一种多功能线缆故障检测仪的制作方法

1.本实用新型涉及线缆检测技术领域，尤其涉及一种多功能线缆故障检测仪。


背景技术：

2.随着信息化技术的发展，各种民用与军用信息化装备称出不穷。在装备系统中，设备的控制和设备之间的通信绝大部分使用有线通信的方式。由于装备使用场景复杂，环境因素和人为误操作等诸多原因都可能会造成装备无法正常。
3.为了排除装备的问题对通信系统进行维护，需要用最快的方式来判断是通信链路的故障或是设备的问题，并且专用设备出现的问题较专业，排查周期久，排查通信线缆的问题成为了目前能够做的最优选择。然而通信线缆包括多种类型线缆，如光纤、网线、电话线、航空插口线缆等，现有技术中并未设计相应的综合线缆检测系统，因此，亟需需要设计一种高效、便捷、测试功能齐全的线缆通信故障检测仪。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中线缆检测设备测试功能不全的问题，提供了一种多功能线缆故障检测仪。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多功能线缆故障检测仪，系统检测端和集控端，检测端输出端与集控端连接；所述检测端包括综合线缆检测单元和光纤检测单元，所述综合线缆检测单元包括航空插口线缆检测子单元、网线检测子单元和电话线检测子单元。
6.在一示例中，所述综合线缆检测单元包括电源滤波电路模块、第二控制模块和第一电源电路模块，第一电源电路模块输出端与电源滤波电路模块一端连接，电源滤波电路模块另一端与待检测综合线缆一端连接，待检测综合线缆另一端与第二控制模块连接。
7.在一示例中，所述电源滤波电路模块包括第七电阻、第十四电容、第二十一电容和第十九电容，第七电阻顺次与第十四电容、第二十一电容、第十九电容一端连接，第十四电容、第二十一电容和第十九电容另一端均接地。
8.在一示例中，所述第二控制模块为单片机、fpga、arm控制器、plc中任意一种。
9.在一示例中，所述光纤检测单元具体为光时域反射仪模块。
10.在一示例中，所述光时域反射仪模块包括第三控制子模块、激光发生子模块、光电转换子模块和显示子模块，所述激光发生子模块、光电转换子模块、显示子模块均与第三控制子模块连接，且激光发生子模块、光电转换子模块均与待测光纤一端连接。
11.在一示例中，所述集控端具体为集成控制单元，第二控制模块、第三控制子模块与集成控制单元双向连接。
12.在一示例中，所述检测仪还包括选择单元，所述选择单元输出端与集成控制单元连接。
13.在一示例中，所述检测仪还包括主控单元，所述主控单元与集成控制单元双向连
接。
14.在一示例中，所述检测仪还包括显示单元，所述显示单元与主控单元输出端连接。
15.需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
16.与现有技术相比，本实用新型有益效果是：
17.本实用新型检测仪集成有综合线缆检测单元和光纤检测单元，能够对66芯航空插口线缆、8芯网线、4芯电话线进行通断测试，还可对光纤长度、接头衰减进行测试，并对光纤故障进行定位，测试功能齐全，便捷且高效，能够大大减小装备系统维修过程中的时间开销。
附图说明
18.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
19.图1为本实用新型一示例中的系统框图；
20.图2为本实用新型一示例中的第一电源电路模块、电源滤波电路模块电路原理图；
21.图3为本实用新型一示例中的第二控制模块电路原理图；
22.图4为本实用新型一示例中的usb转串口电路原理图；
23.图5为本实用新型一示例中的检测仪系统框图；
24.图6为本实用新型一示例中的频率合成模块电路原理图；
25.图7为本实用新型一示例中的包络检波模块电路原理图；
