基于時(shí)域反射原理的電纜測(cè)長(zhǎng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種電線電纜得到了廣泛的應(yīng)用，電線電纜行業(yè)得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模逐漸壯大，市場(chǎng)占有率逐年提升。電纜作為重要的長(zhǎng)度類商品，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其長(zhǎng)度測(cè)量精度要求很高。然而，目前電線電纜市場(chǎng)上存在的計(jì)量問題日臻突出，如何準(zhǔn)確、迅速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜長(zhǎng)度的測(cè)量，具有重要的理論意義和研究?jī)r(jià)值。與傳統(tǒng)測(cè)量方法比較，時(shí)域反射技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜長(zhǎng)度的無(wú)損、便攜、高精度檢測(cè)，是電纜長(zhǎng)度測(cè)量的理想方式。
　　本文在查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，

2、詳細(xì)分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，就時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)中所涉及的理論、方法和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，主要研究工作如下：
　　時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)的理論研究。從傳輸線理論出發(fā)，建立了電纜的等效電路模型，研究了電磁波傳播理論和時(shí)域反射信號(hào)在電纜中的傳播規(guī)律。為進(jìn)一步說明時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)技術(shù)的工作原理，本文研究了基于時(shí)域有限差分法的傳輸線瞬態(tài)分析方法。
　　基于時(shí)域反射原理的電纜長(zhǎng)度測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制。分析了時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)的原理誤差，研

3、究了測(cè)量次數(shù)、計(jì)數(shù)脈沖頻率、行波波速對(duì)測(cè)量精度的影響。針對(duì)影響測(cè)量精度的關(guān)鍵因素，研究了基于直接計(jì)數(shù)法和基于FPGA的高精度時(shí)間間隔測(cè)量方法。
　　非線性誤差分析與補(bǔ)償。為了減小由于衰減和色散導(dǎo)致的非線性對(duì)電纜測(cè)長(zhǎng)精度的影響，本文建立了時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)傳輸特性的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出脈沖信號(hào)在電纜中傳播時(shí)的變化規(guī)律，分析了由于衰減、色散導(dǎo)致的非線性誤差，研究了非線性特性，提出了相應(yīng)的非線性誤差補(bǔ)償方法，提高了時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)的測(cè)量精

4、度。
　　時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)的波速特性的研究。分析了行波傳播速度的頻率特性和介電常數(shù)的頻率特性，研究了電纜的結(jié)構(gòu)參數(shù)、絕緣材料、電導(dǎo)材料及電纜卷曲程度對(duì)電纜中行波傳播速度的影響。研究了行波波速在不同溫度下的變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)測(cè)量了幾種電纜中的行波信號(hào)在不同溫度下的波速，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了這些電纜中波速的溫度誤差補(bǔ)償系數(shù)。最后，為了減小波速對(duì)時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)的影響，建立了基于遺傳優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)模型。
　　時(shí)域反射信

5、號(hào)的檢測(cè)與處理技術(shù)的研究。針對(duì)應(yīng)用小波變換對(duì)時(shí)域反射信號(hào)的奇異點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)結(jié)果易受噪聲影響，且檢測(cè)誤差較大的問題，研究了基于小波分析的反射波消噪技術(shù)，構(gòu)造了用于確定小波最優(yōu)分解層數(shù)的判斷函數(shù)，提出了一種小波最優(yōu)分解層數(shù)的自適應(yīng)確定算法，該算法能夠自適應(yīng)的選擇最優(yōu)分解層數(shù)以達(dá)到最優(yōu)的消噪效果。仿真結(jié)果和工程應(yīng)用結(jié)果表明，采用該方法確定的小波分解層數(shù)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行消噪處理，可以有效的濾除信號(hào)中的噪聲，提高時(shí)域反射電纜測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)的測(cè)量精度