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时域反射 测导线长度

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楼主: dyong_2008
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宋业科| | 2010-8-13 19:56 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览
简单的说,连续发射100hz的信号,收到回波时发送了100.32个周期,能不能算出时间,再换算成长度。

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emailli| | 2010-8-13 20:39 | 只看该作者
各位,似乎你们都想的复杂了。

其实不是用什么反射做的

两根导线之间是有电容的,可以把导线看成平板电容

事先标定一下即可

然后将导线作为电容并入 频率发生电路

后端用 单片机测量频率变化就可以知道电缆断在哪里了

这个我之前公司我做过产品了。

用51做的话,距离短不太好做。因为频率太高了。倒是远了比较好做,频率会越来越低

所以用FPGA做的话,可以测量的频率越高,那么可以做的距离就越长

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dyong_2008|  楼主 | 2010-8-13 20:40 | 只看该作者
本帖最后由 dyong_2008 于 2010-8-13 20:41 编辑

首先要感谢给位朋友的指点:),现在对整个原理有了一定了解,接下来的就是需要去实践了。
也可以用片计数器芯片,对标准频率(例如10MHz或20MHz)计数,发射脉冲将就是瞧瞧去打开,接收脉冲将计数器关闭,单片机只要读计数器计数值,再进行相关计算即可。
针对10楼这个方案我还有些问题,
第一是对“短促的脉冲信号”要求,因为如果不够短,脉冲还没完全发射出去,就已经返回了,这个短的脉冲信号,单片机的IO脚能实现吗?如果用一般的51单片机,选用12M晶振,系统频率是1M,脉冲最小也得1us,要顺利完成这个过程,就至少需要(1us/2)*v,v是电信号在导线中的速度,现在还不确定,结果应该在100m以上,也就是说100m以内的导线长度没法测了,这样大的盲区怎么解决呢?
第二,用于计数芯片的标准脉冲是不是频率越大结果越精确,因为频率越大相应的时间就越精确,这个高频率的应该怎样获得,我之前没接触过,还请大家赐教。当然受限与计数芯片,我参考的是74hc160,频率又不能太大,它能处理的信号大约在10M、或几十M,这样精度还是没法得到保障。
以上是我参考大家的指点提出的问题,有错误请指出,另外针对这些问题请大家说说解决方案。
这是小弟第一次在这里发帖子,能都到这么多人的帮助,真的很感激大家,谢谢你们了!

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maychang| | 2010-8-13 21:18 | 只看该作者
22楼:
不是测双绞线,也不是测同轴电缆,是测单根导线的长度。
用测量电容的方法来测量双绞线或同轴电缆的长度,换另一种规格或型号,必须重新校准。

23楼:
“盲区”不可避免。二战时的雷达,盲区达3km。飞机发现潜艇后,接近潜艇到3km,再近就无法使用雷达,只能用探照灯跟踪,然后投弹。
你所说产生发射脉冲的方法,是软件控制实现。若使用硬件产生脉冲,则可以更短,例如使用单稳态触发器。单片机产生的脉冲再宽些也没关系,单片机产生的脉冲仅用于触发单稳态触发器,而脉冲宽度由单稳态触发器参数决定。
要脉冲尽量窄,最好是用分立元件构成单稳态触发器,这样的触发器,能够产生比集成的单稳态触发器所产生的更窄的脉冲。
计数器芯片当然是计数频率越高越能精确测量时间长度。不过,以现在的计数器芯片,做到测量几米长度的导线并不现实,因为电磁波传播太快。
汽车上的倒车雷达,实际使用的是超声波。超声波传播速度仅为每秒三百多米,当然可以测量很近的距离。

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HWM| | 2010-8-13 21:25 | 只看该作者
传输线的话,发个阶跃信号看回波即可。若是单线,基本没辙,除非你知道详细的分布。

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HWM| | 2010-8-13 21:31 | 只看该作者
分布都知道了,还用测否?

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飞跃无线| | 2010-8-13 21:35 | 只看该作者
我原来做通信的时候  测试同轴电缆的损坏位置可以用驻波仪   但是精度还是不太好  楼主想做单根线  估计要解决的还是精度问题,短距离光速实在是太快了。

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雪山飞狐D| | 2010-8-13 21:51 | 只看该作者
本帖最后由 雪山飞狐D 于 2010-8-13 21:55 编辑

这里实际上还涉及到不同阻抗线缆标定的问题,电介常数越高,波传导速率就越慢,成品上有个不同线缆的选择键,FPGA的IO 输出可以同步到时钟的200-300M左右,精度大概可以做到数十厘米级别,硬件上还要做好PCB的阻抗匹配