26.图8为本实用新型一示例中的数模转换模块电路原理图。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.如图1所示，在实施例1中，一种多功能线缆故障检测仪，具体包括检测端和集控端，检测端输出端与集控端连接；检测端包括综合线缆检测单元和光纤检测单元，综合线缆检测单元包括航空插口线缆检测子单元、网线检测子单元和电话线检测子单元，通过集成用于对航空插口线缆、网线、电话线和光纤进行检测的检测端，能够对多种线缆进行检测，检测端将检测信息反馈至集控端，集控端根据检测信息判断当前待检测线缆是否出现故障，进而大大减小装备系统维修过程中的时间开销。需要说明的是，上述检测信息的反馈以及根据检测信息作出的故障判断并不属于本技术的技术改进点，且通过控制单元对数据进行处理判断属于本领域技术人员的公知常识，不在本实用新型保护的范围之内。
32.在一示例中，综合线缆检测单元包括电源滤波电路模块、第二控制模块和第一电源电路模块，第一电源电路模块输出端与电源滤波电路模块一端连接，电源滤波电路模块另一端与待检测综合线缆一端连接，待检测综合线缆另一端与第二控制模块连接。具体地，本实用新型中待测综合线缆即为航空插口线缆、网线(rj45线缆)和电话线(rj11线缆)，通过替换电源滤波电路模块另一端连接的待检测综合线缆即可实现对应线缆的检测，即当电源滤波电路模块另一端与航空插口线缆连接时，构成航空插口线缆检测子单元；当电源滤波电路模块另一端与网线连接时，构成网线检测子单元；当电源滤波电路模块另一端与电话线连接时，构成电话线缆检测子单元。第一电源电路模块输出的直流电压经线芯电平检测电路统一拉高至测试电平，测试电平输入至待检测综合线缆，由于待测综合线缆另一端与第二控制模块的i/o端口连接，第二控制模块通过轮询各个i/o端口电平，进而判断各i/o端对应线芯的通断情况，进而快速定位处于故障状态的线缆。
33.在一示例中，如图2
‑
图3所示，第一电源电路模块具体采用稳压芯片ax6607ba，该稳压芯片ax6607ba的输入端接入5v直流电压并输出3.8v直流电压。进一步地，电源滤波电路模块用于滤除3.8v直流电压中的杂波，保证测试的准确性，具体包括第七电阻r7、第十四电容c14、第二十一电容c21和第十九电容c19，第七电阻r7为0r用于保护后端电路，这是因为在电路板上电后，需要测试稳压芯片ax6607ba输出电压是否为3.8v，若为3.8v，再焊接第七电阻r7引入电源滤波电路模块等，以此有效防止稳压芯片ax6607ba输出电压大于3.8v对后端器件造成的损坏。具体地，稳压芯片ax6607ba输出的3.8v直流电压与第七电阻r7一端连接，第七电阻r7另一端顺次与第十四电容c14、第二十一电容c21、第十九电容c19一端连接，第十四电容c14、第二十一电容c21和第十九电容c19另一端均接地，且第十九电容远离接地的一端连接有多个接线端子(cc1—cc8)，待检测综合线缆中各线芯插接至接线端子上，进而将三类线缆接口(待测综合线缆接口)的测试端统一拉高至3.8v电平作为测试电平，且接线端子另一端(待测综合线缆接口另一端)均与第二控制器的i/o端(gpio引脚)连接，测试过程中仅需将需要进行测试的待测综合线缆插入接线端子，即可实现待测综合线缆的通断测试，即第二控制模块轮询各gpio引脚电平时，若检测到引脚电平为3.8v，则判定该引脚对应线芯为通路，反之则为断线或劣质线芯。通过引入接线端子，以适应66芯航空插口线缆中各线芯通断测试、8芯网线中各线芯通断测试以及4芯电话线中各线芯通断测试。
34.在一示例中，第二控制模块包括两单片机stm32f103v8t6，成本低且数据处理能力强，具有多个i/o接口，能够同时对多根待测综合线缆进行测试。进一步地，第二制模块与集
控端双向通信连接，如图4所示，第二控制模块经usb转串口芯片与集控端(集成控制单元)连接，即两个单片机stm32f103v8t6的pa9引脚、pa10引脚均分别与usb转串口芯片ch340c的tx引脚、rx引脚连接，usb转串口芯片ch340c的ud+引脚、ud
