專利名稱：一種通信線路故障智能測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測試裝置，特別涉及一種通信線路故障的測試裝置。
背景技術：
現有的通信線路，特別是通信電纜的故障測試方法有以下三種。一、是電纜電容綜合分析法。這種方法是采用對電纜分布電容的綜合測量，然后通過根據單位長度上的電纜分布電容的大小，計算出電纜斷線的位置。該方法只能對電纜的斷線故障做出粗略的測量，其測量數據受環境溫度、濕度等因素的影響較大。二、電橋測試法。這種方法是經典的測試方法，可以測試電纜的絕緣不良等故障。由于其原理的限制，該方法對故障定位的準確度不高。三、時域反射法。這種方法是向被測電纜發射一電磁波，通過對電磁波反射回來的能量進行采樣分析，從而得到故障點和故障類型。但測試裝置較為復雜，操作不夠方便，并且有一定的測試盲區。
發明內容
為了克服現有技術存在的測量精度不高、確定故障點不準確、測量故障單一、操作復雜等缺陷，本實用新型的目的在于提供一種通信線路故障綜合測試裝置，該裝置測量精度高，能抑制測試盲區，測試方便、顯示直觀，并且可以測量絕緣、斷線、混線等多種通信線路的故障。
本實用新型的目的是這樣實現的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于它由單片機系統、脈沖發送電路、盲區抑制電路、高速A/D采樣電路、鍵盤和LCD液晶顯示器組成；其中單片機系統與脈沖發送電路的輸入端相接；脈沖發送電路的輸出端與盲區抑制電路的輸入端相接；盲區抑制電路分別連接至高速A/D采樣電路的輸入端和被測通信線路；單片機系統與高速A/D采樣電路相接；鍵盤的輸出端與單片機系統相接；LCD液晶顯示器與單片機系統相接。
本實用新型的有益效果是采用了計算機CPU技術和集成電路技術，使本裝置在原理上綜合了時域反射和電橋測量兩種方法的優點，集成化程度高，測試盲區小，測量數據準確、快捷，操作使用方便，體積小，適合各種金屬材料的通信電纜、電線的故障查找和例行測試。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
圖1是本實用新型的方框圖。
圖2是本實用新型的單片機系統的CPU原理圖。
圖3是本實用新型的單片機系統的RAM/ROM原理圖。
圖4是本實用新型的脈沖發送電路原理圖。
圖5是本實用新型的盲區抑制電路原理圖。
圖6是本實用新型的高速A/D采樣電路中地址發生電路原理圖。
圖7是本實用新型的高速A/D采樣電路中A/D采樣電路原理圖。
具體實施方式
一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于它由單片機系統、脈沖發送電路、盲區抑制電路、高速A/D采樣電路、鍵盤和LCD液晶顯示器組成；其中單片機系統與脈沖發送電路的輸入端相接；脈沖發送電路的輸出端與盲區抑制電路的輸入端相接；盲區抑制電路分別連接至高速A/D采樣電路的輸入端和被測通信線路；單片機系統與高速A/D采樣電路相接；鍵盤的輸出端與單片機系統相接；LCD液晶顯示器與單片機系統相接。
參見圖1。本實用新型由單片機系統、脈沖發送電路、盲區抑制電路、高速A/D采樣電路、鍵盤和LCD液晶顯示器組成。鍵盤用于操作命令的輸入，LCD用于顯示測試結果和波形。本實用新型的工作過程是由脈沖發送電路產生一電脈沖，通過盲區抑制電路送到被測線路上。當脈沖信號遇到阻抗不匹配點，即故障點時，就會反射回一部分或全部能量。反射回的脈沖再通過盲區抑制電路被送到高速A/D采樣電路進行變換后，送到單片機系統的CPU，再經LCD顯示出波形和數據。
上述單片機系統由集成電路U1、U2、U3、U4組成；集成電路U1是中央處理器CPU，集成電路U2、U3、U4是數據存儲單元；集成電路U1的第18~25腳依次對應復接集成電路U2的第2~9腳、集成電路U3的第11~13腳和15~19腳、集成電路U4的第11~13腳和15~19腳；集成電路U2的第19~12腳依次對應復接集成電路U3和集成電路U4的第10~3腳；集成電路U1的第41、42、64、66腳接地，第7、9、35、65腳接電源；集成電路U2的第1腳和集成電路U3的第20腳接地；集成電路U4的第1腳接電源。
