CN101566665A - 基于时域反射的飞机电缆故障定位仪 - Google Patents

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荆涛
刘晓琳
陈飞
裴鹤岩
王立文
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Abstract

一种基于时域反射的飞机电缆故障定位仪。其包括高速脉冲产生与发射电路、高速脉冲采集与处理电路、阻抗匹配电路、信号存储和处理系统、通信接口、电源系统、信息显示系统、外接计算机和信息输入系统。本发明的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪根据时域反射原理，采用低压高速脉冲反射法，通过观测故障点反射脉冲波形来诊断飞机电缆短路、断路等故障的类型，再通过测量发射脉冲与故障点反射脉冲的时间差来标定故障点的位置。由于该定位仪所发射的脉冲上升沿时间短，达到纳秒级别，所以定位精度高。另外，本定位仪可精确标定出飞机电缆故障位置，所以可避免飞机电缆维修寻找故障时拆开过多的夹板，从而能提高飞机维修效率和保证飞机飞行安全。

Description

基于时域反射的飞机电缆故障定位仪
技术领域
本发明涉及一种飞机电缆故障定位仪，特别是涉及一种基于时域反射方法的高速低压脉冲反射飞机电缆故障定位仪。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，民航交通运输业发展迅速，机队规模不断扩大，在役飞机的服役时间也不断增加，因而对相应测试及检查手段的要求也在不断提高，各种测试仪器均要求能够快速、准确地完成相应的测试任务。飞机电缆需要定期进行测试，以对其故障进行诊断并准确定位。由于飞机电缆广泛分布在飞机夹层中，并且与周围各种设备相连，故障定位时首先不允许对其进行高压放电，以免对其及周围的设备造成损坏；其次飞机电缆长度较短、类型较多，所以要求故障定位仪应具有较高的定位精度和较小的测试盲区。因此，如何有效地诊断出电缆故障和对故障精确定位，以提高飞机维修效率是目前我国民航发展过程中焏需解决的问题，也是国际民航领域的研究热点。目前，我国大多数维修部门仍靠通用的万用表进行测试，但万用表测试存在诸多问题，主要表现在：受飞机电缆布局的限制，所测电缆的接触电阻满足不了测试要求，因而难以检测完好通路和接触电阻的区别。虽然少数大型维修基地采用进口的时域反射测量仪作为飞机电缆故障定位专用检测设备，但由于该仪器的局限性较强，主要对射频同轴电缆有效，而且价格昂贵，维修维护不及时，因此未能得到广泛应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种测试操作简单方便，因此可以提高测试效率的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪。
为了达到上述目的，本发明提供的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪包括高速脉冲产生与发射电路、高速脉冲采集与处理电路、阻抗匹配电路、信号存储和处理系统、通信接口、电源系统、信息显示系统、外接计算机和信息输入系统；其中：
高速脉冲产生与发射电路，为整个飞机电缆故障定位仪的信号基础，与阻抗匹配电路及信号存储和处理系统相连，用于产生周期性幅度可调、宽度可变的窄沿高速脉冲信号；
高速脉冲采集与处理电路，与阻抗匹配电路及信号存储和处理系统相连，完成发射信号和反射信号的采集与处理，并传送给信号存储和处理电路，以供后续处理；
阻抗匹配电路，与高速脉冲产生与发射电路、高速脉冲采集与处理电路和待测电缆相连，利用阻容耦合原理，根据待测电缆的特征阻抗调节系统的输出阻抗，以保证信号在传输过程中不失真；
信号存储和处理系统，与高速脉冲产生与发射电路、高速脉冲采集与处理电路、通信接口、电源系统、信息显示系统和信息输入系统相连，在信息输入系统的输入信息控制下，采用信号处理方法分析采集到的数据，通过寻找数据的奇异点来判断故障类型和位置，并利用与其相连的信息显示系统显示出波形，通过通信接口将数据传送到外接计算机；
通信接口，与信号存储和处理系统以及外接计算机相连，用于从信号存储和处理系统向外接计算机传输数据；
电源系统，与信号存储和处理系统相连，作为设备的电源供给；
信息显示系统，与信号存储和处理系统相连，用于显示故障类型和定位信息；
外部计算机，与通信接口相连，用于实现大量测量数据的传输和保存；
信息输入系统，与信号存储和处理系统相连，用于实现对整个系统的信息输入。
所述的通信接口电路采用RS-232或IEEE-488。
本发明提供的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪根据时域反射原理，采用低压高速脉冲反射法，通过观测故障点反射脉冲波形来诊断飞机电缆短路、断路等故障的类型，再通过测量发射脉冲与故障点反射脉冲的时间差来标定故障点的位置。由于该定位仪所发射的脉冲上升沿时间短，达到纳秒级别，所以定位精度高。另外，本定位仪可以精确标定出飞机电缆故障的位置，所以可以避免飞机电缆维修寻找故障时拆开过多的夹板，从而能够提高飞机维修效率，并且可以保证飞机飞行安全。
附图说明
图1为本发明提供的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪包括高速脉冲产生与发射电路1、高速脉冲采集与处理电路2、阻抗匹配电路3、信号存储和处理系统4、通信接口5、电源系统6、信息显示系统7、外接计算机8和信息输入系统9；其中：
高速脉冲产生与发射电路1，为整个飞机电缆故障定位仪的信号基础，与阻抗匹配电路3及信号存储和处理系统4相连，用于产生周期性幅度可调、宽度可变的窄沿高速脉冲信号；
高速脉冲采集与处理电路2，与阻抗匹配电路3及信号存储和处理系统4相连，完成发射信号和反射信号的采集与处理，并传送给信号存储和处理电路4，以供后续处理；
阻抗匹配电路3，与高速脉冲产生与发射电路1、高速脉冲采集与处理电路2和待测电缆10相连，利用阻容耦合原理，根据待测电缆10的特征阻抗调节系统的输出阻抗，以保证信号在传输过程中不失真；
信号存储和处理系统4，与高速脉冲产生与发射电路1、高速脉冲采集与处理电路2、通信接口5、电源系统6、信息显示系统7和信息输入系统9相连，其在信息输入系统9的输入信息控制下，采用信号处理方法分析采集到的数据，通过寻找数据的奇异点来判断故障类型和位置，并利用与其相连的信息显示系统7显示出波形，通过通信接口5将数据传送到外接计算机8；
通信接口5，与信号存储和处理系统4以及外接计算机8相连，用于从信号存储和处理系统4向外接计算机8传输数据；
电源系统6，与信号存储和处理系统4相连，作为设备的电源供给；
信息显示系统7，与信号存储和处理系统4相连，用于显示故障类型和定位信息；
外部计算机8，与通信接口5相连，用于实现大量测量数据的传输和保存；
信息输入系统9，与信号存储和处理系统4相连，用于实现对整个系统的信息输入。
所述的通信接口电路5采用RS-232或IEEE-488。
当需要利用本发明提供的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪对飞机电缆进行测试时，首先由操作人员通过信息输入系统9设定待测电缆10的类型、编号等条件，并将待测电缆10与阻抗匹配电路3相连，然后通过高速脉冲产生与发射电路1产生一个周期性幅度可调、宽度可变的窄沿高速脉冲信号，该信号的上升沿小于2纳秒。之后，根据待测电缆10的特征阻抗调节阻抗匹配电路3的输出阻抗，以避免出现因特征阻抗不匹配而影响反射波形，从而造成故障难以判断和定位精度低等问题。然后，利用高速脉冲采集与处理电路2采集发射脉冲与反射脉冲，并传送给信号存储和处理电路4进行后续处理。最后，信号存储和处理电路4利用信号处理方法来分析采集到的数据，通过寻找反射波形变化来判断故障类型和标定故障位置，并在信息显示系统7上显示出发射信号、反射信号、故障类型和故障位置，也可通过通信接口5将数据传送到外接计算机8中。如果待测电缆10上的故障处为开路故障，信息显示系统7将显示出一个与发射脉冲同方向的脉冲；如果待测电缆10上的故障处为短路故障，信息显示系统7将显示出一个与发射脉冲反方向的脉冲。另外，所述的电源系统6可以直接为定位仪供电，也可以通过该系统采用飞机机上直流电源接口供电。

