专利名称：一种多芯通信电缆综合测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及电缆的测试装置，尤其涉及一种可同时对远距离多芯通信电缆两端逐一定位和标识并检测电缆故障类型和故障定点的多芯通信电缆综合测试仪。
背景技术：
在各种与通信电缆相关的连接、检修工程中，施工、维护人员在安装维修电缆过程 时，经常遇到的由于导线数目较多且无法区分造成的难题，同时确定电缆故障的类型和发 生故障距离也加大施工、检修的工作量，减缓工作进度，浪费大量人力物力。目前国内相关 产品主要局限于故障点检测部分，尚无厂家研制和生产此类综合测试仪器，国内市场销售 的此类产品都是从国外进口，价格十分昂贵，其中德国BEHA公司研制生产的型号为9016 的此类产品市场售价在592美元，此产品主要采用电阻分压的原理，其缺点是电阻值容易 受到外界条件和电缆长度的影响，从而影响测量的准确性，抗干扰性差。另外，由于分压的 信号是直流信号，很难在功能上进行扩展，并且在使用中，必须引入一条导电良好的参考地 线，这使得在长距离的电缆检测和维修中，造成了不必要的麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种能在无公共的回路以及两端电缆线序未知的情况下，进 行电路测量和完成线序标识，并进行电缆故障点的确定，解决了盲区问题和采样率问题，成 本低廉的多芯通信电缆综合测试仪，它解决了现有技术的上述技术缺点。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的多芯通信电缆综合测试 仪，包括线序测试信号发送器和主机，其特征在于所述线序测试信号发送器包含编码CPU 和与编码CPU相连并受编码CPU控制的编码发送电路；所述主机包含解码CPU、编码接收电 路、故障点测距信号发射/接收电路、显示器和键盘，所述编码接收电路、故障点测距信号 发射/接收电路、显示器和键盘分别与解码CPU相连，所述编码接收电路采用低速AD芯片， 所述编码接收电路和所述编码发送电路都设有光耦与待测电缆隔离。作为优选，所述线序测试信号发送器的外围接口为16位电缆夹具，所述16位电缆 夹具上分别标注了线序号码。作为优选，所述主机外围接口设有16位电缆夹具和故障点测距信号发送/接收夹 具，所述16位电缆夹具上分别标注了线序号码。作为优选，所述编码接收电路和所述编码发送电路都通过光耦与相对应的16位 电缆夹具相连接。本发明还提供一种检测电缆故障的方法，它采用所述的多芯通信电缆综合测试仪 对电缆进行检测，当进行电缆线序编号时，将编码发送电路连在多根电缆的一端，编码接收 电路连接在电缆的另一端，由编码CPU产生一个带序号的编码信号，编码发送电路通过电 缆发送这个带序号的编码信号，编码接收电路接收此带序号的信号并通过解码CPU进行解 码，可对多根电缆进行线序标识；当进行电缆故障类型检测及故障点定位时，将故障点测距信号发射/接收电路连接在电缆的测试起点，故障点测距信号发射/接收电路产生一个电 压脉冲信号，通过电缆发出，如此脉冲信号没有反射回，则此电缆完好；如此脉冲信号反射 回，则经过低速AD芯片转换成数字信号，通过解码CPU分析并与原电压脉冲信号相对比，当 反射回的电压脉冲信号波形变形，并伴随杂波，则此电缆有断线点；当反射回的电压脉冲信 号波形相位相反，则此电缆出现混线点；同时可测得此电压脉冲信号发射与反射的时间差。 其中，测定的时间差与电压脉冲信号的传输速度相乘可得电压脉冲信号的传输距 离，即故障点到电压脉冲信号发射点距离的两倍，由此可对故障点定位。综上所述，本发明具有以下有益效果1、本发明采用了软件模拟接地而无需使用参考地线的电缆分线器，可测试更大长 度的电缆；2、本发明采用低速A/D芯片，元件少，因此价格便宜；3、本发明采用光耦隔离，其测试可靠性高，具有良好的抗干扰性；4、本发明结构简单，组成部件少，体积小，便携，操作简单方便，易于现场使用；5、本发明通过带序号编码信号的编码检测可以检测电缆短路，开路故障；6、本发明电压脉冲信号的波形监测分析可探测故障点距离。
