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电缆故障无损检测系统设计

作者：华菊金 Publish: 2006-6-27 Hits:-

【中文题名】

电缆故障无损检测系统设计

【英文题名】

The Design of Receiving and Emission System for Cable Faults' Non-destructive Examination

【学科专业】

测试测量技术及仪器

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-6-27

【中关键词】

电缆故障,脉冲源,功率放大,脉冲变压器,阻抗匹配,

【英关键词】

cable fault,signal source,power amplification,pulse transformer,impedance matching,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>

【论文摘要】

由于电缆的应用越来越广泛,电缆故障的种类越来越多,故障发生的频率也越来越高,人们迫切希望一种测试精度高、测量盲区小、操作简便的电缆故障测试系统的问世。本文依据电磁波在电缆中传输时遇到阻抗不匹配点会发生反射的原理设计了一套低压窄脉冲电缆故障检测收发系统,这套系统采用分档选择不同脉宽对故障电缆进行测试的方法,既减小了测量盲区又保证了测量范围,很好地解决了他们之间的矛盾。本文信号源中采用晶振分频产生10ns脉冲,把系统的测试盲区减小到最低(≤1m)。同时,本文根据矩形脉冲上升、下降都很快以及本文脉冲宽度极小的特点,采用扩展电路频率特性的方法设计了用于本系统窄脉冲功率放大的电路,保证了系统的测量范围。并设计了专用脉冲变压器用于提高脉冲能量,使回波易于识别,而且采用两个完全一样的次级绕组的形式分离了发射电路和回波接收电路,使系统的操作简单化。另外,本文对信号源和负载(故障电缆)的阻抗匹配问题做了比较详细的分析,为测试中阻抗匹配提供了理论基础,为以后设计更加精确、高效的信号源可以起到重要的指导作用。试验表明,窄脉冲功率放大电路及脉冲变压器的设计是合理的,系统性能满足指标。整个系统由于测量盲区小,测试精度高,操...

【论文题纲】

第一章绪论	9-23
1.1 电缆故障分类与故障原因	9-12
1.1.1 电缆故障分类	9-10
1.1.2 电缆故障产生的原因	10-12
1.2 电缆故障常规探测步骤	12-15
1.3 电缆故障测距技术的发展	15-17
1.3.1 电桥法基本原理	15-16
1.3.2 光纤传感技术在电缆测距中的应用	16-17
1.4 基于行波的电缆故障测距方法	17-21
1.4.1 低压脉冲反射法	18
1.4.2 脉冲电压法	18-19
1.4.3 脉冲电流法	19-20
1.4.4 二次脉冲法	20
1.4.5 在线测距方法	20-21
1.5 本章小结	21-23
第二章脉冲电压行波测距理论分析	23-33
2.1 电缆的长线模型与等效电路	23-24
2.2 电磁波在电缆上的传输特性	24-29
2.2.1 行波在无损线上传播的电磁解释	24
2.2.2 有损线脉冲信号的传输特性	24-25
2.2.3 行波在故障点处的反射和透射特性	25-27
2.2.4 电缆中脉冲信号传输特性分析	27-29
2.3 脉冲测距的基本理论	29-32
2.3.1 脉冲测距的基本原理	29-30
2.3.2 脉冲测距的基本公式	30-31
2.3.3 鉴别能力与测量范围	31
2.3.4 电缆中的波速度及波阻抗	31-32
2.4 本章小结	32-33
第三章低压脉冲法脉冲源的分析与设计	33-40
3.1 课题来源及工作的目标和内容	33-34
3.1.1 本课题来源	33
3.1.2 本课题技术指标	33
3.1.3 本课题目标	33-34
3.1.4 工作内容	34
3.2 脉冲反射法测量原理及方案的选择	34-35
3.3 发射脉冲的选择	35-37
3.4 脉冲发射电路的整体结构及设计	37-39
3.4.1 发射脉冲产生电路的设计	37-39
3.5 本章小结	39-40
第四章窄脉冲放大电路的设计	40-56
4.1 功率放大部分的设计	40-42
4.1.1 功率放大的方法	40-42
4.2 功率放大电路的设计	42-47
4.2.1 功率放大电路的基本组成	42-43
4.2.2 控制大电流的方法	43-44
4.2.3 使用并联连接增大电流	44-45
4.2.4 并联连接时电流的平衡	45
4.2.5 放大类型的选择	45-47
4.3 电流放大部分的设计	47-49
4.3.1 射级跟随器三极管的选取	47
4.3.2 功率放大级射极跟随器的设计	47-49
4.4 脉冲变压器的设计	49-55
4.4.1 脉冲变压器波形参数的介绍	50-52
4.4.2 脉冲变压器的设计	52-55
4.5 本章小结	55-56
第五章阻抗匹配	56-61
5.1 阻抗匹配定义	56
5.2 电缆作为负载的物理模型	56-57
5.3 阻抗匹配基础	57-58
5.4 阻抗匹配的进一步研究	58-61
5.4.1 非理想变压器模型	58
5.4.2 电路分析	58-61
第六章试验结果及试验数据分析	61-67
6.1 电力电缆的种类和结构	61-62
6.2 脉冲传播速度测试结果	62
6.3 本系统对不同长度电缆的测试结果	62-65
6.4 系统的测试精度分析	65
6.5 系统的最大测量范围	65-66
6.6 系统测量盲区	66
6.7 结论	66-67
参考文献	67-70
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果	70-71
致谢	71

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.378538



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