‑
引脚连接至usb总线，usb总线另一端连接至集控端的usb接口实现双向数据通信，以将故障判断结果传输至集控端，集控端进行统一的调度管理。
35.在一示例中，光纤检测单元具体为光时域反射仪模块，用于测量光纤的衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及获取光纤沿长度的损耗分布情况，本实用新型具体采用的是光时域反射仪otdr tfn。
36.在一示例中，光时域反射仪模块包括第三控制子模块、激光发生子模块、光电转换子模块和显示子模块，激光发生子模块、光电转换子模块、显示子模块均与第三控制子模块连接，且激光发生子模块、光电转换子模块均与待测光纤一端连接。具体地，激光发生子模块用于产生一定波长基准测试激光，基准测试激光经y型光纤a端输入至待测试光纤，进入待测试光纤的基准测试激光经y型光纤b端收集，并经y型光纤c端送入至光电转换子模块，光电转换子模块将反射回的测试激光进行光电转换并传输至第三控制子模块，第三控制子模块具体为双向连接的单片机和第二工控机，工控机进一步将测试激光电信号进行分析，进而确定测量光纤的衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，并确定光纤故障定位点，如光纤断裂点，并将上述测试结果传输至显示子模块进行显示。更进一步地，第二工控机与集控端(集成控制单元)双向通信连接，如通过usb数据线连接，进而将光时域反射模块的检测的光纤测试结果反馈至集控端，通过集控端进行统一的调度管理。其中，测试结果具体为测量光纤的衰减、接头损耗以及光纤沿长度的损耗分布情况，以及光纤故障定位点信息。
37.在一示例中，如图5所示，检测端还包括射频线缆检测单元，射频线缆检测单元包括频率合成模块、包络检波模块、信号调理模块和第一控制模块，频率合成模块输出端与待检测线缆一端连接，待检测线缆另一端与包络检波模块输入端连接，包络检波模块输出端经信号调理模块与第一控制模块连接。具体地，频率合成模块用于生成一定频率的基准测试频率并经sma接口输入至待测射频线缆，该基准测试频率从待测射频线缆另一端输出并经sma接口输入至包络检波模块，包络检波模块将通过待测射频线缆进行传输后的测试频率转换为直流电压信号，该直流电压信号经过信号调理模块预处理后输入至第一控制模块，第一控制模块对该进行预处理后的直流电压信号进行处理进而判断当前待测射频线缆是否出现故障。
38.进一步地，第一控制模块还能够进一步判断当前待测射频线缆的传输损耗。具体地，传输损耗的判断根据待测线缆中输出测试频率的幅度与基准测试频率的幅度之比即幅频特性进行判断。为进一步保证传输损耗判断的准确性，需在上述计算过程中引入理想传输损耗，若实测传输损耗在理想传输损耗
±
3db以内，则判定为待测射频线缆可以正常使用，反之，该待测射频线缆不能正常使用。
39.进一步地，信号调理模块具体为数模转换模块，包络检波模块输出端经数模转换模块与第一控制模块连接。具体地，数模转换模块用于将包络检波模块输出的直流电压信号(模拟信号)转换为第一控制模块能够识别的数字信号。
40.在一示例中，第一控制模块为单片机stm32f103rct6，成本低，具有多个i/o接口，
且数据处理能力强。进一步地，第一控制模块与集控端双向通信连接，如通过rs232串口进行通信，以将故障判断结果传输至集控端，集控端进行统一的调度管理。更为具体地，集控端即集成控制单元具体为第一工控机，数据处理能力强，作为本实用新型多功能通信故障检测仪的中央控制端。
41.在一示例中，如图6(a)
‑