參見圖2、圖3。集成電路U1是16位單片機，單片機的P3口是地址數據復用端口，復用為低8位地址和8位數據總線。高位地址由P4口提供。集成電路U3、U4的片選信號接到高位地址，通過地址區分程序存儲器和數據存儲器。集成電路U2是鎖存器，通過CPU的ALE信號實現數據與地址的分離。
上述脈沖發送電路由集成電路U6、晶體管T4、電阻1R2、1R17、電解電容C20組成；集成電路U6的第1~7、9腳和單片機系統的集成電路U1的P1口相接；第8、10、11、14腳接地；第12腳和晶體管T4的基極相接；第13腳接發射脈沖的輸入端；第15腳接單片機系統的集成電路U1的第52腳；第16腳接電源；晶體管T4的基極和地之間接有偏置電阻1R17；晶體管T4的集電極接地；晶體管T4的發射極經電阻1R2與37伏正電壓相接；晶體管的發射極與電解電容C20的正極相接，電解電容C20的負極與盲區抑制電路的輸入端相接。
參見圖4。集成電路U6是數字電位器，等待發射的脈沖從集成電路U6的第13腳送入。CPU通過P1口控制U6的阻值，從而控制送到晶體管T4的脈沖電壓值，晶體管T4將脈沖電壓放大后，通過電容C20送到盲區抑制電路。
上述盲區抑制電路由變壓器1TP1、1TP2、1TP3、二極管LD1、L92、電阻LR1、LR3~LR7、電容LC1、LC2、電感L1組成；電阻LR1并聯在變壓器1TP1的原邊1TP1-1的兩端；變壓器1TP1的原邊1TP1-1的同名端連接發射脈沖信號輸入，非同名端接地；變壓器1TP1的副邊1TP1-3的同名端和變壓器1TP2的原邊1TP2-1的非同名端相接；變壓器1TP1的副邊1TP1-3的非同名端和變壓器1TP2的原邊1TP2-1的同名端相接；變壓器1TP1的副邊1TP1-3的同名端和變壓器1TP2的原邊1TP2-1的同名端之間接有電阻LR3；變壓器1TP2的副邊1TP2-2的同名端和變壓器1TP3的原邊1TP3-1的同名端直接相接；變壓器1TP2的副邊1TP2-2的非同名端經電阻LR5和電感L1和變壓器1TP3的原邊1TP3-1的非同名端相接；電阻LR5和電容LC2串聯后，接在變壓器1TP2的副邊1TP2-2的非同名端和變壓器1TP3的原邊1TP3-1的非同名端之間；電阻LR6兩端連接至被測試的電纜；變壓器1TP2的副邊1TP2-3的同名端經電阻LR4和電容LC1與變壓器1TP3的原邊1TP3-2的非同名端相接；變壓器1TP2的副邊1TP2-3的非同名端和變壓器1TP3的原邊1TP3-2的同名端相接；變壓器1TP3的副邊1TP3-3的同名端經電阻LR7連接二極管LD1的正極和二極管LD2的負極，二極管LD1的負極和二極管LD2的正極與變壓器1TP3的副邊1TP3-3的非同名端相接，并接地；在二極管LD2的負極，輸出反射脈沖信號到高速A/D采樣電路。
參見圖5。從脈沖發送電路來的發射脈沖通過變壓器1TP1的原邊耦合到變壓器1TP2的原邊，然后再耦合到變壓器1TP2的兩個副邊，在變壓器1TP3-1和1TP3-2上產生大小相近、極性相反的脈沖電流信號，經相互抵消后，變壓器1TP3-3上感應到的信號極弱，達到了抑制發射脈沖的目的。當從線路上的反射脈沖到來時，在變壓器1TP3-1和1TP3-2上產生的反射脈沖大小相等，方向相同。反射的脈沖電壓全部耦合到變壓器1TP3-3上，加到了反射信號接收電路上。由于抑制了發射脈沖對接收電路的影響，所以接收電路可以對近距離的發射脈沖有效的接收，從而抑制了一般測試裝置的近距離測試盲區。
上述高速A/D采樣電路由地址發生電路和A/D采樣電路組成；A/D采樣電路的輸入端和盲區抑制電路的輸出端相接；A/D采樣電路的輸出端與單片機系統相接；地址發生電路受A/D采樣電路的信號控制。
