专利名称：一种电缆故障定位系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电缆故障定位的系统及方法，特别是涉及一种采用中央处理单元(以下简称CPU)及大规模可编程逻辑器件(ComplexProgrammable Logic Devices，以下简称CPLD)设计的电缆故障定位系统及定位方法。
背景技术：
电缆作为列车机车信号和地面信号的重要传输通道，直接关系到列车能否安全正点运行；电力、通信等工程更需要铺设大量电缆，电缆的线路特性状况对人们的生产、生活有着重要的影响。由于电缆常年处在野外环境之中，受周围环境、外力影响、鼠害以及逐年腐蚀、老化等因素影响，线路特性会发生变化，以至出现断线、混线、接地等故障，它不但影响铁路运输的安全正点，而且会对人们的生产、生活造成重大的经济损失。所以，如何用最短的时间、最低的成本排除电缆故障是当前面临的重要课题。
要缩短故障排除时间，快速地寻找故障点的位置是关键。而市场上现有的电缆故障定位系统尽管品种较多，但均显笨、大、繁，操作不方便。中国专利ZL02286887.9中公开了一种“电缆检测仪”，它包括主机、从机以及连接它们的公共导体，主机由微处理器A、语音信号处理单元A、控制电路A和AD转换器组成，从机由微处理器B、语音信号处理单元B、控制电路B组成，主机线缆连接端口A与从机线缆连接端口B相连形成电脑终端检测系统。该系统构成繁琐，必须两端检测，尤其在远距离的情况下，主机与分机之间需要相应长的公共导体，给使用造成很大不便。另外该系统还存在智能化程度低，测试精确度难以保证等不足。中国专利9211989.X中公开了一种“智能电力电缆故障测试仪及其测试方法”，它包括有输入电路，高速A/D接口，中央处理机CPU，只读存储器ROM，随机存储器RAM，显示器接口，键盘及打印机接口。......其中，输入电路对故障电缆的高压回波分压信号进行再处理，输出适于计算机要求的闪络触发和采样两路信号，连接到高速A/D接口电路；高速A/D接口主要由30MHz闪光式A/D超大规模集成芯片，和根据时序关系设计出的一套控制电路及存贮扳构成；只读存贮器固化有多种特征的常见电缆故障波形。该发明采用了较先进的设计原理，实现一端检测，但该发明所提供的电缆故障测试仪，其构成的电路元器件性能、集成化程度及智能化等受当时条件的限制水平较低，同样也存在着系统笨重、难以达到户外检测维修工作高效率、高质量的要求等。
发明内容
为克服上述不足，本发明的目的是提供一种携带、使用方便，功耗低，检测精确度及智能化程度高的电缆故障定位系统及定位方法。
为实现上述目的，本发明采用了较先进的“脉冲反射法”原理对电缆故障点进行定位。其工作原理为测试时，在故障线上注入低压脉冲，该脉冲沿电缆传播直到阻抗失配的地方，如短路点或开路点等，在这些点上都会引起波的反射，反射脉冲回到测试端时被检测设备接收。故障的性质类型可以由反射脉冲的极性决定，与发射脉冲同极性的为高阻开路性质故障，与发射脉冲相反极性的为低阻短路性质故障。故障距离由测量脉冲与回波脉冲之间的时间差推算出来，即S=12υ·t.]]>为此，本发明所提供的电缆故障定位系统包括下述部分信号发送模块用以驱动由中央处理单元控制大规模可编程逻辑器件产生至少两种频率的发射脉冲、并将该发射脉冲发射到被测电缆上；信号采集模块用以采集被测电缆上的反射脉冲，并将该反射脉冲的模拟信号转换为数字信号；数据存储模块用以存储上述通过大规模可编程逻辑器件控制的信号采集模块采集、并经CPLD缓存后的数据；
CPU用以通过CPLD实现对上述信号发送模块、信号采集模块以及数据存储模块的控制以及数据的处理；CPLD用以实现上述CPU对上述信号发送模块、信号采集模块以及数据存储模块的控制；键盘模块用以输入命令，实现人机交互；显示模块用以显示设置参数、测试结果信息及其数据处理值；电源模块用以提供系统工作电源。
上述信号采集模块是由数控放大器和模数转换器(以下简称AD转换器)构成。
上述键盘模块包括发送单个发射脉冲按键、光标左移按键及光标右移按键。
