CN211698157U - 一种航空电缆间歇性故障模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种航空电缆间歇性故障模拟装置，包括故障显示单元、信号收发装置、供电单元、故障模拟板、主控制器、操作显示单元和上位机；所述信号收发装置通过至少一种电缆将检测信号传输至故障模拟板，并接收故障模拟板发送的反馈信号；所述故障显示单元用于显示反馈信号的状态；所述供电单元分别向故障模拟板和主控制器提供相应的电源，所述主控制器接收上位机发送的控制命令，并将控制命令传输至故障模拟板，所述故障模拟板接收主控制器发送的控制命令，并通过控制机械开关和/或电子开关的状态，将控制命令转化为对应的状态信号，并将状态信号反馈至主控制器；操作显示单元接收主控制器发送的状态信号，并将状态信号显示出来。

Description

一种航空电缆间歇性故障模拟装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种航空电缆间歇性故障模拟装置。

背景技术

在使用航空电缆进行信号传输时，由于振动或复杂环境等因素会导致电缆内的信号出现瞬断、瞬短等间歇性故障，影响了信号的正常传输，当间歇性故障持续时间较长或出现次数较多时，可能会引起严重的安全事故。电缆中的间歇性故障由于其偶发性及单次持续时间较短等原因，导致间歇性故障的诊断和排除非常困难。现有技术中一般采用电缆故障定位分析仪对电缆中出现的间歇性故障进行检测，但是电缆故障定位分析仪在投入使用之前需要对其检测性能进行调试和验证，因此，需要提供具有连接型间歇性故障的被测设备。但真实的间歇性故障设备很难提供，而且间歇故障的出现也无法进行预先设置，因此很难利用真实的间歇性故障设备来验证电缆故障定位分析仪的检测性能。

实用新型内容

本实用新型针对现有的技术问题，提供一种航空电缆间歇性故障模拟装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种航空电缆间歇性故障模拟装置，其特征在于，包括故障显示单元、信号收发装置、供电单元、故障模拟板、主控制器、操作显示单元和上位机；所述信号收发装置分别与故障显示单元和故障模拟板电连接，所述供电单元分别与故障模拟板和主控制器电连接，所述主控制器分别与故障模拟板和操作显示单元电连接，所述上位机与主控制器电连接；所述信号收发装置通过至少一种电缆将检测信号传输至故障模拟板，并接收故障模拟板发送的反馈信号；所述故障显示单元用于显示信号收发装置接收的反馈信号的状态；所述供电单元分别向故障模拟板和主控制器提供相应的电源，所述主控制器接收上位机发送的控制命令，并将控制命令传输至故障模拟板，所述故障模拟板接收主控制器发送的控制命令，并通过控制机械开关和/或电子开关的状态，将控制命令转化为对应的状态信号，并将状态信号反馈至主控制器，操作显示单元接收主控制器发送的状态信号，并将状态信号通过指示灯和/或文字进行显示。

在上述技术方案的基础上，本实用新型为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，所述上位机按照一定激发周期和激发方式向主控制器发送控制命令，并通过主控制器传输至故障模拟板，从而产生相应的信号状态。所述上位机上设有操作界面，可分别控制每个开关所在通道的状态，其中默认状态和复位后为正常状态；所有故障模式下，故障模拟完成后两秒内，自动转换为正常状态。

进一步，所述状态信号为正常、短路或断路。当状态信号为“正常”时，信号指示灯为绿色，当状态信号为“短路”时，信号指示灯为黄色，当状态信号为“断路”时，信号指示灯为红色。同时状态信号也可通过与之对应的文字进行表示。

进一步，所述激发方式为随机激发、单次激发或周期激发。所述随机激发表示故障的出现是随机的，不需要具备特定条件；所述单次激发，表示可按照设定的时间，产生一次故障；所述周期激发，表示可按照设定的周期，定时产生周期性的故障。

进一步，所述激发周期包括激发的时间周期，激发的次数和激发的时刻。当故障的激发方式为单次激发时，可设定单次激发的激发时刻及故障持续时间；当故障的激发方式为随机激发时，可设定随机激发的次数及故障持续时间；当故障的激发方式为周期激发时，可设定周期激发的时间周期、故障持续时间和激发的次数。

进一步，所述电缆为同轴线和/或屏蔽线，所述机械开关或电子开关均单独可控并与电缆数量相对应。在输送检测信号的电缆上添加电子开关或机械开关，通过控制信号，实现开关的切换，从而实现“正常”、“断路”和“短路”三种状态信号的自由转换。