图1是本发明系统硬件结构框图；图2是有限长传输线模型；图3是断线时的理论反射波形；图4是混线时的理论反射波形；图5是正常情况时的理论反射波形；图6是本发明的外观图；图7是线序测试信号发送器的电路原理图；图8是主机的电路原理图。
具体实施例方式以下结合附图对发明作进一步详细说明。实施例1 —种电缆综合测试仪，它的硬件主要有两部分线序测试信号发送器7和主机11， 其中线序测试信号发送器包含编码CPU8和与编码CPU8相连并受编码CPU8控制的编码发 送电路9，主机11包含解码CPU3、编码接收电路5、故障点测距信号发射/接收电路1、显示 器2和键盘4等几个部分，所述编码接收电路5、故障点测距信号发射/接收电路1、显示器 2和键盘4分别与解码CPU3相连，并受解码CPU3控制，所述编码接收电路5采用低速AD芯 片14，所述编码发送电路9和所述编码接收电路5都设有光耦15与待测电缆6隔离。线序测试信号发送器7的外围接口为16位的电缆夹具12，在电缆夹具12上已经 分别标注了线序号码，以供在测试完成后通过两端数据的匹配确定电缆配对结果。 主机11上同样提供了 16位的电缆夹具12，可以一次性完成16根电缆的线序测 试，提高测试的效率。测试开始前，接通线序测试信号发送器7和主机11上的电源，选择键盘4上“线序配对”按键，即可在规定的时间内完成线序测试工作。测试完成后的数据将直 接在显示器2上显示，通过对测试数据的匹配即可知道对应的是第几号电缆，同时还可以 知道断线和混线的具体情况。在得到断线和混线的条件下，把被测电缆6的故障电缆线再 连接到主机11的故障点测距信号发送/接收夹具13上，通过选择键盘4上“故障点测距” 按键，即可完成自动的故障点测距功能，同样可以在显示器2上描述测试的结果。通过选择键盘4上的“向上”和“向下”按键，可以对测试过的数据进行重新显示， 以利于数据回放。本发明的工作原理是当需要进行电路测量和完成线序标识或电缆故障类型诊断 时，由编码CPU8产生线序检测编码信号，通过编码发送电路向第一路电缆发送编码信号， 其余(n-1)路全部置低电平，即实现系统内部接地功能；依次类推，系统的编码发送电路将 依次产生并发送一路编码信号，而其他路为公共地线回路。在编码接收电路判断接收到的 编码信号并进行解码得到线序数据，最终在显示器上描述测试得到的线路排列结果及故障 类型结果，可诊断得电缆的断线，混线两种经常性故障。当需对电缆故障点进行测距和定点时，根据传输线理论可建立有限长传输线模型，如图2所示，其波动方程如下所示，<formula>formula see original document page 5</formula>
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式中L0、M12、M21、...分别为自感和互感，RO为等效电阻，il、i2、...为电流。由 上述数学模型可得到理论反射脉冲波形，如图3、4、5中的电缆16、测试起点17、断线点18、 混线点19，由此可得，通过向电缆一端输入电压脉冲，该脉冲沿电缆传播，传播速度与光速 为同一级别，当遇到阻抗不匹配，如断线点，混线点时，脉冲产生反射，利用仪器记录反射信 号回到测量点时的波形，分析波形发射脉冲与反射脉冲的时间差τ，脉冲在电缆中的波速 度V，可以得到阻抗不匹配点，即故障点，距离L = VXT /2，并且通过对反射波形的分析也 可以得到电缆的故障特性。通过前期电路设计和实验论证，添加盲区抑制电路，隔离发射信号，使其不进入接 收电路，反射脉冲正常进入接收电路，实现盲区抑制，有效的解决盲区问题，即在一个脉冲 的时间内发射脉冲与反射脉冲重叠，无法区分，不能测出故障点的距离，出现测试盲区的问题。利用时域反射法检测电缆需要精确测量发射脉冲与反射脉冲的时间差，因此对采 样率的要求很高，而采样率的提高在改善测量精度的同时，会极大的提高对A/D的性能要 求，从而极大的提高了整个系统的成本。实时采样遵循奈奎斯特定律，通常是等时间间隔 的，它的最高采样频率是奈奎斯特极限频率。本发明利用等效采样的方法，等效采样是指对 一个信号多个周期连续采样来重构一个信号波形，采样系统能以扩展的方式复现频率，大 大超过奈奎斯特极限频率的信号波形。在高采样频率的测试仪表中，达到同样的采样频率， 相比于直接应用高速AD芯片直接采样，用低速AD芯片14实现能大大降低整个系统的成 本。