上述键盘模块还包括脉冲波传播速度增加按键及脉冲波传播速度减少按键。
上述键盘模块还包括发送连续脉冲按键。
上述电源模块包括数字电路用电源模块和模拟电路用电源模块。
一种电缆故障定位方法，其特征是至少包括下列步骤步骤1.系统初始化和自检，然后进入低功耗模式，等待进入中断程序；步骤2.开始测试时，按下键盘模块按键，系统退出低功耗模式进入中断程序，判断上述按键值，进入相应按键处理程序，所述相应按键处理程序包括发送发射脉冲按键的步骤和光标左移按键及光标右移按键的步骤；步骤3.当按键值为发送发射脉冲按键，进入发送发射脉冲按键程序，它进一步包括步骤31.CPU控制CPLD产生单个发射脉冲、并将该发射脉冲通过信号发送模块发送到被测电缆上；步骤32.信号采集模块采集被测电缆上的反射脉冲，并将该反射脉冲的模拟信号转换为数字信号，由CPLD缓存后存储到数据存储模块，直至数据存储完毕；步骤33.CPLD向CPU反馈上述采集、存储数据完毕的信号，CPU通过CPLD分批读入上述数据；步骤34.CPU对读入数据进行数据处理，判断故障点的位置，并且在显示模块上显示测试结果信息；步骤35.清中断，退出中断程序，系统恢复低功耗模式；步骤4，按下光标左移按键或按下光标右移按键，判断按键值并进入光标左移按键及光标右移按键的步骤，使得显示模块显示上述测试结果信息的数据处理值。
上述发送发射脉冲键的程序还包括中央处理单元控制大规模可编程逻辑器件产生连续发射脉冲、并将该连续发射脉冲通过信号发送模块发送到被测电缆芯线上的步骤。
上述相应按键处理程序还包括脉冲波传播速度增加按键/脉冲波传播速度减少按键的步骤，用以根据用户需要设置参数。
上述中断程序还包括消除按键抖动步骤。
为使本发明上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1为本发明系统组成原理框图；图2为本发明一种较佳的信号发送模块电路原理框图；图3为本发明一种较佳的信号采集模块中数控放大器的原理框图；图4为本发明一种较佳的信号采集模块中AD转换电路原理图；图5为本发明一种较佳的数据存储模块电路原理框图；图6为本发明一种较佳的CPU模块电路原理图；图7为CPU模块中JTAG接口引脚电路原理图；
图8为本发明一种较佳的CPLD模块电路原理图；图9为本发明一种较佳的键盘模块的电路原理图；图10为本发明一种较佳的显示模块供电电源连接示意图；图11为显示模块中液晶显示器接口电路原理图；图12为本发明一种较佳的电源模块电路原理图；图13为本发明方法主程序流程图；图14为本发明方法中断程序流程图；图15为CPLD模块一种较佳实施例流程图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明是由信号发送模块、信号采集模块、数据存储模块、CPU模块、CPLD模块、键盘模块及显示模块、电源模块等部分组成。
上述信号发送模块可由高压驱动器及外围电路构成，例如集电极开路六反向高压驱动器7406芯片与电阻构成，如图2所示，CPU模块控制CPLD产生单个发射脉冲，例如产生单个0.5μs的高频方波发射脉冲，通过高压驱动器将发射脉冲抬高，例如抬高到9伏，然后发射到被测电缆上。也可由CPU模块控制CPLD产生连续发射脉冲，例如产生20KHz连续高频方波发射脉冲，并通过高压驱动器将连续发射脉冲抬高，例如抬高到9伏，然后发射到被测电缆上。
上述信号采集模块可由数控放大器和AD转换器构成，用以采集被测电缆上的反射脉冲，并将该反射脉冲的模拟信号数据转换为数字信号数据。其中数控放大器，可采用可变增益放大器，例如AD8369芯片，这样采集信号的增益就可由CPU模块来自动控制。AD8369的增益控制有两种模式串行模式和并行模式，现以并行模式为例，此时在DENB引脚为高的时候，BT0-BT3输入控制编码。如图3所示，为AD8369芯片及其外围的电路原理图。由CPU模块输入控制编码，FILT引脚上连接了一个的电容，例如0.1μF的电容，增益为-3dB时高通滤波器的截止频率为12π(10-7)(100)=16KHz.]]>信号经过放大之后，以差分方式输出给AD转换器。