上述地址發生電路由集成電路U5、U7、U9、U4A、與非門U1D、反向器U3D組成；集成電路U5的第1腳連接集成電路U7的第1腳，并和單片機系統的集成電路U1的第44腳相接；集成電路U5的第2腳和集成電路U7的第2腳、集成電路U9的第2腳相接后，與與非門U1D的第11腳相接；集成電路U5的第3~6腳接系統地GND；集成電路U5的第9、10腳接電源VCC；集成電路U5的第11~14腳連接到A/D采樣電路；集成電路U5的第15腳和集成電路U7的第7、10腳、集成電路U9的第7腳相接；集成電路U7的第3~6腳接系統地GND；集成電路U9的第9腳接電源VCC；集成電路U7的第11~14腳連接到A/D采樣電路；集成電路U7的第15腳和集成電路U9的第10腳相接；集成電路U9的第1腳和單片機系統的集成電路U1的第43腳相接；集成電路U9的第3~6腳接系統地GND；集成電路U9的第9腳接電源VCC；集成電路U9的第11腳和反向器U3D的第9腳相接后，連接到A/D采樣電路；集成電路U9的第12~14腳連接到A/D采樣電路；集成電路U4A的第1腳接電源VCC集成電路U4A的第2腳和第6腳相接；集成電路U4A的第4腳和集成電路U3D的第8腳相接后，連接到A/D采樣電路；集成電路U4A的第5腳和與非門U1D的第12腳相接；與非門U1D的第13腳和單片機系統的集成電路U1的第55腳相接。
上述A/D采樣電路由集成電路U8、U11和運算放大器U3A、電解電容C11~C16、電解電容C20組成；集成電路U8的第1腳和第26腳接電源VCC；集成電路U8的第2腳接地址發生電路的集成電路U5的第13腳；集成電路U8的第3腳接地址發生電路的集成電路U5的第12腳；集成電路U8的第4腳接地址發生電路的集成電路U5的第11腳；集成電路U8的第5腳接地址發生電路的集成電路U7的第14腳；集成電路U8的第6腳接地址發生電路的集成電路U7的第13腳；集成電路U8的第7腳接地址發生電路的集成電路U7的第12腳；集成電路U8的第8腳接地址發生電路的集成電路U9的第12腳；集成電路U8的第9腳接地址發生電路的集成電路U9的第13腳；集成電路U8的第10腳接地址發生電路的集成電路U9的第14腳；集成電路U8的第11~13腳對應連接集成電路U11的第1~3腳；集成電路U8的第15~19腳對應連接集成電路U11的第4~8腳；集成電路U8的第20腳接運算放大器U3A的第2腳；運算放大器U3A的第1腳和單片機系統中的集成電路U1的第49腳相接；集成電路U8的第22腳接地址發生電路中的集成電路U4A的第4腳和反向器U3D的第8腳；集成電路U8的第27腳接集成電路U11的第14腳、地址發生電路中的集成電路U9的11腳和反向器U3D的第9腳；集成電路U11的第10腳接電解電容C14的正極，電解電容C14的負極和集成電路U11的第15腳和第17腳相接；集成電路U11的第11腳接系統地GND；；集成電路U11的第12、19、22、24腳接電源VCC；集成電路U11的第13腳和運算放大器U3A的第1腳相接，并接至單片機系統中的集成電路U1的第49腳；集成電路U11的第16腳和第21腳與盲區抑制電路中的輸出端二極管LD2的負極相接；電解電容C16和C20并聯后再與電容C11并聯，其負極和集成電路U11的第17腳相接，其正極和電解電容C15的正極相接，電解電容C15的負極接地；集成電路U1的第17腳還和電解電容C12、C13的負極相接，電解電容C12的正極和集成電路U11的第23腳相接；電解電容C13的正極和集成電路U11的第20腳相接。
參見圖6、圖7。由于本實用新型要求較高的分辨率，所以要求采樣的頻率較高。在波速度為200米/微秒的情況下，要求波形采樣頻率為100兆赫茲。單片機的執行速度無法控制這樣高的A/D轉換和存儲。本實用新型采用高速A/D電路支持的集成電路實現高速數據采集和存儲。
