CN221325377U - 一种同轴电缆长度与终端检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种同轴电缆长度与终端检测装置，包括主控及显示模块、信号源模块和测量处理电路模块；主控及显示模块输出端连接信号源模块；主控及显示模块输入端连接测量处理电路模块；信号源模块和测量处理电路模块之间连接有被测设备。其中主控芯片控制信号源模块产生特定频率的低频信号，采集被测电缆反馈的电压信号，采用低频信号作为激励源，将电容测量法中的电容测量转换成更容易采集和处理的电压信号，减小测量偏差的同时减低电路复杂度，采用低频激励源保证了装置的稳定性和成本，装置不仅可以对长距离电缆进行长度测量，也能对短距离电缆进行长度测量，同时，可实现对电缆末端的负载类型与大小进行检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及电缆检测技术领域，具体涉及一种同轴电缆长度与终端检测装置。
背景技术
针对高频时域反射法在测量短距离同轴电缆长度上主要采用的传统测量法是用高频时域反射法。这种测量方法用于短距离同轴电缆测量时，由于高频信号在电缆中的传输时间间隔非常短，想要获得准确地测量解决，需要使用高精度的时间间隔测量设备，提高测量的成本。因此其存在成本高、高频电路的稳定性差，不利于短距离电缆长度的测量的缺点，且当同轴电缆长度发生变化时，入射脉冲与反射脉冲的往返时间差的变化极小，不易采集和提升测量精度，并且高频信号易受环境因素干扰，导致测量结果发生偏差。目前现有技术为提升时间间隔测量的精度和范围，采用了复杂的信号采集与处理电路，导致硬件模块冗余度高，装置复杂，增加了装置的实现成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是高频信号易受环境因素干扰，测量偏差大，目的在于提供一种同轴电缆长度与终端检测装置，通过设置主控及显示模块、信号源模块和测量处理电路模板，信号源模块和测量处理电路模块之间连接被测设备，其中主控芯片控制信号源模块产生特定频率的低频信号，采集被测电缆反馈的电压信号，采用低频信号作为激励源，将电容测量法中的电容测量转换成更容易采集和处理的电压信号，减小测量偏差的同时减低电路复杂度。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种同轴电缆长度与终端检测装置，包括主控及显示模块、信号源模块和测量处理电路模块；
主控及显示模块输出端连接信号源模块；
主控及显示模块输入端连接测量处理电路模块；
信号源模块和测量处理电路模块之间连接有被测设备。
本实用新型通过设置主控及显示模块、信号源模块和测量处理电路模板，信号源模块和测量处理电路模块之间连接被测设备，其中主控芯片控制信号源模块产生特定频率的低频信号，采集被测电缆反馈的电压信号，采用低频信号作为激励源，将电容测量法中的电容测量转换成更容易采集和处理的电压信号，减小测量偏差的同时减低电路复杂度。
进一步的，所述主控及显示模块包括：OLED显示屏和主控单片机。
进一步的，所述测量处理电路模块包括：有效值检测模块和电压跟随电路，所述有效值检测模块连接主控单片机，所述电压跟随电路连接被测设备。
进一步的，所述有效值检测模块采用AD8361功率检波器。
进一步的，所述电压跟随电路包括芯片U2、电容C1、电容C2、电容C3和电阻R4；
所述芯片U2中，
第一引脚和第二引脚均连接电阻R4，电阻R4另一端接地；
第三引脚和丢引脚连接输入端；
第四引脚连接电容并联回路，电容并联回路两端分别连接供电端口和接地端；
电容并联回路包括电容C1、电容C2和电容C3；
第六引脚和第七引脚均连接输出端；
第十一引脚连接电容并联回路接地的一端。
进一步的，所述芯片U2采用LM324N芯片。
进一步的，所述信号源模块包括依次连接的信号发生器、放大电路和内阻切换电路，所述信号发生器连接主控单片机，所述内阻切换电路连接被测设备。
进一步的，所述信号发生器采用AD9833信号发生器，所述放大电路采用同相放大电路。
进一步的，所述放大电路包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6和电容C4；
所述芯片U1中，
第一引脚连接电阻R5；
第二引脚连接电阻R5和电阻R6的滑动端，电阻R4另一端接地；
第三引脚连接输入端；
