安防監(jiān)控調(diào)測(cè)儀的中斷點(diǎn)檢測(cè)功能設(shè)計(jì)

引言
調(diào)像儀又稱安防監(jiān)控調(diào)測(cè)儀，是一款用于對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的儀器。在監(jiān)控項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工及維護(hù)過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)攝像設(shè)備的姿態(tài)、通信線路、電源等進(jìn)行測(cè)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(chǎng)的安裝及維護(hù)過(guò)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(dǎo)致圖像無(wú)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(cè)的地方，這就對(duì)儀器提出增加斷線檢測(cè)功能的需求。通過(guò)在線纜的一端測(cè)試，可直接測(cè)量出線纜的長(zhǎng)度(即斷點(diǎn)的位置)，從而幫助施工人員快速確認(rèn)故障位置，及時(shí)維修。

1 檢測(cè)原理
根據(jù)TDR理論，在同軸線纜的一端發(fā)送低壓脈沖，當(dāng)終端負(fù)載阻抗與線纜特征阻抗相等時(shí)，發(fā)射脈沖被負(fù)載完全吸收，不產(chǎn)生反射波。如果線纜終端負(fù)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(fù)載阻抗；z0為線纜的特征阻抗。
由式(1)可以看出：
①當(dāng)負(fù)載阻抗與傳輸線阻抗匹配時(shí)，即ZL=Z0，ρ=0，入射波被負(fù)載完全吸收；
②當(dāng)負(fù)載阻抗為無(wú)窮大(開路)時(shí)，即ZL=∞，ρ=+1，發(fā)射波與入射波幅值相同，極性相同；
③當(dāng)負(fù)載阻抗為無(wú)窮小(短路)時(shí)，即ZL=0，ρ=-1，發(fā)射波與入射波幅值相同，極性相反。
在實(shí)際測(cè)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(shí)，為了降低最短測(cè)試長(zhǎng)度，要選用較窄脈寬的脈沖。當(dāng)測(cè)試線纜長(zhǎng)度增加時(shí)，由于存在傳輸線損耗，所以脈沖的寬度也應(yīng)適當(dāng)增加。脈沖寬度與被測(cè)線纜的長(zhǎng)度可通過(guò)式(2)推算：

式中：L代表測(cè)試線纜的長(zhǎng)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(shí)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(guān)，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(yīng)保證測(cè)試脈沖的脈寬小于脈沖上升沿在被測(cè)線纜中傳輸?shù)耐禃r(shí)間。若測(cè)量最短長(zhǎng)度為5m的同軸線，則脈寬：


2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
根據(jù)上述原理設(shè)計(jì)斷點(diǎn)檢測(cè)功能，其原理框圖如圖1所示。

單片機(jī)負(fù)責(zé)LCD驅(qū)動(dòng)、發(fā)送脈沖寬度設(shè)置、測(cè)量結(jié)果處理、按鍵掃描等工作；LCD顯示部分負(fù)責(zé)測(cè)試結(jié)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(diào)；發(fā)送調(diào)理電路負(fù)責(zé)將脈沖信號(hào)放大，接收調(diào)理電路用于將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPLD可以接收的電壓范圍(0～3．3 V)；計(jì)數(shù)模塊用于記錄入射脈沖與反射脈沖的時(shí)間間隔。