(e)所示，频率合成模块包括频率合成器、环路滤波器和基准源，环路滤波器、基准源均与频率合成器连接。具体地，如图6(a)所示，基准源为频率合成器提供基准频率，基准源即恒温晶振y1，恒温晶振y1输出100mhz输入至频率合成器adf4371的refp引脚、refn引脚(refp引脚、refn引脚为互补基准频率输入引脚)使频率合成器开始工作，如图6(c)所示，频率合成器adf4371的rf8p引脚、rf8n引脚输出基准测试频率，同理，图6(b)、图6(d)中的倍频输出引脚rf16p引脚、rf16n引脚、rf32p引脚、rf32n引脚输出的频率均可作为基准测试频率，其中rf16p引脚、rf16n引脚共同输出2倍频基准测试频率，f32p引脚、rf32n引脚共同输出4倍频基准测试频率。进一步地，为抑制频率合成器产生的杂波对其输出的波形进一步进行优化，引入了环路滤波器如图6(e)所示，频率合成器adf4371的cpout引脚与环路滤波器一端(in接线端)连接，频率合成器adf4371的vtune引脚与环路滤波器另一端(vtune接线端)连接，以将环路滤波器输出的控制电压引入至频率合成器，对杂波信号进行抑制。
42.在一示例中，频率合成模块输出频率范围为62.5mhz
‑
32ghz，基准测试频率范围广，能够适应多种测试环境，抗干扰能力强。
43.在一示例中，包络检波模块为基于包络检波器adl6010的包络检波模块。具体地，如图7所示，包络检波模块adl6010的rfin引脚与待测射频线缆经sma接口连接，包络检波模块adl6010的vout引脚与数模转换模块的输入端连接，实现了待测线缆中测试频率的滤波优化与信号转换处理。
44.在一示例中，数模转换模块为基于数模信号转换器ad9220的数模转换模块。具体地，如图8(a)
‑
8(b)所示，数模转换器ad9220的vina引脚(p1接口)、vinb引脚(p5接口)与包络检波模块adl6010的vout输出引脚连接，数模转换器将包络检波模块adl6010输出的直流电压信号进行模数转换后依次经其输出引脚(bit11引脚
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bit2引脚)、排阻(r1
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r6)将数字信号输入至第一控制器。
45.在一示例中，检测仪还包括选择单元，选择单元输出端与集成控制单元连接，用于选择检测仪的检测模式(测试模式)，即用于射频线缆或航空插口线缆或rj45线缆或rj11线缆或光纤的检测(测试)。具体地，选择单元为按键或触摸屏，本实施中具体为触摸屏hd disclb 7inch，利于灵活、直观地选择检测模式。
46.在一示例中，检测仪还包括主控单元，主控单元与集成控制单元双向连接，以使主控单元获取集成控制单元的测试结果(射频线缆、航空插口线缆、rj45线缆、rj11线缆、光纤的检测结果)。具体地，主控单元具体为第三工控机，第三工控机与第二工控机双向通信连接，作为一优选项，第三工控机与第二工控机经无线通信模块如蓝牙模块、wifi模块、4g模块、5g模块、窄带物联网模块等进行通信连接，实现测试结果的远程传输，即主控单元作为远程端对本实用新型多功能通信故障检测仪的远程检测端。
47.在一示例中，检测仪还包括显示单元，显示单元与主控单元输出端连接。显示单元具体为显示屏，作为一选项，可以为触摸屏hd disclb 7inch，用于在远程检测端直观、清楚
显示测试结果。
48.在一示例中，检测仪还包括报警单元，集控端和/或主控单元对应设有第四单片机控制器(第四单片机控制器与第一功控机双向通信连接和/或第四单片机控制器与第三功控机双向通信连接)，报警单元与第四单片机控制器输出端连接，用于在检测到待测线缆出现故障时报警用。该报警单元为蜂鸣器或led灯或语音报警模块，优选为语音报警模块，语音报警模块的数据接收引脚与第四单片机控制器的i/o端连接。
49.在一示例中，检测仪还包括存储单元，存储单元与第一工控机输出端和/或第三工控机连接，用于存储各类测试数据，为各线缆的测试提供真实的测试依据。
50.以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。