第四引脚连接电阻R1和电阻R3；
第十一引脚连接电阻R2和电容C4，电阻R2、电容C4与第十一引脚连接的一端接地；
电阻R1远离第四引脚的一端、电阻R3远离第四引脚的一端、电阻R2远离第十一引脚的一端和电容C4远离第十一引脚的一端均连接于一点。
进一步的，所述芯片U1采用LM324N芯片。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
通过设置主控及显示模块、信号源模块和测量处理电路模板，信号源模块和测量处理电路模块之间连接被测设备，其中主控芯片控制信号源模块产生特定频率的低频信号，采集被测电缆反馈的电压信号，采用低频信号作为激励源，将电容测量法中的电容测量转换成更容易采集和处理的电压信号，减小测量偏差的同时减低电路复杂度，该装置采用低频激励源以保证装置的稳定性和成本，装置不仅可以对长距离电缆进行长度测量，也能对短距离电缆进行长度测量，可测量电缆的最小长度达到0.1m，且在0.1m-20m的测量相对误差小于1％。同时，可实现对电缆末端的负载类型与大小进行检测。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例中的同轴电缆长度与终端检测装置结构图；
图2为本实用新型实施例中的检测装置与被测设备连接关系图；
图3为本实用新型实施例中的电压跟随电路；
图4为本实用新型实施例中的放大电路。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
现有技术采用的高频时域反射法其测量原理为：在电缆被测点注入高频脉冲信号，当脉冲波到达电缆末端的开路点时，入射信号就会被反射回发送端。通过测出的两个脉冲信号之间的时间差和已知的脉冲在电缆被测点中的传播速度，就可计算出电缆线路末端与注入脉冲信号点的距离即：其中L为同轴电缆的入射信号注入点到电缆线路开路端的长度；Δt为入射脉冲与反射脉冲的往返时间差；C为光速；VP为被测电缆速度因子，为无单位常量；
基于高频时域反射技术的电缆测长测量由于高频信号的成本高、高频电路的稳定性差，不利于短距离电缆长度的测量，且通过公式(1)计算可得出：L在≤20m时,Δt在10-9～10-7s范围内,仅为纳秒级，当L发生变化时，Δt变化幅度极小，不易采集和提升测量精度。并且高频信号易受环境因素干扰，导致测量结果发生偏差。而通过复杂的信号采集与处理电路进行信号采集，又增加了装置的实现成本。
作为一种可能的实施例，如图1所示，本实施例1提供一种同轴电缆长度与终端检测装置，包括主控及显示模块、信号源模块和测量处理电路模块；主控及显示模块输出端连接信号源模块；主控及显示模块输入端连接测量处理电路模块；信号源模块和测量处理电路模块之间连接有被测设备，其中主控芯片控制信号源模块产生特定频率的低频信号，采集被测电缆反馈的电压信号，采用低频信号作为激励源，将电容测量法中的电容测量转换成更容易采集和处理的电压信号，减小测量偏差的同时减低电路复杂度。
在一些可能的实施例中，主控及显示模块包括：OLED显示屏和主控单片机。
在一些可能的实施例中，测量处理电路模块包括：有效值检测模块和电压跟随电路，有效值检测模块连接主控单片机，电压跟随电路连接被测设备。有效值检测模块本身存在一定比例分压，导致电缆返回信号电压降低，因此在有效值检测模块前添加电压跟随器保证电缆返回信号电压不发生变化。
在一些可能的实施例中，有效值检测模块采用AD8361功率检波器。
在一些可能的实施例中，电压跟随电路包括芯片U2、电容C1、电容C2、电容C3和电阻R4；芯片U2中，第一引脚和第二引脚均连接电阻R4，电阻R4另一端接地；第三引脚和丢引脚连接输入端；第四引脚连接电容并联回路，电容并联回路两端分别连接供电端口和接地端；电容并联回路包括电容C1、电容C2和电容C3；第六引脚和第七引脚均连接输出端；第十一引脚连接电容并联回路接地的一端。
在一些可能的实施例中，芯片U2采用LM324N芯片。具体的，为保证单片机能够采集到稳定的电压信号，利用LM324设计了电压跟随器保证电缆返回信号电压不发生变化。
在一些可能的实施例中，信号源模块包括依次连接的信号发生器、放大电路和内阻切换电路，信号发生器连接主控单片机，内阻切换电路连接被测设备，内阻切换电路为开关。
在一些可能的实施例中，信号发生器采用AD9833信号发生器，放大电路采用同相放大电路。