Claims (2)

1、一种基于时域反射的飞机电缆故障定位仪，其特征在于：所述的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪包括高速脉冲产生与发射电路(1)、高速脉冲采集与处理电路(2)、阻抗匹配电路(3)、信号存储和处理系统(4)、通信接口(5)、电源系统(6)、信息显示系统(7)、外接计算机(8)和信息输入系统(9)；其中：
高速脉冲产生与发射电路(1)，为整个飞机电缆故障定位仪的信号基础，与阻抗匹配电路(3)及信号存储和处理系统(4)相连，用于产生周期性幅度可调、宽度可变的窄沿高速脉冲信号；
高速脉冲采集与处理电路(2)，与阻抗匹配电路(3)及信号存储和处理系统(4)相连，完成发射信号和反射信号的采集与处理，并传送给信号存储和处理电路(4)，以供后续处理；
阻抗匹配电路(3)，与高速脉冲产生与发射电路(1)、高速脉冲采集与处理电路(2)和待测电缆(10)相连，利用阻容耦合原理，根据待测电缆(10)的特征阻抗调节系统的输出阻抗，以保证信号在传输过程中不失真；
信号存储和处理系统(4)，与高速脉冲产生与发射电路(1)、高速脉冲采集与处理电路(2)、通信接口(5)、电源系统(6)、信息显示系统(7)和信息输入系统(9)相连，其在信息输入系统(9)的输入信息控制下，采用信号处理方法分析采集到的数据，通过寻找数据的奇异点来判断故障类型和位置，并利用与其相连的信息显示系统(7)显示出波形，通过通信接口(5)将数据传送到外接计算机(8)；
通信接口(5)，与信号存储和处理系统(4)以及外接计算机(8)相连，用于从信号存储和处理系统(4)向外接计算机(8)传输数据；
电源系统(6)，与信号存储和处理系统(4)相连，作为设备的电源供给；
信息显示系统(7)，与信号存储和处理系统(4)相连，用于显示故障类型和定位信息；
外部计算机(8)，与通信接口(5)相连，用于实现大量测量数据的传输和保存；
信息输入系统(9)，与信号存储和处理系统(4)相连，用于实现对整个系统的信息输入。
2、根据权利要求1所述的基于时域反射的飞机电缆故障定位仪，其特征在于：所述的通信接口电路(5)采用RS-232或IEEE-488。
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