飞行时间的计数式测量及其在电缆故障检测中的应用.pdf

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1、2014年仪表技术与传感器20l4第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3飞行时间的计数式测量及其在电缆故障检测中的应用于俊慧，董永贵(清华大学精密仪器与机械学系，精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京100084)摘要：利用1个独立时钟和1个数字计数器实现飞行时间的计数式测量。采用对多次重复测量计数值取平均的方法，提高时间测量的精度。将这种计时方法与时域反射仪(Timedomainreflectometry，TDR)原理相结合，设计了一种电缆故障定位检测系统。利用单片机MSP430F149产生周期性测

2、试信号，用8MHz时钟和8位数字计数器完成了测试信号计时。试验结果证明：通过将30000次测量结果取平均，可以使计时精度提高到1ns以上。应用这种测试方法制作的样机，操作简单，易于携带，试验证明其测量误差小于0．15m．关键词：时域反射仪；电缆故障定位；数字计数器；飞行时间中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)03—0101—03CountingMethodforTime-of-flightMeasurementanditsApplicationinCableFaultTestYUJun—hui

3、．DONGYong—gui(Pepartment．ofPrecisionInstrumentsandMechanology，TsinghuaUniversity，StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnologyandInstruments，Beijing100084，China)Abstract：Anindependentclockandadigitalcounterwereusedformeasuringthetimeofflightinacountingway．Theaccu—

4、racyoftimingwasimprovedbyaveraginganumberofrepetitivemeasurementresults．Acablefaultloeatorwasdesignedcombiningtheproposedtimingmethodwithtimedomainrefleetometry(TDR)principles．AmicrocontrollerMSP430F149wasusedtogenerateaperiodictestsigna1．Theprocessoftiming，isimplement

5、edbyall8MHzclocktogetherwithan8-bitdigitalcounter．Experimentalresultsshowthat，byaveragingresultsof30000repetitivemeasurements，thetimingaccuracyisrefinedtobetterthannanosecond．Aprototypeapplyingthistestmethodismanufactured，whichiseasytooperateandcarry．Experimentalresult

6、sprovethatitsmeas—urementerrorislessthall0．15m．Keywords：timedomainreflectometry(TDR)；cablefaultlocation；digitalcounter；timeofflight0引言来还出现了一些高精度的专用计时芯片，如德国ACAM公司的飞行时间(timeofflight，TOF)是距离测量中一个常见的概其中一款芯片可以达到10ps的测量精度。该系列芯片在直接念，它通常是指测试信号从发射到接收所经历的时间。很多类计数法的基础上，通过测量内部门电路的

7、传播延迟来实现高精型的距离测量设备都涉及到飞行时问的测量，比如雷达、超声度时间间隔测量”J。波测距系统、激光测距系统等。还有研究表明飞行时问对改善脉冲计数是最简单的计时方法，但其单次计时结果的精度正电子发射断层扫描仪(PET)的分辨率有重要作用⋯。受到脉冲频率的制约。通过多次测量取平均的方法可以提高时域反射仪(Timedomainreflectometry，TDR)是一种快速测量的精度。使用这种计时方法对基于TDR的电缆故障定位的无损检测方法，已被广泛应用于通信电缆和输电线路的故障中的飞行时问进行测量。利用数字计数器74HC590和

8、一个检测-3]，具有体积小、精度高的优点。国外许多公司对利用8MHz时钟对单片机产生的电缆测试信号进行计时，通过多次TDR进行电缆故障探测进行了大量研究，已经达到了很高的精测量取平均的方法获得了测量结果。试验证明该方法可有效度，比如英