AD转换器可由模数转换芯片，例如MAX1198芯片，及外围电路构成。由于电流行波在被测聚乙烯绝缘电缆中的传播速度为200m/μs，若要求波形上的点能分辨出2m的长度，则需要的采样次数为200/2＝100次/μs，要求采样频率至少达到100MHz。本实施例采用的MAX1198芯片，工作在140MHz的采样频率下，它的使用代替了以前用多个AD转换芯片并联的方式来提高采集频率的方法，大大提高了系统的稳定度。如图4所示，MAX1198的参考电压可以由内部提供也可以由外部提供。本实施例采用内部参考电压。它的CLK引脚接的是由140MHz的有源晶振提供的时钟信号(此有源晶振为一个独立的部件同时为AD转换芯片和CPLD提供时钟信号)。模拟信号的输入方式采用差分输入。它的SLEEP、PD和OE引脚由CPU模块的同一个引脚控制，当启用AD转换模块时这三个引脚同时输入低电平，其它时间这三个引脚输入高电平，以降低功耗。
上述数据存储模块，可由静态随机存取存储器(Static Random AccessMemory，以下简称SRAM)，例如CY7C1021BV33及外围电路组成。上述AD转换器输出的8位数据，经由CPLD缓存为16位数据后，存储到SRAMCY7C1021BV33中，所有数据存储完毕之后，等待CPU模块处理。本实施例AD转换器的采样速率为140MSPS，经CPLD缓存后需要以70MHz的频率存入SRAM。如图5所示，为CY7C1021BV33的电路原理图。因为对芯片读写都是16位的，所以BLE、BHE连接在一起，还可以跟CE连在一起。所以电路模块中这三个引脚由CPLD的同一个引脚控制。16位数据线和16位地址线都直接跟CPLD相连。当开始采集信号时，在CPLD的控制下数据以70MHz的频率存入CY7C1021BV33。存储完毕之后再由CPU模块通过CPLD读取并进行数据处理。
上述中央处理单元可由8位以上单片机及外围电路构成。例如选择TI公司16位的MSP430系列单片机，可实现超低功耗，该系列单片机采用了精简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理方法；有较高的处理速度，在8MHz晶体驱动下，指令周期为125μs。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。本实施例采用其中的MSP430F149单片机，它有专门的超低功耗设计，五种低功耗工作模式。本实施例使用MSP430F149的8个引脚的中断功能，设置引脚上电平的下降沿产生中断，其他引脚都作为I/O端口使用。MSP430F149共有六种工作模式，通过控制位来设置。在各种工作模式下，时钟系统产生的三种时钟的活动状态是各不相同的。表1为各种工作模式下各控制位及时钟的活动状态。任何一个中断事件可以将系统从各种低功耗模式中唤醒，而中断返回指令又可将系统返回到中断以前的状态。
表1各种工作模式下各控制位及时钟的活动状态
在主程序中完成系统初始化，如中断的设置、端口的分配和时钟的调度等，且自检之后，CPU模块就可进入低功耗模式。进入低功耗模式后甚至主系统时钟也可以停止，这时系统功耗只在μA数量级的范围。一旦有允许的中断请求，CPU模块在6μs的时间内被唤醒，进入活动模式，执行中断程序。执行完毕后，系统返回到中断前的状态，继续低功耗模式。也就是说，系统功耗的情况取决于中断程序的执行时间。图6所示为MSP430F149的电路原理图。该芯片外接一个晶振作为系统工作时钟，例如外接4MHz的晶振作为系统工作时钟。它的引脚使用如下P1.0 LIGHT_L光标左移按键(输入)P1.1 LIGHT_R光标右移按键(输入)P1.2 SPEED_A波传播速度增加按键(输入)