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iC921| | 2010-8-14 07:00 | 只看该作者
如果技术好,就能更精确。
看来你对这方面了解较多啊,介绍一下吧!
7# 宋业科
dyong_2008 发表于 2010-8-13 11:39
简单的说,连续发射100hz的信号,收到回波时发送了100.32个周期,能不能算出时间,再换算成长度。


我想,不会太精确的。

原因是必须有一个“标准”。例如,延迟0.32个周期,那只是延迟0.32个周期,但是,单位延迟时间与长度对应关系表面上是件简单的事,但实际不会太简单。我们假定导线本身条件不变,但只要空气环境变化就能改变实际测量值,因此空气环境的变化意味着导线的电容变化,而电容一变,那个标准就改变了----那个“标准”有那么容易被掌握吗?

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linqing171| | 2010-8-14 07:47 | 只看该作者
几cm的话,实验室里用安捷伦的LCR仪,有测试TDR(时域反射?反正可以测试线上每一点的特性阻抗)的功能。
几米到百米之内的话,网管那里有福禄克的表,可以直接知道是哪头的水晶头没有压好。
几千米的话,手上没有仪器。

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dyong_2008|  楼主 | 2010-8-14 11:40 | 只看该作者
早上去实验室了,向老师借了一大捆网线,想用maychang提到过的一些方法测试一下,可打开示波器之后感觉无从下手,在那想了会儿还是没有好的办法,那边不能上网于是就回来了。
示波器是Tektronix TDS 1002.
最主要问题是如何测量发射和接受之间的时间差,这里是不是需要个专门的电路来解决呢?
楼上提到了福禄克的表,那个确实好用,也好贵,赚了中国人不少钱,为什么国人不能做出类似的产品呢?说远了,呵呵
再说我的问题,之前说到测量时的标准频率,如果没法提高标准频率,测量精度就很差,如果几十米、100米左右的线,精度只能是10m左右,那就没意义了。提高精度,除了选用高频率的器件,是不是就没办了呢?
其实之前问过一个老师,他叫我不要做这个,一是没什么实用意义,二是有难度:L,我还是想试一下,就算最后没结果,也能收获不少。还是再试试吧!

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cnchip| | 2010-8-14 12:20 | 只看该作者
哈哈,多谢6楼maychang前辈!
以前只知道每秒30万公里的概念,却从没想过每微秒才300米的问题,,,哈哈,突然感觉这速度其实也不算快嘛^_^

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maychang| | 2010-8-14 12:31 | 只看该作者
32楼:
“突然感觉这速度其实也不算快嘛”
找个比这个速度更快的?

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yewuyi| | 2010-8-14 15:01 | 只看该作者
哈哈,多谢6楼maychang前辈!
以前只知道每秒30万公里的概念,却从没想过每微秒才300米的问题,,,哈哈,突然感觉这速度其实也不算快嘛^_^
cnchip 发表于 2010-8-14 12:20



哈哈,你确定是300米/us 吗?

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宋业科| | 2010-8-14 17:24 | 只看该作者
300Km吧

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HWM| | 2010-8-14 17:45 | 只看该作者
真空光速C = 299792458m/s

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yewuyi| | 2010-8-14 17:57 | 只看该作者
真空光速C = 299792458m/s
HWM 发表于 2010-8-14 17:45


在大气中,光速是会下降不少的吧!?

好像和湿度和空气密度有一定的相关性。

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HWM| | 2010-8-14 18:01 | 只看该作者
不会,影响光速的只有相对磁导率和相对介电常数。大气中此两参数接近于1。

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maychang| | 2010-8-14 18:15 | 只看该作者
37楼:
空气中光速确实比真空中低一点,不过在实际应用中完全可以不计这一点差别。
但在天文观测中,若观测对象不是在天顶而是接近地平线,那就要考虑空气的折射率进行修正了,此即所谓“蒙气差”。

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雪山飞狐D| | 2010-8-14 18:34 | 只看该作者
本帖最后由 雪山飞狐D 于 2010-8-14 18:56 编辑




1s=1000ms=1000us
1s=1百W us
确实是300 米/us

<高速数字设计>里面实际上有此仪器所需要公式以及频率微调的资料,可以说一本书足以

FPGA 的IO 上升沿在 ns 级,同轴电缆波速只有光速的百分之66,1000ns=1us

所以大概估算能做到10-30CM 之间的精度
首先可以用两个IO,一个做脉冲波输出,一个做接收输入,同时开启内部计数器接收端接收到两个波时,他们之间的差值既是线长度X2,在送入单片机做数值运算,显示还有功能切换,当然,还有涉及到具体的脉冲怎么取值(上升沿的时间,趋肤效应和电介质的精度偏差)要做个试验容易,做个实际的产品就需要考虑很多理论和测试

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