25兆赫茲的時鐘信號通過集成電路U4A構成的2分頻器，從U4A的第3腳輸入，從第5腳輸出12.5兆赫茲的時鐘信號送到與非門U1D的第12腳。與非門U1D的第13腳是CPU對數據采集電路的控制腳。當與非門U1D的第13腳為高電平時，與非門U1D的第11腳輸出時鐘信號。該時鐘信號送給由集成電路U2、U6、U9組成的地址控制電路，同時送給A/D芯片集成電路U11。A/D芯片集成電路U11在時鐘的控制下完成一次模/數轉換，同時地址控制電路也使地址遞增一位。A/D對12.5兆赫茲的時鐘信號采樣的結果就被存儲在靜態存儲器集成電路U8中。本實用新型進行線路測試信號的采樣頻率要求是100兆赫茲。為得到100兆赫茲的采樣頻率，本實用新型采用采樣數據插入方法。其原理是當發射一次12.5兆赫茲的時鐘脈沖并采集后，再發射第二次脈沖，延遲10毫微秒后進行采樣；再發射第三次脈沖，延遲20毫微秒后采樣；以此類推，完成8次發射和采樣后，將得到的數據合成在同一時間軸上，則得到100兆赫茲的采樣數據。所以，完成一次波形采樣，要發射8次12.5兆赫茲的時鐘脈沖。
上述單片機系統的集成電路U1的型號為80C196KB16；集成電路U2的型號為74BCT573；集成電路U3的型號為6264；集成電路U4的型號為27C256；所述脈沖發送電路的集成電路U6的型號為CA3338。
上述高速A/D采樣電路中地址發生電路的集成電路U5、U7、U9的型號為74HCT161；集成電路U4A的型號為SN74HC74；與非門U1D的型號為MM74HC00；反向器U3D的型號為MM74HC04。
上述高速A/D采樣電路中A/D采樣電路的集成電路U8的型號為61C256；集成電路U11的型號為CA3318；運算放大器U3A的型號為MM74HC04。
權利要求1.一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于它由單片機系統、脈沖發送電路、盲區抑制電路、高速A/D采樣電路、鍵盤和LCD液晶顯示器組成；其中單片機系統與脈沖發送電路的輸入端相接；脈沖發送電路的輸出端與盲區抑制電路的輸入端相接；盲區抑制電路分別連接至高速A/D采樣電路的輸入端和被測通信線路；單片機系統與高速A/D采樣電路相接；鍵盤的輸出端與單片機系統相接；LCD液晶顯示器與單片機系統相接。
2.根據權利要求1所述的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于所述單片機系統由集成電路U1、U2、U3、U4組成；集成電路U1是中央處理器CPU，集成電路U2、U3、U4是數據存儲單元；集成電路U1的第18～25腳依次對應復接集成電路U2的第2～9腳、集成電路U3的第11～13腳和15～19腳、集成電路U4的第11～13腳和15～19腳；集成電路U2的第19～12腳依次對應復接集成電路U3和集成電路U4的第10～3腳；集成電路U1的第41、42、64、66腳接地，第7、9、35、65腳接電源；集成電路U2的第1腳和集成電路U3的第20腳接地；集成電路U4的第1腳接電源。
3.根據權利要求1所述的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于所述脈沖發送電路由集成電路U6、晶體管T4、電阻1R2、1R17、電解電容C20組成；集成電路U6的第1～7、9腳和單片機系統的集成電路U1的P1口相接；第8、10、11、14腳接地；第12腳和晶體管T4的基極相接；第13腳接發射脈沖的輸入端；第15腳接單片機系統的集成電路U1的第52腳；第16腳接電源；晶體管T4的基極和地之間接有偏置電阻1R17；晶體管T4的集電極接地；晶體管T4的發射極經電阻1R2與37伏正電壓相接；晶體管的發射極與電解電容C20的正極相接，電解電容C20的負極與盲區抑制電路的輸入端相接。