P1.3 SPEED_S波传播速度减少按键(输入)P1.4 TEST 发送2MHz脉冲按键(输入)P1.5 POINT 发送20KHz连续脉冲按键(输入)P1.6 BEIYONG按键扩展备用P1.7 BEIYONG按键扩展备用P2.0 AM0AD8369控制信号(输出)P2.1 AM1AD8369控制信号(输出)P2.2 AM2AD8369控制信号(输出)P2.3 AM3AD8369控制信号(输出)P2.4 ADEN AD使能信号(输出)P2.5 REDI 读SRAM时钟信号(输出)P2.6 RAM_WE SRAM写使能信号(输出)P2.7 BEIYONG备用P3.0 0.5μs 控制CPLD发射0.5μs脉冲宽度的单脉冲(输出)P3.1 20KHz 控制CPLD发射20KHz连续脉冲(输出)P3.2 REDO CPLD存SRAM完毕信号(输入)P3.3 CS2液晶片选(输出)P3.4 LED_RS 液晶控制信号(输出)P3.5 LED_WR 液晶控制信号(输出)P3.6 LED_BUSY 液晶忙信号(输入)P3.7 LED_R(EN) 液晶控制信号(输出)P4.0---P4.7 DATA15---DATA8 CPLD转SRAM内容(输入)
P5.0---P5.7 DATA8---DATA0CPLD转SRAM内容(输入)P6.0---P6.7 LED_DB0---LED_DB7液晶信号线(输出)MSP430F149初始化各个寄存器以及显示模块之后。就转入低功耗状态，等待中断信号。如果按下发送发射脉冲按键，例如单个0.5μs发射脉冲的按键，MSP430F149会控制CPLD发送0.5μs脉冲宽度的单脉冲，然后等待CPLD反馈的SRAM存储数据完毕的信号。接到该信号之后，它就通过CPLD把数据分批读入。读入之后MSP430F149对数据进行数据处理，自动判断故障点的位置，并且将测试结果信息在显示模块上显示，例如，显示反射波形及故障点位置信息。按下其它按键，例如，发射连续脉冲按键、光标左/右移动按键、脉冲波传播速度增加/减少按键等，MSP430F149也会进行相应键值的处理，处理完毕之后，又自动恢复低功耗状态。MSP430F149的程序下载是通过它的JTAG(Joint Test Action Group)接口引脚测试时钟输入引脚TCK、测试模式选择引脚TMS、测试数据输入引脚TDI和测试数据输出引脚TDO。通过它的JTAG接口，我们可以对MSP430F149进行在线调试、边界扫描和故障检测。图7为MSP430F149JTAG电路原理图。
上述CPLD模块可由MAX3000系列芯片及其外围电路构成。例如采用CPLD EPM3256来进行信号发送、数据采集及数据存储的控制。CPLDEPM3256的最高工作频率为143MHz，所以为了尽量提高检测精度，本系统以140MHz的频率进行数据采集。如图8所示，以发射单个发送脉冲为例，EPM3256的工作过程为当EPM3256接收到CPU MSP430F149发出的发送单个发射脉冲的指令后，EPM3256就会在第55引脚发送一个单脉冲，例如0.5μs脉冲宽度的单脉冲，同时开始接收信号采集模块采集进来的信号，例如将两个8位数据缓存为16位数据之后，存到SRAMCY7C1021BV33里面去。等所有数据存储完毕之后，EPM3256发送一个信号给CPU MSP430F149，然后在MSP430F149的时序控制下，将SRAMCY7C1021BV33里的数据分批读到MSP430F149里进行处理。EPM3256内部由软件分为3个部分。一个为分频器部分，将有源晶振提供的140MHz的频率分频为2MHz，并且根据脉冲波传播速度调节对AD转换器的输出时钟信号；第二个为数据接收存储部分，即以一定的时序，将数据接收并存入CY7C1021BV33里；第三个为数据发送部分，即将CY7C1021BV33里的数据发送至MSP430F149中，这个部分中也是每次都以16位发送。EPM3256与CY7C1021BV33的16位数据线引脚设为输入/输出模式。下面是CPLD的引脚分配1---2 空3 GND4 CTDI JTAG引脚5---12OD0---OD7AD数据输入端口(输入)13GND14---16 空17GND18---19 空20CTMS JTAG引脚21---23 空24VCC25140MHz 140MHz晶振输入口(输入)26GND27CLK28---32 空33GND34---36 空37---49 空50---51 VCC52GND