进一步，所述机械开关产生的状态信号持续时间≤50ms，所述电子开关产生的状态信号持续时间≤100ns。所述机械开关采用继电器，所述电子开关采用微波开关。

本实用新型的有益效果是：本实用新型根据脉冲反射原理，信号收发装置通过电缆传送检测信号，通过在传输检测信号的电缆上安装故障模拟板，并通过控制信号使故障模拟板上的机械或电子开关在正常、短路和断路三种状态之间自由转换，从而实现故障模拟板发送至信号收发装置的反馈信号出现与之相对应的信号状态，因此模拟了检测信号在传输时可能出现的故障状态，通过调整控制信号的触发方式和激发周期模拟了检测信号传输时的间歇性故障，并通过对比故障显示单元与操作显示单元的显示结果验证信号收发装置检测间歇性故障的准确性。

附图说明

图1为本实用新型模拟系统的结构示意图；

图2为4路机械开关示意图；

图3为1路电子开关的示意图；

图4为1路电子开关的工作简图；

图5为电子开关控制逻辑表。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种航空电缆间歇性故障模拟装置，其特征在于，包括故障显示单元111，信号收发装置110、供电单元120、故障模拟板130、主控制器140、操作显示单元150和上位机160；所述信号收发装置110分别与故障显示单元111和故障模拟板130电连接，所述供电单元120分别与故障模拟板130和主控制器140电连接，所述主控制器140分别与故障模拟板130和操作显示单元150电连接，所述上位机160与主控制器140电连接；所述信号收发装置110通过至少一种电缆将检测信号传输至故障模拟板130，并接收故障模拟板130发送的反馈信号；手持式电缆故障定位分析仪包括所述信号收发装置110和故障显示单元111，所述信号收发装置110通过电缆发送检测信号，所述检测信号为脉冲信号；所述故障显示单元111用于显示信号收发装置110接收的反馈信号的状态；当故障模拟板130上的机械开关或电子开关的状态为“正常”时，故障显示单元111中显示的反馈信号无反射信号；当故障模拟板130上的机械开关或电子开关的状态为“断路”时，故障显示单元111中显示的反馈信号中有正向的反射信号；当故障模拟板130上的机械开关或电子开关的状态为“短路”时，故障显示单元111显示的反馈信号中有反向的反射信号；所述电缆通过BNC接头或航空插头与故障模拟板130上的J30J-66芯连接器连接，所述供电单元120包括AC-DC模块和DC-DC模块，以将电压转换为主控制器140和故障模拟板130的工作电压，所述主控制器140采用AC7020核心板接收上位机160发送的控制命令，并通过AXI总线将控制命令传输至故障模拟板130，所述故障模拟板130接收主控制器140发送的控制命令，并通过控制机械开关和/或电子开关的状态，将控制命令转化为对应的状态信号，并将状态信号反馈至主控制器140，操作显示单元150接收主控制器140发送的状态信号，即故障模拟板130上机械开关或电子开关的开关状态，并将状态信号通过指示灯和/或文字进行显示。

其中，航空电缆间歇性故障模拟装置的原理是时域反射法又叫脉冲反射法，向通信电缆发送电压脉冲，利用发送脉冲与故障点反射脉冲时间差与故障点距离成正比的原理确定障碍点。

设电缆入射波电压为U_i，正常电缆的波阻抗为Z₁，故障等效波阻抗为Z₂，行波从Z₁向Z₂传播，反射电压波为U_f，电压反射系数：β_u＝_ZZ₂2+-Z_Z1₁＝uu_if

断路时的Z₂无穷大，短路时的Z₂为0。因此，可通过反射信号有无来确定线路是否存在故障，通过反射信号的极性可判断出故障类型。

所述上位机160按照一定激发周期和激发方式向主控制器140发送控制命令，并通过主控制器140传输至故障模拟板130，从而产生相应的信号状态。所述上位机160上设有操作界面，可分别控制每个开关所在通道的状态，其中默认状态和复位后为正常状态，故障模拟完成后两秒内，自动转换为正常状态。

所述状态信号为正常、短路或断路。当状态信号为“正常”时，指示灯为绿色；当状态信号为“短路”时，指示灯为黄色，当状态信号为“断路”时，指示灯为红色。同时状态信号也可通过与之对应的文字进行表示。

所述激发方式为随机激发、单次激发或周期激发。所述随机激发表示故障的出现是随机的，不需要具备特定条件；所述单次激发，表示可按照设定的时间，产生一次故障；所述周期激发，表示可按照设定的周期，定时产生周期性的故障。

所述激发周期包括激发的时间周期，激发的次数和激发的时刻。当故障的激发方式为单次激发时，可设定单次激发的激发时刻，激发时刻可输入从1s到100s整数秒的时刻；当故障的激发方式为随机激发时，可设定随机激发的次数，随机激发的次数可输入1到100的整数值；当故障的激发方式为周期激发时，可设定周期激发的激发的次数和时间周期，激发的次数可输入1至100的整数值，时间周期可设置为步进10s，范围为10s-100s的数值。