由编码CPU8产生线序检测编码信号，通过编码发送电路9使第一路发送编码信号，其余(n-1)路全部置低电平即共地回路。也就是用软件方式解决了在无公共地回路以 及两端电缆线序未知的情况下，进行电路测量，完成线序标识的任务。
权利要求
一种多芯通信电缆综合测试仪，包括线序测试信号发送器(7)和主机(11)，其特征在于所述线序测试信号发送器(7)包含编码CPU(8)和与编码CPU(8)相连并受编码CPU(8)控制的编码发送电路(9)；所述主机(11)包含解码CPU(3)、编码接收电路(5)、故障点测距信号发射/接收电路(1)、显示器(2)和键盘(4)，所述编码接收电路(5)、故障点测距信号发射/接收电路(1)、显示器(2)和键盘(4)分别与解码CPU(3)相连，所述编码接收电路(5)采用低速AD芯片(14)，所述编码接收电路(5)和所述编码发送电路(9)都设有光耦(15)与待测电缆(6)隔离。
2.根据权利要求1所述多芯通信电缆综合测试仪，其特征在于所述线序测试信号发 送器的外围接口为16位电缆夹具(12)，所述16位电缆夹具(12)上分别标注了线序号码。
3.根据权利要求1所述多芯通信电缆综合测试仪，其特征在于所述主机外围接口设 有16位电缆夹具(12)和故障点测距信号发送/接收夹具(13)，所述16位电缆夹具(12) 上分别标注了线序号码。
4.根据权利要求1所述多芯通信电缆综合测试仪，其特征在于所述编码接收电路和 所述编码发送电路都通过光耦(15)与相对应的16位电缆夹具(12)相连接。
5. 一种多芯通信电缆综合测试的方法，它采用如权利要求1所述的多芯通信电缆综合 测试仪对电缆进行检测，当进行电缆线序编号时，将编码发送电路(9)连在多根电缆的一 端，编码接收电路(5)连接在电缆的另一端，由编码CPU(S)产生一个带序号的编码信号， 编码发送电路(9)通过电缆发送这个带序号的编码信号，编码接收电路(5)接收此带序号 的信号并通过解码CPU(3)进行解码，可对多根电缆进行线序标识；当进行电缆故障类型检 测及故障点定位时，将故障点测距信号发射/接收电路(1)连接在电缆(16)的测试起点 (17)，故障点测距信号发射/接收电路(1)产生一个电压脉冲信号，通过电缆(16)发出， 如此脉冲信号没有反射回，则此电缆(16)完好；如此脉冲信号反射回，则经过低速AD芯片 (14)转换成数字信号，通过解码CPU(3)分析并与原电压脉冲信号相对比，当反射回的电压 脉冲信号波形变形，并伴随杂波，则此电缆(16)有断线点(18)；当反射回的电压脉冲信号 波形相位相反，则此电缆(16)出现混线点(19)；同时可测得此电压脉冲信号发射与反射的 时间差。
全文摘要
多芯通信电缆综合测试仪，包括线序测试信号发送器和主机，其特征在于所述线序测试信号发送器包含编码CPU和与编码CPU相连并受编码CPU控制的编码发送电路；所述主机包含解码CPU、编码接收电路、故障点测距信号发射/接收电路、显示器和键盘，所述编码接收电路、故障点测距信号发射/接收电路、显示器和键盘分别与解码CPU相连，所述编码接收电路采用低速AD芯片，所述编码接收电路和所述编码发送电路都设有光耦与待测电缆隔离。本发明结构简单，成本低廉，可靠性高，抗干扰强，可测电缆长度长，适用于各种电缆相关的连接、检修工程。
文档编号G01R31/11GK101799513SQ20091015416
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月7日 优先权日2009年11月7日
发明者周志青, 姚晴洲 申请人:姚晴洲;周志青