532MHz控制CPLD发射0.5μs脉冲宽度的单脉冲5420KHz 控制CPLD发射20KHz连续脉冲(输入)055TWOIN 0.5μs，20KHz脉冲的发射出口(输出)56空57GND58VCC59GND60---63 空64GND65---72 RAM A0---RAM A7 SRAM地址线(输出)73VCC74---75 RAM D15---RAM D14SRAM数据线(输入出)76VCC77GND78---84 RAM D13---RAM D7SRAM数据线(输入出)85GND86---88 RAM D6---RAM D4 SRAM数据线(输入出)89CTCKJTAG引脚90---93 RAM D3---RAM D0 SRAM数据线(输入出)94GND95VCC96---103 RAM A8---RAM A15SRAM地址线(输出)104 CTDOJTAG引脚
105GND106--- 空107RAM CESRAM片选信号(输出)108RAM OESRAM使能信号(输出)109---113 DATA0---DATA4 与MSP430数据传输(输出)114GND115VCC116---122 DATA5---DATA11与MSP430数据传输(输出)123VCC124GND125---128 空129GND130VCC131---134 DATA12---DATA15 与MSP430数据传输(输出)135GND136REDO CPLD存SRAM完毕信号(输出)137REDI 读SRAM时钟信号(输入)138---143 空144VCC 3.3V上述键盘模块可以包括光标左移按键、光标右移按键、脉冲波传播速度增加按键、脉冲波传播速度减少按键、发送单个脉冲按键和发送连续脉冲按键，用以对上述中央处理单元发送中断命令，实现人机交互。其中发送单个脉冲按键，例如为发送0.5μs脉冲宽度的单脉冲按键，发送连续脉冲按键，例如为发送20KHz连续脉冲按键，另外还可以包括复位键和若干个备用按键，例如1-8个备用键，以备在功能扩展时使用。由于CPUMSP430F149的中断资源丰富，按键均可采用中断工作模式。本实施例的按键模块是单独做在一个较小的印制线路板(PCB)板上的，由排针和排线连至主板。如图9所示，当没有按下按键时，各按键引脚上为3.3V高电平，当按下某个按键时，该按键引脚上为低电平，按下光标左/右移动按键，脉冲波形显示出来之后，用户可以移动光标至反射脉冲波形起始处，MSP430F149会自动在显示模块上显示该测试结果信息的数据处理值，例如显示反射脉冲波形起始处与脉冲发射脉冲点之间距离的数据处理值。脉冲波传播速度增加/减少按键可以根据用户的需要设置电磁波在电缆中的传播速度，系统默认脉冲波传播速度值为200m/μs。当脉冲波传播速度改变时，显示的距离值也会随之相应变化。以上光标左/右移按键、脉冲波传播速度增加/减少按键等四个按键都有连续按键的功能，MSP430F149会自动检测按键是否一直处于按下状态，如果是的话，将连续执行按键子程序。这样大大方便了用户的使用。本系统，对所有的按键都进行了消抖动处理。
上述显示模块用以显示设置参数、测试结果信息及其数据处理值。所述显示设置参数，例如显示被测电缆的传播速度等参数，显示测试结果信息，例如显示采集到的反射波波形等信息，显示数据处理值，例如显示被测点与故障点之间的距离信息等。显示模块可采用液晶显示模块，例如，采用北京青云创新公司的LCM240128ZK型液晶，其显示内容240×128点阵。为与MSP430F149匹配，LCM240128ZK使用3.3V电源电压。工作在8位6800工作模式之下。LCM240128ZK内部附带字库，所以要显示字符或汉字的时候一般只要向特定寄存器输入该字符或汉字的编号即可。液晶使用时要首先调节如图10所示的滑动变阻器，使VDD与VO之间的电压差为18.5V，这样方可正常显示。上电时要对液晶进行复位，RST引脚上的低电平不能少于100ms，可由如图11里所示的电容来实现，图11所示为LCM240128ZK的接口连接原理图。上电后，MSP430F149首先要对LCM240128ZK进行初始化，即对特定的寄存器赋值。LCM240128ZK有两种显示方式，一种是字符型显示方式；另一种是点阵型显示方式。当要显示波形的时候，首先应把LCM240128ZK的显示方式改为点阵型显示方式。这种显示方式下，LCM240128ZK被分成240*128个点。如果想点亮某点，就向它对应的寄存器写1。
