安防監(jiān)控調測儀的中斷點檢測功能設計

引言
調像儀又稱安防監(jiān)控調測儀，是一款用于對監(jiān)控系統(tǒng)進行測試的儀器。在監(jiān)控項目現(xiàn)場施工及維護過程中，經(jīng)常需要對攝像設備的姿態(tài)、通信線路、電源等進行測試，使用該款儀器可減少日常工作量，提高工作效率。
在現(xiàn)場的安裝及維護過程中，經(jīng)常出現(xiàn)同軸線纜斷路的現(xiàn)象，如外力拉斷、老鼠咬斷等，導致圖像無法傳輸。而線纜多是隱藏在天花板內(nèi)、地下、墻壁管線內(nèi)等不容易檢測的地方，這就對儀器提出增加斷線檢測功能的需求。通過在線纜的一端測試，可直接測量出線纜的長度(即斷點的位置)，從而幫助施工人員快速確認故障位置，及時維修。

1 檢測原理
根據(jù)TDR理論，在同軸線纜的一端發(fā)送低壓脈沖，當終端負載阻抗與線纜特征阻抗相等時，發(fā)射脈沖被負載完全吸收，不產(chǎn)生反射波。如果線纜終端負載阻抗與線纜特性阻抗不等，則產(chǎn)生回波反射。其反射系數(shù)定義為反射波幅度U反射與入射波幅度U入射的比值：

式中：ZL為線纜的負載阻抗；z0為線纜的特征阻抗。
由式(1)可以看出：
①當負載阻抗與傳輸線阻抗匹配時，即ZL=Z0，ρ=0，入射波被負載完全吸收；
②當負載阻抗為無窮大(開路)時，即ZL=∞，ρ=+1，發(fā)射波與入射波幅值相同，極性相同；
③當負載阻抗為無窮小(短路)時，即ZL=0，ρ=-1，發(fā)射波與入射波幅值相同，極性相反。
在實際測試中由于脈沖的發(fā)送和接收在同一端，所以要避免入射波后沿與反射波前沿在此處疊加；同時，為了降低最短測試長度，要選用較窄脈寬的脈沖。當測試線纜長度增加時，由于存在傳輸線損耗，所以脈沖的寬度也應適當增加。脈沖寬度與被測線纜的長度可通過式(2)推算：

式中：L代表測試線纜的長度；v代表脈沖在線纜中的傳輸速度；t代表脈沖上升沿在傳輸線中的往返時間。
脈沖在同軸線中的傳輸速度不同于光速，與線的種類有關，例如在SYV75-5-2同軸線中的傳輸速度約為200m／μs。由于脈沖的發(fā)送和接收在同一端，需避免反射波與入射波疊加，應保證測試脈沖的脈寬小于脈沖上升沿在被測線纜中傳輸?shù)耐禃r間。若測量最短長度為5m的同軸線，則脈寬：


2 設計實現(xiàn)
根據(jù)上述原理設計斷點檢測功能，其原理框圖如圖1所示。

單片機負責LCD驅動、發(fā)送脈沖寬度設置、測量結果處理、按鍵掃描等工作；LCD顯示部分負責測試結果的顯示；脈沖發(fā)生模塊用于產(chǎn)生低壓窄脈沖，其脈寬可調；發(fā)送調理電路負責將脈沖信號放大，接收調理電路用于將脈沖信號轉換成CPLD可以接收的電壓范圍(0～3．3 V)；計數(shù)模塊用于記錄入射脈沖與反射脈沖的時間間隔。