專利名稱：市話電纜線路障礙智能測試儀的制作方法
技術領域：
一種市話電纜線路障礙智能測試儀，屬電纜故障測試器，適用于電話電纜線路故障檢測。
現有的線路故障測試儀，操作復雜，測量精度差。1990年6月27日公開的申請號為88101979.8的“線路故障電腦脈沖遙測儀”，雖然采用了微機控制技術，但由于其智能化程度不是很高，故功能和測試精度并不十分理想。
本實用新型的目的就是要提供一種智能化程度較高，且測量精度高，測量速度快，操作簡單，功能完善的測試儀器。它集內部平衡網絡、差分、波形比較、交叉及100MHZ超高速數據采集技術為一體，使儀器只接收并顯示障礙點反射脈沖，從而在不提高成本的前提下提高測量的靈敏度和精度。
本實用新型主要是通過以下方法實現的該測試儀主要是由電源，CPU電路，脈沖發射電路，信號接收電路，液晶顯示電路、鍵盤輸入電路和外殼等組成，為了提高測量精度和測量速度，在脈沖發射電路中增設了內部平衡電路，另外設計有超高速數據采集電路。
本實用新型可用以下方法實現內部平衡電路是由兩個脈沖變壓器串接后，通過一個撥動開關，一個隔直電容，一個電阻連接模擬電纜線路波阻抗電路后，接輔輸入／輸出端口P11的“5”“9”端。
本實用新型也可用以下方法實現模擬電纜線路波阻抗電路是由兩個電阻、電容串聯支路的并聯和與之并聯的一個電位器組成。電位器調節內部平衡電路阻抗接近被測線路波阻抗。
本實用新型也可這樣實現模擬電纜線路波阻抗電路是由R28、C15串聯支路R27、C16串聯后支路并聯后再與電位器R26并聯而成。
本實用新型可按以下方法實現內部平衡電路中脈沖變壓器T2的原邊L5一端與T1的副邊L3相連，另一端通過一撥動開關連接隔直電容C14和電阻R23，撥動開關和C14之間引出一支路通過一平衡開關K2接模擬電纜線路波阻抗電路，波阻抗電路的另一端與L3的一端相接后通輔輸入／輸出口P11的“5”端。
本實用新型可按以下方法實現超高速數據采集電路主要是由三個數據采集速度為12.5MHZ的集成快構成的地址計數器，與非門電路、數據存儲器、視頻A／D轉換，單穩定時器和遲線組成。
本實用新型可按以下方法實現超高速數據采集電路中的地址計數器是由三片型號為74HCT161式的集成塊連接而成，每塊集成塊的腳“2”連為一點后由與非門邏輯電路控制。
本實用新型可按以下方法實現時鐘輸入一路經延遲線U7到地址計數器，另一路上升沿觸發啟動脈沖發射。
本實用新型可按以下方法實現視頻A／D轉換器的“7”腳與三態門UB的“5”腳相接，與非門U1A、U1B連接單穩定時器的“9”腳A端。
本實用新型可按以下方法實現數據存儲器的型號為HM65161／5，單穩定時器的型號為74HCT123，視頻A／D轉換器的型號為CR3306。
附
圖1是本實用新型的原理方框圖，圖中1電源，2CPU電路，3信號接收電路。4脈沖發射電路，5液晶顯示電路，6鍵盤輸入電路，7超高速數據采集電路。
附圖2是本實用新型的內部平衡電路圖；附圖3是本實用新型的超高速數據采集電路；附圖4是本實用新型面板示意圖，圖中
1增益／開關旋扭，2輸入鍵，3對比度旋扭，4輔輸入／輸出插孔，5主輸入／輸出插孔，6微型打印機插孔，7液晶顯示器，8充電插孔，9充電指示，10反射／交叉開關，11平衡旋鈕。