上述电源模块包括数字电路用工作电源和模拟电路用工作电源，这样相互分开可以避免干扰。这两部分电源都是由9V转换到5V，然后再由5V转换到3.3V，如图12所示，电源模块可采用LT1117-5和LT1117-3.3芯片及外围电路构成，它们最大可以提供800毫安的电流，满足本系统的需要。其中使用数字5V的器件有140MHz有源晶振和7406芯片；使用数字3.3V的器件有MSP430F149、LCM240128ZK、CY7C1021BV33和CPLD；使用模拟3.3V的器件有AD8369和MAX1198。
本发明的电缆故障定位方法，是在本发明系统的基础上通过对CPU模块和CPLD模块的编程来实现，例如通过对CPU MSP430F149的C程序编程和CPLD EPM3256的超高速集成电路硬件描述语言(very-high-speed integrated circuit hardware description language，简称VHDL)编程实现。如图13所示为CPU MSP430F149的主程序程序流程图，初始化是在程序最开始时根据需要对一些寄存器和端口进行设置。当CPU MSP430F149初始化和自检完毕后，进入低功耗状态，等待中断的发生。图14所示为CPU MSP430F149的主程序的中断程序流程图。CPUMSP430F149进入中断程序之后，先判断是哪个端口引发的中断，然后延时10ms后再判断一次，这样可以消除因抖动而引起的误判。CPUMSP430F149判断上述按键值，并进入相应键值处理程序，最后，清中断，退出中断程序，系统恢复低功耗模式。
CPLD EPM3256的VHDL编程采用自顶向下的设计模式。底层分为三个模块，最后由一个TOP顶层文件封装起来。EPM3256的VHDL程序底层分为三个模块第一个是分频模块，因为EPM3256以140MHz的频率接收数据之后，要以70MHz的频率发送给SRAM，所以要先进行2分频；第二个是数据接收存储模块，这个模块里当接受到检测命令后，先发送一个0.5μs脉冲宽度的单脉冲，同时对输入的数据进行缓存然后输出给SRAM；第三个是数据发送模块，这个模块把数据从SRAM里读出来然后发送给CPU MSP430F149。本系统的VHDL顶层模块end_top.vhdl由TOP文件实现。该文件将底层的三个模块封装起来，组成一个完整的模块。图15所示为CPLD模块一种较佳实施例流程图。
本发明系统在铁路现场进行了实际测试。测试对象为8条已知故障点位置的电缆，其中短路故障4条，断路故障4条。电缆型号为PTYA23，即聚乙烯绝缘综合护套钢带铠装信号电缆，该型号电缆波速度为201m/μs。两种故障的故障点距测试点都分别为83m，135m，400m，670m。测试时，对每根电缆测试五次，所得结果如表2所示。从测试结果来看，本系统基本达到了铁路现场的要求。
表2测试结果比较
本发明由于采用“CPU+高速CPLD”的控制模式，既解决了CPU的处理速度问题，又有效的减少了外围芯片的数量，提高了系统的可靠性。本发明采用新型的高速AD转换芯片，代替了以前用多个AD转换芯片并联的方式来提高采集频率的方法，大大提高了系统的稳定度。使用本发明只要在电缆一端操作即可，故障测试的智能化程度高，只要受过基本培训的人员都能够顺利找出故障点。系统采用低功耗设计，仪器由电池供电，满足了野外工作便携的要求。