漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

劉劍龍

摘 要：為了解決和改善傳統(tǒng)漏泄電纜檢測(cè)系統(tǒng)的低效性和局限性，相關(guān)科研人員在可編程系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。依據(jù)漏泄電纜檢測(cè)過程中所需的功能，利用雙無線射頻芯片和PSoC4設(shè)計(jì)漏泄電纜自動(dòng)檢修系統(tǒng)。漏泄電纜自動(dòng)檢修系統(tǒng)具有精度高、高效和低成本等多方面的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：漏泄電纜；自動(dòng)檢修系統(tǒng)；軟件設(shè)計(jì)；檢測(cè)原理

中圖分類號(hào)：TM248+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.133

在電纜的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)中，電磁波能夠進(jìn)行相應(yīng)的縱向傳播。也就是說，電磁波能量能夠沿著電纜線路均勻輻射和接收，從而保證通信暢通。因?yàn)殡娎|在貯藏、運(yùn)輸和包裝過程中會(huì)受到各種因素的影響，所以，需要有效檢測(cè)電纜。但是，目前檢測(cè)漏泄電纜的系統(tǒng)存在精度不高等問題，因此，需要設(shè)計(jì)和應(yīng)用漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，讓漏泄電纜的檢測(cè)工作朝著更加精確和高效的方向發(fā)展。

1 漏泄電纜檢測(cè)的原理

漏泄電纜中有耦合損耗和衰減常數(shù)等一些主要指標(biāo)，計(jì)算和測(cè)量電纜周圍的電磁場(chǎng)能夠測(cè)量電纜的耦合損耗和傳輸損耗。相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，測(cè)量時(shí)，測(cè)量位置與漏泄電纜的測(cè)量結(jié)果有非常密切的關(guān)系。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)漏泄電纜的檢測(cè)系統(tǒng)中，測(cè)距精度常常會(huì)因?yàn)榇a盤測(cè)速中的脈沖丟失而降低，最終導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不夠精確。漏泄電纜經(jīng)過檢測(cè)后，被檢測(cè)到的數(shù)據(jù)要能夠與測(cè)量為相對(duì)應(yīng)，并由主控器把這些數(shù)據(jù)發(fā)送到地面的控制中心。

2 漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，需要滿足開發(fā)進(jìn)度快、高性能和低功能等方面的要求，所以，44Pin CY8C4245AXI這種PSoC4單片機(jī)是系統(tǒng)主要使用的結(jié)構(gòu)。作為一種低成本處理器，這種單片機(jī)可以被20 nA的待機(jī)電流喚醒，并且還將對(duì)應(yīng)的電容式觸摸感應(yīng)技術(shù)配備到了P1端口。這樣的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)能夠讓漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具有較高的靈活性。

漏泄電纜的自動(dòng)檢修系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的動(dòng)力是48 V/500 W無刷直流電機(jī)，要想無刷直流電機(jī)的運(yùn)行保持在0～40 km/h，就要對(duì)應(yīng)0～2.4 V的模擬電壓線性輸出控制。漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)硬件中的驅(qū)動(dòng)器要提供方向和剎車等控制端口。在漏泄電纜的傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)中，脈沖常常會(huì)因?yàn)榇a盤測(cè)速而丟失，所以，傳統(tǒng)漏泄電纜檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度非常低。上述漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)能夠保證脈沖檢測(cè)較為精確，保障檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度。

在漏泄電纜的檢測(cè)中，檢測(cè)頻段不能受到外部環(huán)境的干擾，所以，在檢測(cè)時(shí)，要采用2種通信鏈路避開檢測(cè)頻段。在檢測(cè)低頻頻段時(shí)，要使用另一條2.4 GHz的頻段進(jìn)行通信活動(dòng)；在檢測(cè)高頻頻段時(shí)，要利用433 MHz的頻段進(jìn)行通信活動(dòng)。

2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

漏泄電纜檢測(cè)系統(tǒng)主要的工作就是實(shí)時(shí)采集和顯示漏泄電纜以及周邊電磁場(chǎng)的數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，從而得出有效的檢測(cè)結(jié)果。因此，漏泄電纜軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要具有一定的生成通用報(bào)表文件和運(yùn)算場(chǎng)強(qiáng)數(shù)據(jù)等多方面的能力。

在漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，硬件設(shè)計(jì)中的PSoC4能夠?qū)?shù)據(jù)計(jì)數(shù)值進(jìn)行清零工作，并且CP端能夠收集和讀取P2和P0端口一秒內(nèi)的數(shù)據(jù)，并且通過軟件系統(tǒng)的計(jì)算能夠得到位移、里程和速度。漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的主控器通過SPI接口控制射頻通信芯片，并且通過CSI端口和CSO端口的使用來切換通信頻段。

在設(shè)計(jì)漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件時(shí)，上位機(jī)的設(shè)計(jì)也是非常重要的。作為一種人機(jī)交互界面，上位機(jī)分為文狀態(tài)顯示、圖形顯示、參數(shù)設(shè)置區(qū)和任務(wù)管理區(qū)等多個(gè)區(qū)域。在實(shí)際工作過程中，它們可以在任務(wù)管理區(qū)執(zhí)行漏泄電纜檢測(cè)任務(wù)，然后上位機(jī)軟件可以根據(jù)檢測(cè)任務(wù)配置參數(shù)，根據(jù)檢測(cè)中的數(shù)據(jù)繪制相應(yīng)的波形。另外，軟件系統(tǒng)能夠?qū)⒗L制的檢測(cè)波形轉(zhuǎn)換成報(bào)表文件的形式保存起來。

3 漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

在漏泄電纜檢測(cè)中使用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，在記錄數(shù)據(jù)時(shí)，占用的系統(tǒng)資源非常少，能夠減小系統(tǒng)中的負(fù)載壓力，并且還能夠突破傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)中測(cè)速具有的局限性。與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)能夠減少脈沖測(cè)量中的失誤，而且自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)范圍也比較大，所以，在漏泄電纜檢測(cè)中，使用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)能夠減少失誤。在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)范圍內(nèi)，漏泄電纜數(shù)據(jù)的檢測(cè)結(jié)果具有很小的誤碼率，從而保證了漏泄電纜檢測(cè)的可靠性。

使用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)漏泄電纜時(shí)，要先在周圍500 kHz的頻率范圍內(nèi)取5 000個(gè)相對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)，然后再把這些頻點(diǎn)檢測(cè)出的數(shù)據(jù)運(yùn)用無線網(wǎng)絡(luò)上傳到上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)接收到這些數(shù)據(jù)之后將這些數(shù)據(jù)保存起來，而且還要把這些數(shù)據(jù)繪制成相應(yīng)的波形，并生成相應(yīng)的圖表保存。

4 結(jié)束語

通過對(duì)漏泄電纜自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從硬件和軟件兩個(gè)方面入手改善漏泄電纜傳統(tǒng)檢測(cè)方式中存在的不足，利用新型的測(cè)距方式解決傳統(tǒng)方式中檢測(cè)距離短的問題。另外，在工作過程中，要增強(qiáng)磁區(qū)通信技術(shù)系統(tǒng)的適用性，降低漏泄電纜的檢測(cè)成本。在漏泄電纜檢測(cè)中，應(yīng)用自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)能夠保證檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，確保檢測(cè)精確度。目前，漏泄電纜自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于漏泄電纜的檢測(cè)工作中。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