以下將結合附圖對本實用新型作詳細敘述如圖所示，CPU電路是整個儀器的核心部分，用于控制脈沖的發射與脈沖反射波形的記錄、處理與顯示，同時接受鍵盤輸入命令，對整個系統進行監控；信號接收電路，用于接收來自被測電纜的反射脈沖；超高速數據采集電路在儀器發射脈沖的同時啟動，記錄由信號接收電路送來的信號，記錄下的波形送CPU處理；液晶顯示器顯示經CPU處理后的脈沖分射波形數據；鍵盤輸入電路向CPU輸入各種操作指令。
一、該儀器有三種工作方式直接測量方式便于測量障礙點距離；差分工作方式適用接地等不平衡障礙；交叉工作方式特別適用測試他混障礙。
1、直接測量方式如圖2所示，平衡開關K1、K2處于合位，撥動開關Y1與e1接通，Y2與e2接通，此時矩形電壓脈沖送給脈沖變壓器T1的原邊L1，在其副邊L2、L3上產生大小相同，極性相反的電壓脈沖，分別送到與主輸入／輸出端口(P11所3、4端)相接的被測線對及內部平衡電路上，被測線路與內部平衡電路分別與T2的兩個原邊線圈L4、L5串接，調節R26使內部平衡電路阻抗接近被測線路波阻抗，則在反射脈沖的作用下，在L4、L5上產生一個大小相近，極性相反的電流信號，L6接收到的信號很弱，達到了壓縮接收到的發射脈沖的目的，而在線路上反射脈沖到來時，在有L3與L5上產生的電壓大小相等，方向相反(對同名端而言)，回路電壓(電流)代數和為0，內部平衡電路不起作用，反射脈沖電壓通過T2的線圈L4全部變換到L6上，加到信號放大回路上去。
2、差分工作方式如圖所示，打開平衡開關K1、K2，測量參考電路替代了內部平衡電路，當發射脈沖或兩個端口(主輸入／輸出端口、輔輸入／輸出端口)有相同的脈沖到來時，在T2的L4、L5上產生大小相等，極性相反的電壓，L6接收到的信號為零；而當某一個端口上有脈沖輸入時，信號通過T2的L4或L5全部加到與L6相接的信號接收放大電路上去。
3、交叉工作方式如圖2所示，撥動開關Y1與X1相接，Y2與X2相接，K1、K2處于斷開位置，發射脈沖通過T1的線圈L3送到輔輸入／輸出端口，當主輸入／輸出端口有脈沖信號輸入時，通過T2的線圈L4傳變到L6位上，加到信號接收放大電路上。
二、超高速數據采集電路是為滿足障礙測量精度要求小于1m，而對應的數據采集頻率需達100MHZ設計的，它利用數據采集速度為12.5MHZ的芯片，間接地構成了100MHZ數據采集電路。
如圖3所示，超高速數據采集電路是由U9、U10、U11、U12、U15、U4B、U7等組成。
1、100MHZ等效采樣工作原理等效采樣是指通過12.5MHZ的數據采集系統，對重復出現的8次信號進行采樣，采樣時間間隔80ns。附圖3中，U9、U10、U11構成了地址計數器，PB6工作方式控制線，R／W讀寫控制線，CLR請零控制線。
首先將地址計數器請零，然后啟動時鐘電路，時鐘輸入一路經延遲線U7到地址計數器，另一路上升沿觸發啟動脈沖發射，這時地址頁數計數器U9的輸出為0，U8的第一路輸入被選通，采樣啟動與脈沖發射時刻之間的延時為ONS，在這種工作方式下，U1C的“10”端輸入與U2D的“13”端輸入是高電位，U8輸出經門U1C與U2D送到地址計數器的時鐘輸入端“2”，每來一個脈沖，A／D轉還器U15完成一次數據轉換，地址計數器地址加“1”，A／D的輸出數據將寫入由地址計數器當前輸出所決定的內存單元里，當地址計數器計滿256個數，即完成一頁地址數256次采樣后，U10的“11”腳Q3出現進位脈沖，該進位脈沖使頁數計數器值加1，并經過門U1A與U1B作用到定時器 U4B的輸入“A”上，U4B輸出一低電平寬度一定的脈沖，它將關斷時鐘脈沖輸入，停止數據采集，頁內地址計數器也被請零，準備第二頁地址數據的寫入。當U4B的定時時間到后，時鐘電路再次啟動，單元開始第二次脈沖發射與數據采集，此時頁數計數器U9的輸出為“1”，U8的第二路輸入被選通，該輸入與時鐘輸入之間的延時是10ns， 因此該次數據采集的采樣點在波形上比上次晚10ns。
