電壓相似。(20)數(shù)字信號I/O，模擬信號I(2)數(shù)字I/O(19)數(shù)字信號I/O，模擬信號I(18)數(shù)字信號I/O，模擬信號I(10)，EC2調試接口的雙向信號引腳(17)數(shù)字信號I/O，模擬信號IRST/C2CK(9)設備的復位引腳，EC2調試接口的時鐘信號(16)數(shù)字信號I/O，模擬信號IVBUS(8)USB總線輸入腳(15)數(shù)字信號I/O，模擬信號IREGIN(7)5V校準儀的輸入端(14)數(shù)字信號I/O，模擬信號IVDD(6)數(shù)字電源(13)數(shù)字信號I/O，模擬信號ID(5)USB的D(12)數(shù)字信號I/O，模擬信號ID+(4)USB的D+(11)數(shù)字信號I/O，模擬信號IGND(3)地 信號調理電路 結構鋼調理電路由于流過結構鋼的雜散電流不是太大，在CPU的AD轉換范圍之內，測量主體結構鋼筋的自然電位時要在不受地鐵雜散電流影響時測量，在地鐵停運半小時以后進行，儀表正極接主體結構鋼筋，負極接測量參比電極。參 數(shù)條 件最小值典型值最大值單位數(shù)字電源電壓(注1)V數(shù)字電源電流（CPU處于活動狀態(tài)）VDD=,CLK=24MHzVDD=,CLK=1MHzVDD=,CLK=32MHz1030mAmAuA數(shù)字電源電流（CPU和USB處于活動狀態(tài)，全速或低速）VDD=,CLK=24MHzVDD=,CLK=6MHzTBDTBDmA mA數(shù)字電源電流（CPU不活動，即不訪問FLASH）VDD=,CLK=24MHzVDD=,CLK=1MHzVDD=,CLK=32MHz514mAmAuA數(shù)字電源電流（停機方式）uARAM數(shù)據(jù)保持電源電壓15VSYSCLK(系統(tǒng)時鐘，注2)025MHzTSYSH(SYSCLK的高電平時間)18nsTSYSL（SYSCLK的低電平時間）18ns額定工作溫度范圍40+85℃注1：；注2：未能使用調試功能，SYSCLK最少為32KHz。且A/D轉換器、定時器、USB控制器等器件互相獨立工作，需要較少的8051內核干涉?？赏瑫r對兩路信號進行采樣，使用內部集成的A/D轉換器和定時器完成信號采樣及數(shù)模轉換，簡化了電路的設計。內部振蕩器還被用作低速方式下的USB時鐘源。%，%的增量編程。擴展的中斷系統(tǒng)向CIP51提供16個中斷源（標準8051只有7個中斷源），允許大量的模擬和數(shù)字外設中斷微控制器。CIP51工作在最大系統(tǒng)時鐘頻率25MHz時，它的峰值速度達到25MIPS。在一個標準的8051中，除MUL和DIV以外所有指令都需要12或24個系統(tǒng)時鐘周期，最大系統(tǒng)時鐘頻率為1224MHz。CIP51內核具有標準8052的所有外設部件，包括4個16位計數(shù)器/定時器、2304字節(jié)內部RAM及25/21個I/O引腳等。C8051F320微控制器核：C8051F320單片機系統(tǒng)使用Silicon Labs的專利CIP51微控制器內核。端口I/O參比電極和/RST引腳都容許5V的輸入信號電壓。由于C8051F340內部集成了高精度時鐘源、電壓調節(jié)器、A／D轉換器以及用于A／D轉換的參考電壓源等豐富的片上外設，因此對系統(tǒng)進行硬件設計時，無需再外擴上述電路，從而簡化了系統(tǒng)硬件結構，提高了集成度和可靠性。內部晶振頻率: MHz。VREG偏流(電壓校準器有效時):70uA。（11）、電氣特性校準器的輸入電壓(REGIN引腳):。（9）、工作溫度范圍：0～70℃。（7）、存儲器：1280字節(jié)的內部數(shù)據(jù)RAM（1K+256）；16K字節(jié)的可以在系統(tǒng)編程的Flash閃速存儲器。（5）、時鐘源：內部晶振，；支持所有USB和UART模式；外部晶振器：晶體、RC、C或外部時鐘；內置一個針對USB控制器的片上時鐘乘法器。（3）、高速8051微控制器內核：采用流水線指令結構，其70%的指令的執(zhí)行時間為一個或兩個系統(tǒng)時鐘周期；速度可達25 MIPS（時鐘頻率為25MHz時）。1LSBI N L）：其最大可編程轉換速率可達200kbps，可多達17個外部輸入，可編程為單端輸入或差分輸入，內置一個溫度傳感器（177。 