所述电缆为同轴线和/或屏蔽线，所述屏蔽线为双绞屏蔽线或单绞屏蔽线，所述机械开关或电子开关均单独可控并与电缆数量相对应。在电缆上添加电子开关或机械开关，通过控制信号，实现开关在“正常”、“断路”和“短路”三种状态之间自由转换。所述机械开关或电子开关，初上电时默认工作在正常工作状态。

所述机械开关产生的状态信号持续时间≤50ms，所述电子开关产生的状态信号持续时间≤100ns。所述机械开关采用继电器，所述电子开关采用微波开关。通过采用不同形式的开关，以实现模拟不同频率的间歇故障。

如图2所示机械开关示意图，以M_CTRL1通道即第1路机械开关为例，可实现第1路机械开关的三种状态，其控制信号分别为M_CTRL1_A和M_CTRL1_B。当M_CTRL1_A控制信号设为高电平，K2继电器动作，第1通路机械开关处于短路状态，第1路通道对应的指示灯显示为黄色；当M_CTRL1_A控制信号设为低电平，K2继电器处于常闭状态，M_CTRL1_B控制信号设为高电平，K1继电器动作，第1通路机械开关处于断路状态，第1路通道对应的指示灯显示为红色；当M_CTRL1_A和M_CTRL1_B均设为低电平时，K2和K1继电器均处于常闭状态，第1通路机械开关处于正常状态，第1路通道对应的指示灯显示为绿色。其中，通过光耦隔离芯片VOMA617A-3X001T进行电平转换，其动作时间≤10us；通过ULN2803达林顿管对继电器进行驱动，其动作时间≤1us；G6S-2F-DC12继电器用于模拟机械开关，其动作时间≤0.5ms。

如图3至图5所示，以E_CTRL1通道即第1路电子开关为例，可实现第1路电子开关的三种状态。其控制信号分别为E_CTRL1_A1、E_CTRL1_B1、E_CTRL1_A2、E_CTRL1_B2。其中E_CTRL1_A1、E_CTRL1_B1、E_CTRL1_A2、E_CTRL1_B2逻辑电平状态如图5所示。通过增加反相器以保证E_CTRL1_A1和E_CTRL1_B1控制信号电平不可同时为“1”或“0”、E_CTRL1_A2和E_CTRL1_B2控制信号电平不可同时为“1”或“0”。型号为HMC190BMS8的微波开关实现电子开关模拟，其动作时间≤10ns，开关可控制最大DC 3GHz信号。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种航空电缆间歇性故障模拟装置，其特征在于，包括故障显示单元、信号收发装置、供电单元、故障模拟板、主控制器、操作显示单元和上位机；所述信号收发装置分别与故障显示单元和故障模拟板电连接，所述供电单元分别与故障模拟板和主控制器电连接，所述主控制器分别与故障模拟板和操作显示单元电连接，所述上位机与主控制器电连接；所述信号收发装置通过至少一种电缆将检测信号传输至故障模拟板，并接收故障模拟板发送的反馈信号；所述故障显示单元用于显示信号收发装置接收的反馈信号的状态；所述供电单元分别向故障模拟板和主控制器提供相应的电源，所述主控制器接收上位机发送的控制命令，并将控制命令传输至故障模拟板，所述故障模拟板接收主控制器发送的控制命令，并通过控制机械开关和/或电子开关的状态，将控制命令转化为对应的状态信号，并将状态信号反馈至主控制器，操作显示单元接收主控制器发送的状态信号，并将状态信号通过指示灯和/或文字进行显示。

2.根据权利要求1所述的航空电缆间歇性故障模拟装置，其特征在于，所述上位机按照一定激发周期和激发方式向主控制器发送控制命令，并通过主控制器传输至故障模拟板，从而产生相应的信号状态。

3.根据权利要求1或2所述的航空电缆间歇性故障模拟装置，其特征在于，所述状态信号为正常、短路或断路。

4.根据权利要求2所述的航空电缆间歇性故障模拟装置，其特征在于，所述激发方式为随机激发、单次激发或周期激发。

5.根据权利要求2所述的航空电缆间歇性故障模拟装置，其特征在于，所述激发周期包括激发的时间周期、激发的次数和激发的时刻。

6.根据权利要求1所述的航空电缆间歇性故障模拟装置，其特征在于，所述电缆为同轴线和/或屏蔽线，所述机械开关或电子开关均单独可控并与电缆数量相对应。

7.根据权利要求1所述的航空电缆间歇性故障模拟装置，其特征在于，所述机械开关产生的状态信号持续时间≤50ms，所述电子开关产生的状态信号持续时间≤100ns。

Images