4.根據權利要求1所述的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于所述盲區抑制電路由變壓器1TP1、1TP2、1TP3、二極管LD1、LD2、電阻LR1、LR3～LR7、電容LC1、LC2、電感L1組成；電阻LR1并聯在變壓器1TP1的原邊1TP1-1的兩端；變壓器1TP1的原邊1TP1-1的同名端連接發射脈沖信號輸入，非同名端接地；變壓器1TP1的副邊1TP1-3的同名端和變壓器1TP2的原邊1TP2-1的非同名端相接；變壓器1TP1的副邊1TP1-3的非同名端和變壓器1TP2的原邊1TP2-1的同名端相接；變壓器1TP1的副邊1TP1-3的同名端和變壓器1TP2的原邊1TP2-1的同名端之間接有電阻LR3；變壓器1TP2的副邊1TP2-2的同名端和變壓器1TP3的原邊1TP3-1的同名端直接相接；變壓器1TP2的副邊1TP2-2的非同名端經電阻LR5和電感L1和變壓器1TP3的原邊1TP3-1的非同名端相接；電阻LR5和電容LC2串聯后，接在變壓器1TP2的副邊1TP2-2的非同名端和變壓器1TP3的原邊1TP3-1的非同名端之間；電阻LR6兩端連接至被測試的電纜；變壓器1TP2的副邊1TP2-3的同名端經電阻LR4和電容LC1與變壓器1TP3的原邊1TP3-2的非同名端相接；變壓器1TP2的副邊1TP2-3的非同名端和變壓器1TP3的原邊1TP3-2的同名端相接；變壓器1TP3的副邊1TP3-3的同名端經電阻LR7連接二極管LD1的正極和二極管LD2的負極，二極管LD1的負極和二極管LD2的正極與變壓器1TP3的副邊1TP3-3的非同名端相接，并接地；在二極管LD2的負極，輸出反射脈沖信號到高速A/D采樣電路。
5.根據權利要求1所述的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于所述高速A/D采樣電路由地址發生電路和A/D采樣電路組成；A/D采樣電路的輸入端和盲區抑制電路的輸出端相接；A/D采樣電路的輸出端與單片機系統相接；地址發生電路受A/D采樣電路的信號控制。
6.根據權利要求5所述的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于所述地址發生電路由集成電路U5、U7、U9、U4A、與非門U1D、反向器U3D組成；集成電路U5的第1腳連接集成電路U7的第1腳，并和單片機系統的集成電路U1的第44腳相接；集成電路U5的第2腳和集成電路U7的第2腳、集成電路U9的第2腳相接后，與與非門U1D的第11腳相接；集成電路U5的第3～6腳接系統地GND；集成電路U5的第9、10腳接電源VCC；集成電路U5的第11～14腳連接到A/D采樣電路；集成電路U5的第15腳和集成電路U7的第7、10腳、集成電路U9的第7腳相接；集成電路U7的第3～6腳接系統地GND；集成電路U9的第9腳接電源VCC；集成電路U7的第11～14腳連接到A/D采樣電路；集成電路U7的第15腳和集成電路U9的第10腳相接；集成電路U9的第1腳和單片機系統的集成電路U1的第43腳相接；集成電路U9的第3～6腳接系統地GND；集成電路U9的第9腳接電源VCC；集成電路U9的第11腳和反向器U3D的第9腳相接后，連接到A/D采樣電路；集成電路U9的第12～14腳連接到A/D采樣電路；集成電路U4A的第1腳接電源VCC；集成電路U4A的第2腳和第6腳相接；集成電路U4A的第4腳和集成電路U3D的第8腳相接后，連接到A/D采樣電路；集成電路U4A的第5腳和與非門U1D的第12腳相接；與非門U1D的第13腳和單片機系統的集成電路U1的第55腳相接。