結構細圖C8051F320功能部件及特點：（1）、USB功能控制模塊：；可在全速（12 Mbps）或低速（）下運行；集成有一個時鐘恢復源，對于全速或低速傳輸均可不用外部晶振；支持8個靈活通用的端點；內置一個1K的USB專用緩沖存儲器；集成了一個USB接收器，不需要外部電阻。C8051F320片內自帶有USB收發(fā)器和控制處理器是它區(qū)別于同一系列產品的一大特點。包括數(shù)據(jù)的計算、保存以及采集條件的控制等方面的能力 C8051F320單片機系統(tǒng)概述.C8051F320簡介C8051F320是由美國Cygnal公司推出的C8051F系列單片機中的一款小型單片機。(2)能夠實時顯示所檢測的各段雜散電流的大小及變化趨勢。4 雜散電流檢測裝置設計功能介紹：本系統(tǒng)主要采用單片機為核心元件，對雜散電流進行采集，使用FLASH對數(shù)據(jù)進行保存，并通過USB接口與外界聯(lián)系。在存儲方面，因為國內SD卡能存儲4G多的信息，所以這樣可以保證存儲量的容量。為適應電機車運行時被監(jiān)測信號快速變化，采用高速轉換器件，最小測量間隔可達到微秒級。1量程：參比電極本體電位、結構鋼極化電位在05V以內；鋼軌對結構鋼的電壓在100V以內。1限壓、分壓保護電路：用于鋼軌的輸入電路。時鐘電路：向單片機提供包括秒、分、時、日、月、年等在內的實時時間信息。USB口：接USB。鍵盤電路：用于輸入，修改等操作。I/O擴展電路：擴展CPU的接口。顯示功能：即顯示電路。存儲功能：即數(shù)據(jù)的存儲。雜散電流裝置的具體各部分功能：輸入功能：在輸入部分，即數(shù)據(jù)采集，包括鋼軌、參比電極、結構鋼電壓的檢測和信號處理，以及各自的保護電路。該監(jiān)測儀主要完成鋼軌、參比電極、結構鋼的電壓的采集與測量，即數(shù)據(jù)采集與處理部分；并具備存儲一天檢測數(shù)據(jù)的能力，即數(shù)據(jù)存儲，還應有時間記錄功能，即時鐘電路；并可將采集的數(shù)據(jù)完整的顯示出來，不僅可以顯示數(shù)據(jù)與文字，而且還可以顯示圖形圖像，即顯示部分；當需要輸入、輸出時，還應有輸入、輸出接口電路，即鍵盤電路、USB接口電路；若測量裝置出現(xiàn)問題，還應該具有報警功能，具備聲光報警電路。雜散電流智能測量儀可以廣泛用于礦山直流牽引供電運輸系統(tǒng)以及城市軌道交通供電系統(tǒng)。計算雜散電壓、雜散電流、架線電壓、泄漏電流的平均值；完成測量后，測量人員將測量到的數(shù)據(jù)上傳至上位機，雜散電流分析防治專家系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的存儲和分析。當出現(xiàn)雜散電流相關參數(shù)超標等異常情況時，工作人員注意并采取相應處理措施，保障直流牽引供電系統(tǒng)的安全可靠運行。這個標準對此后我國城市地鐵軌道交通建設起了重要作用。標準從制定之處到目前為止，經過了不斷的補充和完善，目前已被大多數(shù)國家所采用。 雜散電流的防護標準目前國際上雜散電流防護通常采用歐洲標準EN50 12EN50 162標準。在實際的工程中經常采用排流法和陰極保護法相結合的方法來對雜散電流進行防護。陰極保護與排流防護相比，其優(yōu)點是，可由于牽引變電所之間任何地點的保護電流不因雜散電流的變化而改變。為使地下設施的防護電位均衡分布，陽極接地的布置距地下設施要遠于50m。如果陽極接地器使用鋼電極，則其周圍填炭，在鋼電極和炭之間形成電子導電。為了在大地形成上述電流，陰極站的負極引出端接至地下設施，正極引出端接至特殊陽極接地器?；罨雷o法中除了排流法外，還有陰極保護法。這個電阻值是非常小的。根據(jù)歐洲標準EN50 122標準，各牽引區(qū)段。排流保護法主要是為保護金屬導體而采取的防護措施，其基本原理是將被保護的金屬導體對走行軌的陽極區(qū)用導線連接起來，從而相當于將金屬導體與走行軌短路，使被保護的管道變?yōu)殛帢O性的，從而防止金屬發(fā)生陽極腐蝕?；罨雷o就是雜散電流進入到地下金屬結構后的保護方法，其防護原理是基于將雜散電流從地下設施引至回流軌，或將這些電流與相遇的電流抵消，一般應用于已經受雜散電流腐蝕的金屬結構。