时域反射仪的硬件设计与实现----关键电路设计( 五)

如果采用表5-1中计算出的NVP均值(0.653)进行200m电缆测量，采用图5一3提供的时间间隔t(2.04us)，则计算出的电缆长度约为199.8m，计算结果误差只有0.2m，误差为总长度的0.1%，比实际测量结果更好，由此可知如果经过多次校准求出NVP均值，测量的准确度将越高。从图中可以看到时间增量为2.04us，如果采用200ns/div的时基，也可以对200m的电缆进行测试，对应了屏幕上的10大格，而此时的分辨率约为0.8m(0.65*3e8m/s*8ns/2=0.78m)。

从图中可以看到，发生脉冲和反射脉冲的形状都发生了一定的变化，这是由于电缆长度相对于信号波长而言，电缆长度远远大于信号的波长，此时电缆被看作是一个分散模型。电缆本身的电阻和电感，电缆并行线之间电容和电导都对脉冲信号造成了影响，导致了脉冲波形发生变化，同时电缆的损耗也会对波形造成一定的影响。通过一定的补偿电路可以将波形调整到比较正常的情况，同时也不会对测量造成影响。

本设计要求测量长度能都达到1000m，由于没有可用的测试电缆，因此没有给出直接测量结果，但是从图5-3中可用看到，在测量200m电缆时，反射脉冲的幅度接近3V，并没有很大的衰减，因此可用推断在测量100伽口的电缆时，仍然可用显示出反射脉冲。如果反射脉冲的幅度较小，可利用通道的可变增益运放，将反射脉冲信号进行放大，这样也能达到测量要求。

4.1.4减小盲区测试

在测量较短的电缆时误差影响更大，该误差主要表现在对脉冲信号的识别上，这是因为在短距离情况下，反射脉冲有可能与发射脉冲相叠加，导致对反射脉冲的前沿判断不准确，光标定位不准，不能进行有效的测量，产生测量盲区。在这种情况下，将两个通道上的脉冲信号做简单的波形减法运算后，可以得到只剩下反射脉冲信号的M信号。这样再进行测量的时候，光标2的位置就可以选在计算出的M信号脉冲的前沿，这样就相当于进行光标测量的时候，光标选定的位 [p] [p] NG-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; FONT: 14px/22px 宋体, Georgia, verdana, serif; WHITE-SPACE: normal; ORPHANS: 2; LETTER-SPACING: normal; COLOR:; WORD-SPACING: 0px; PADDING-TOP: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">1.由于处理器采用的是ARM7系列，其工作速度最高只有48MHz，因此波形刷新速度比较慢，屏幕上显示的波形有明显的残留效应，显示出的波形就不够光滑，建议采用更高档系列的ARM或DSP作为处理器，使工作速度达到百MHz以上，可以改善上述问题。

2.在测里较长电缆情况下，由于此时没有延时，测量效果基本达标，而在测量短距离电缆时，采用较小的时基，由于显示脉冲波形不够稳定，导致测量效果不佳。脉冲顺序等效延时在理论上没有问题，但在实际测量中，没有达到设计要求，重要因为脉冲信号在FPGA内部的延时受信号在FPGA内部传输延时不确定因素的影响，导致脉冲信号的延时没有按照设定的延时参数来产生，这样严重影响了测量波形的拼合。在后期设计中考虑数字电路的优化，并在软件处理上对多次采集到的数据进行比较。同时也可以考虑在电路中添加随即等效采样电路，利用随即等效采样的方式来提高采样精度。

3.测t的电缆长度有限，因为产生的脉冲信号最大只有8V，对于较长的电缆该幅值还不够高。对电缆故障类型的测量还较简单，只能测量开路、短路和高阻等故障，对于跨接、串扰等故障还不能识别，在后期的设计可以中考虑对这几个方面的测试要求。

4.最小分辨率的定义只在时基为100ns/div情况下有效，当时基档位不同时，分辨率也发生了变化，而相对误差在短距离测量下比较大，如果能够有效的实现J顶序等效采样，可以在一定程度上减小短距离测量下的相对误差。