在一些可能的实施例中，放大电路包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6和电容C4；
芯片U1中，第一引脚连接电阻R5；第二引脚连接电阻R5和电阻R6的滑动端，电阻R4另一端接地；第三引脚连接输入端；第四引脚连接电阻R1和电阻R3；第十一引脚连接电阻R2和电容C4，电阻R2、电容C4与第十一引脚连接的一端接地；电阻R1远离第四引脚的一端、电阻R3远离第四引脚的一端、电阻R2远离第十一引脚的一端和电容C4远离第十一引脚的一端均连接于一点。
为增大信号源输出激励信号强度，利用LM324设计了同相放大电路。该电路由5V单电源供电，放大倍数在实际调试中放大倍数设置为2.3倍。
在一些可能的实施例中，芯片U1采用LM324N芯片。
在一些可能的实施例中，还包括电源，电源与主控单片机连接。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)
1.一种同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，包括主控及显示模块、信号源模块和测量处理电路模块；
主控及显示模块输出端连接信号源模块；
主控及显示模块输入端连接测量处理电路模块；
信号源模块和测量处理电路模块之间连接有被测设备。
2.根据权利要求1所述的同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，所述主控及显示模块包括OLED显示屏和主控单片机。
3.根据权利要求2所述的同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，所述测量处理电路模块包括有效值检测模块和电压跟随电路，所述有效值检测模块连接主控单片机，所述电压跟随电路连接被测设备。
4.根据权利要求3所述的同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，所述有效值检测模块采用AD8361功率检波器。
5.根据权利要求3所述的同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，所述电压跟随电路包括芯片U2、电容C1、电容C2、电容C3和电阻R4；
所述芯片U2中，
第一引脚和第二引脚均连接电阻R4，电阻R4另一端接地；
第三引脚和丢引脚连接输入端；
第四引脚连接电容并联回路，电容并联回路两端分别连接供电端口和接地端；
电容并联回路包括电容C1、电容C2和电容C3；
第六引脚和第七引脚均连接输出端；
第十一引脚连接电容并联回路接地的一端。
6.根据权利要求5所述的同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，所述芯片U2采用LM324N芯片。
7.根据权利要求2所述的同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，所述信号源模块包括依次连接的信号发生器、放大电路和内阻切换电路，所述信号发生器连接主控单片机，所述内阻切换电路连接被测设备。
8.根据权利要求7所述的同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，所述信号发生器采用AD9833信号发生器，所述放大电路采用同相放大电路。
9.根据权利要求7所述的同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，所述放大电路包括芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6和电容C4；
所述芯片U1中，
第一引脚连接电阻R5；
第二引脚连接电阻R5和电阻R6的滑动端，电阻R4另一端接地；
第三引脚连接输入端；
第四引脚连接电阻R1和电阻R3；
第十一引脚连接电阻R2和电容C4，电阻R2、电容C4与第十一引脚连接的一端接地；
电阻R1远离第四引脚的一端、电阻R3远离第四引脚的一端、电阻R2远离第十一引脚的一端和电容C4远离第十一引脚的一端均连接于一点。
10.根据权利要求9所述的同轴电缆长度与终端检测装置，其特征在于，所述芯片U1采用LM324N芯片。
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