這就需要采取一些新的防護方法，來彌補先期防護措施受損所帶來的損失。 雜散電流產生后的防護雖然有了上述眾多的主動防護措施，但是又不能不注意到，地鐵建設過程中的許多先期防護措施是會隨著時間的推移而逐漸失效的。上述大多數(shù)措施，同時也是防止土壤腐蝕方面的措施。其優(yōu)點是施工簡單、一般不需維護，而且成本低。隔離法隔離法是通過電纜溝布線，并在固定位置采用絕緣安裝金屬管道多采用外刷絕緣涂料。b. 在車輛段的檢修與停車庫中，每一條線路的走形軌均應使用絕緣接頭與車場線路的走形軌相隔離。增加雜散電流流通路徑的電阻增加雜散電流流通路徑的電阻具體的有2點措施：a. 增加軌道對地的過渡電阻：木質軌枕、枕木的端面和道釘必須經過絕緣處理或設置專門的絕緣層，軌道和接地回路之間應具有良好的絕緣，走行鋼軌采用點支承等。b. 各鋼軌之間應有暢通的電氣連接以保證低阻值的回流路徑。降低回流回路的阻值鋼軌本身具有電阻，當電流流過鋼軌時在電阻上就產生電位差，因鋼軌對地絕緣電阻不可能是無窮大，故產生有電位差和產生雜散電流。 雜散電流的先期防護措施在地鐵建設中，首先應有一個嚴格和完善的防護雜散電流的設計，并按照標準要求進行一絲不茍的施工，以期“防患于未然”，對雜散電流進行主動的防護，這當然是必不可少的先期防護措施，其主要包括以下幾種防護方法： 構造雜散電流排流網在地鐵建設初期，就利用電纜把整體道床內的結構鋼筋連接起來，構成雜散電流收集網，使雜散電流通過收集網流向電源的負極。[14] 圖 23 人身觸電示意圖2. 雜散電流燒毀排流設備軌道與軌枕之間有絕緣相隔，但如果由于某種原因，絕緣物損壞，軌道與排流網短路，這時將有非常大的雜散電流，通過排流網、排流柜，流回牽引變流所，從而可能燒毀排流柜。如圖2—3所示，在站臺上，地鐵乘客手腳之間的電位差為V，當這個電位差很高時，人就有死亡的危險。這種情況應盡量避免。4) 異常腐蝕在把線路引入修理庫、交檢庫及運轉庫等建筑物時，如絕緣施工不良可使鋼軌與建筑物發(fā)生某種程度的電連接，從而使漏泄電流增大，產生較強的雜散電流腐蝕。據(jù)調查這些管線不同程度地存在雜散電流腐蝕問題，有些鐵管數(shù)年內甚至數(shù)月內即發(fā)生點蝕。3) 埋地管線的腐蝕雜散電流對埋地管線會產生腐蝕。如果結構物中的鋼筋與鋼軌有電接觸，則更容易受到雜散電流腐蝕。在電流離開鋼筋返回混凝土的部位，鋼筋呈陽極并發(fā)生腐蝕。如果陰極析氫且氫氣不能從混凝土內逸出，就會形成等靜壓力，是鋼筋與混凝土脫開。2) 鋼筋混凝土結構物的腐蝕雜散電流通過混凝土時對混凝土本身并不產生影響，但如果有鋼筋存在，則鋼筋起匯集電流的作用并把電流引導到排流點處。資料表明，鋼軌的雜散電流腐蝕在隧道內及道岔等部位尤為顯著，在有些地方2～3年就要更換軌道。 雜散電流的危害通過上面的分析，我們雖然掌握了雜散電流的分布規(guī)律，但如果我們不能及時的消除或減小雜散電流，其所帶來的危害還是能夠對地鐵的安全運行和人員的安全等方面產生很大的影響。土壤潮濕度土壤越潮濕，流入土壤中的雜散電流與走行軌上流過的電流的比例就越大，此外雜散電流的產生與土壤的酸堿度，細菌情況也有一定的關系。機車運行的牽引電流大小機車的牽引電流越大(列車在啟動和超負荷運行時，瞬間牽引電流達到上千安培)，雜散電流的比例也就會越大。 影響雜散電流的參數(shù)雜散電流能有如此分布規(guī)律，是受到了直流供電系統(tǒng)中一些參數(shù)的影響，現(xiàn)將這些能夠對雜散電流的產生、大小和分布起影響作用的參數(shù)列舉如下：地鐵軌地過渡電阻值走行軌與地之間的過渡電阻越小，走行軌與地之間的泄漏點越多，雜散電流越容易產生，而且越大。(2)各雜散電流的和為零從主回路泄漏的雜散電流與流回主回路的雜散電流近似相等，符合能量守恒定律。變電站附近的鋼軌處于陰極區(qū)，也容易發(fā)生腐蝕。大地雜散電流是由太陽等離子體與地球磁場之間的互相作用以及電離層中的離子擾動所引起的地球脈動電流 雜散電流的分布及其影響參數(shù) 雜散電流的分布規(guī)律通過對城市軌道交通的直流牽引供電系統(tǒng)和雜散電流的定義進行研究之后，我們總結出雜散電流的分布規(guī)律如下：(1)在陽極、陰極處，雜散電流最大在電源的接入端，也就是陽極、陰極處，電流大于沒有泄漏時的串聯(lián)電流，這時的雜散電流主要是流回主回