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，但并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种电缆故障定位系统，其特征是包括下述部分信号发送模块用以驱动由中央处理单元控制大规模可编程逻辑器件产生至少两种频率的发射脉冲、并将该发射脉冲发射到被测电缆上；信号采集模块用以采集被测电缆上的反射脉冲，并将该反射脉冲的模拟信号转换为数字信号；数据存储模块用以存储上述通过大规模可编程逻辑器件控制的信号采集模块采集、并经CPLD缓存后的数据；中央处理单元用以通过大规模可编程逻辑器件实现对上述信号发送模块、信号采集模块以及数据存储模块的控制以及数据的处理；大规模可编程逻辑器件用以实现上述中央处理单元对上述信号发送模块、信号采集模块以及数据存储模块的控制；键盘模块用以输入命令，实现人机交互；显示模块用以显示设置参数、测试结果信息及其数据处理值；电源模块用以提供系统工作电源。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征是所述信号采集模块是由数控放大器和模数转换器构成。
3.根据权利要求2所述的定位系统，其特征是所述键盘模块包括发送单个发射脉冲按键、光标左移按键及光标右移按键。
4.根据权利要求3所述的定位系统，其特征是所述键盘模块还包括脉冲波传播速度增加按键及脉冲波传播速度减少按键。
5.根据权利要求4所述的定位系统，其特征是所述键盘模块还包括发送连续脉冲按键。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的定位系统，其特征是所述电源模块包括数字电路用电源模块和模拟电路用电源模块。
7.一种电缆故障定位方法，其特征是至少包括下列步骤步骤1.系统初始化和自检，然后进入低功耗模式，等待进入中断程序；步骤2.开始测试时，按下键盘模块按键，系统退出低功耗模式进入中断程序，判断上述按键值，进入相应按键处理程序，所述相应按键处理程序包括发送发射脉冲按键的步骤和光标左移按键及光标右移按键的步骤；步骤3.当按键值为发送发射脉冲按键，进入发送发射脉冲按键程序，它进一步包括步骤31中央处理单元控制大规模可编程逻辑器件产生单个发射脉冲、并将该发射脉冲通过信号发送模块发送到被测电缆上；步骤32.信号采集模块采集被测电缆上的反射脉冲，并将该反射脉冲的模拟信号转换为数字信号，由大规模可编程逻辑器件缓存后存储到数据存储模块，直至数据存储完毕；步骤33.大规模可编程逻辑器件向中央处理单元反馈上述采集、存储数据完毕的信号，中央处理单元通过大规模可编程逻辑器件分批读入上述数据；步骤34.中央处理单元对读入数据进行数据处理，判断故障点的位置，并且在显示模块上显示测试结果信息；步骤35.清中断，退出中断程序，系统恢复低功耗模式；步骤4，按下光标左移按键或按下光标右移按键，判断按键值并进入光标左移按键及光标右移按键的步骤，使得显示模块显示上述测试结果信息的数据处理值。
8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征是上述发送发射脉冲键的程序还包括中央处理单元控制大规模可编程逻辑器件产生连续发射脉冲、并将该连续发射脉冲通过信号发送模块发送到被测电缆芯线上的步骤。
9.根据权利要求7或8所述的定位方法，其特征是上述相应按键处理程序还包括脉冲波传播速度增加按键/脉冲波传播速度减少按键的步骤，用以根据用户需要设置参数。
10.根据权利要求7至9中任一权利要求所述的定位方法，其特征是上述中断程序还包括消除按键抖动步骤。
全文摘要
本发明涉及一种用于电缆故障定位的系统及其方法，本发明系统由信号发送模块、信号采集模块、数据存储模块、CPU模块、CPLD模块、键盘模块、显示模块及电源模块等部分组成。本发明方法是在本发明系统的基础上通过对CPU模块和CPLD模块的编程来实现。本发明具有携带、使用方便，功耗低，检测精确度高及智能化程度高等优点，特别适合户外工作的要求。
文档编号G01R31/08GK1818691SQ20051011772
公开日2006年8月16日 申请日期2005年11月7日 优先权日2005年11月7日
发明者李金平, 颜铤, 周晓龙 申请人:北京联合大学