7.根據權利要求5或6所述的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于所述A/D采樣電路由集成電路U8、U11和運算放大器U3A、電解電容C11～C16、電解電容C20組成；集成電路U8的第1腳和第26腳接電源VCC；集成電路U8的第2腳接地址發生電路的集成電路U5的第13腳；集成電路U8的第3腳接地址發生電路的集成電路U5的第12腳；集成電路U8的第4腳接地址發生電路的集成電路U5的第11腳；集成電路U8的第5腳接地址發生電路的集成電路U7的第14腳；集成電路U8的第6腳接地址發生電路的集成電路U7的第13腳；集成電路U8的第7腳接地址發生電路的集成電路U7的第12腳；集成電路U8的第8腳接地址發生電路的集成電路U9的第12腳；集成電路U8的第9腳接地址發生電路的集成電路U9的第13腳；集成電路U8的第10腳接地址發生電路的集成電路U9的第14腳；集成電路U8的第11～13腳對應連接集成電路U11的第1～3腳；集成電路U8的第15～19腳對應連接集成電路U11的第4～8腳；集成電路U8的第20腳接運算放大器U3A的第2腳；運算放大器U3A的第1腳和單片機系統中的集成電路U1的第49腳相接；集成電路U8的第22腳接地址發生電路中的集成電路U4A的第4腳和反向器U3D的第8腳；集成電路U8的第27腳接集成電路U11的第14腳、地址發生電路中的集成電路U9的11腳和反向器U3D的第9腳；集成電路U11的第10腳接電解電容C14的正極，電解電容C14的負極和集成電路U11的第15腳和第17腳相接；集成電路U11的第11腳接系統地GND；；集成電路U11的第12、19、22、24腳接電源VCC；集成電路U11的第13腳和運算放大器U3A的第1腳相接，并接至單片機系統中的集成電路U1的第49腳；集成電路U11的第16腳和第21腳與盲區抑制電路中的輸出端二極管LD2的負極相接；電解電容C16和C20并聯后再與電容C11并聯，其負極和集成電路U11的第17腳相接，其正極和電解電容C15的正極相接，電解電容C15的負極接地；集成電路U1的第17腳還和電解電容C12、C13的負極相接，電解電容C12的正極和集成電路U11的第23腳相接；電解電容C13的正極和集成電路U1 1的第20腳相接。
8.根據權利要求2或3所述的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于所述單片機系統的集成電路U1的型號為80C196KB16；集成電路U2的型號為74BCT573；集成電路U3的型號為6264；集成電路U4的型號為27C256；所述脈沖發送電路的集成電路U6的型號為CA3338。
9.根據權利要求6所述的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于所述高速A/D采樣電路中地址發生電路的集成電路U5、U7、U9的型號為74HCT161；集成電路U4A的型號為SN74HC74；與非門U1D的型號為MM74HC00；反向器U3D的型號為MM74HC04。
10.根據權利要求7所述的一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于所述高速A/D采樣電路中A/D采樣電路的集成電路U8的型號為61C256；集成電路U11的型號為CA3318；運算放大器U3A的型號為MM74HC04。
專利摘要一種通信線路故障智能測試裝置，其特征在于它由單片機系統、脈沖發送電路、盲區抑制電路、高速A/D采樣電路、鍵盤和LCD液晶顯示器組成；其中單片機系統與脈沖發送電路的輸入端相接；脈沖發送電路的輸出端與盲區抑制電路的輸入端相接；盲區抑制電路分別連接至高速A/D采樣電路的輸入端和被測通信線路；單片機系統與高速A/D采樣電路相接；鍵盤的輸出端與單片機系統相接；LCD液晶顯示器與單片機系統相接。本實用新型由于采用了計算機CPU技術和集成電路技術，使本裝置在原理上綜合了時域反射和電橋測量兩種方法的優點，集成化程度高，測試盲區小，測量數據準確、快捷，操作使用方便，體積小，適合各種金屬材料的通信電纜、電線的故障查找和例行測試。
文檔編號H04B3/46GK2610570SQ0323346
公開日2004年4月7日 申請日期2003年3月6日 優先權日2003年3月6日
發明者汪帆 申請人:重慶東電通信技術有限公司