在第二頁地址的256個數據采集完成后，經過一段時間后進行第二頁地址256個數據的采集，第三次數據采集的采樣點比第一次在時間上晚10ns，依次類推，第八頁地址的數據采集的采樣點比第一次晚70ns。這種方法不斷進行，直至每次采樣的最后一個點，便可得到一寬度等于每一次的總采樣時間的采樣頻率為100MHZ的脈沖反射波形，通過插值處理，可間接得到分辨率為200MHZ的脈沖反射波形。
在第八頁地址的數據采集完成后，U10的進位端輸出一正脈沖，計算機在檢測到這一脈沖后，徹底關斷時鐘電路，停止數據采集。
2、12.5MHZ數據采集的工作原理在該工作方式下，控制線PB6為低電平，門U1B被封鎖，電路的啟動類似于等效采樣工作方式中的第一次采樣，但當第一頁地址256個數據采集完成后，由于計數器的進位脈沖被封鎖，不能經過門U1B傳到定時器U4B上，數據采集不暫停，繼續進行第二、三、…八頁地址數據的采集，在第八頁地址的數據采集結束后，時鐘電路被封鎖，數據采集徹底結束。
數據采集結束后，CPU單元將讀出記下的2K字節的數據，此時讀寫控制線R／W處于高電平狀態，存儲器U12處于讀狀態，A／D轉換器U15的數據總線處于高阻狀態，而數據三態門U8被選通，RAM的數據輸出與CPU單元的數據總線接通。
數據讀出過程為在2K數據采集完成后，地址計數器又回到零輸出值，CPU通過控制線CRZ送出一個脈沖，地址計數器的輸出值加1，RAM的第一個地址單元的數據送到數據總線上，被CPU單元讀出，然后CPU依次送出第2、3、……2048個脈沖，將記錄下的2K數據全部讀出。
該測試儀由于采用了先進的微電子技術，利用微機控制，故智能化程度較高，同時在不提高成本的情況下實現了超高速數據采集，內部平衡電路的設計，可適應不同性質的故障測量，從而大大提高了測試精度與靈敏度，達到了測量速度快、操作簡單，功能完善、測量精度高(誤差僅為±1m)的目的。另外儀器還配有打印機接口，可方便地打印出屏幕顯示的波形、數據等信息，便于保存資料。該儀器可廣泛應用于各種市話線路故障的檢測。
權利要求1.一種市話電纜線路障礙智能測試儀，主要是由電源，CPU電路，脈沖發射電路，信號接收電路，液晶顯示電路、鍵盤輸入電路和外殼等組成，其特征在于脈沖發射電路中增設了內部平衡電路，另外設計有超高速數據采集電路。
2.根據權利要求1所述的測試儀，其特征在于內部平衡電路是由兩個脈沖變壓器串接后通過一個撥動開關、隔直電容，一個電阻連接模擬電纜線路波阻抗電路后，接輔輸入／輸出端口。
3.根據權利要求1所述的測試儀，其特征在于模擬電纜線路波阻抗電路是由兩個電阻、電容串聯支路的并聯和與之并聯的一個電位器組成。
4.根據權利要求3所述的測試儀，其特征在于模擬電纜線路波阻抗電路是由R28、C15串聯支路與R27、C16串聯支路并聯后再與電位器R26并聯構成。
5.根據權利要求1所述的測試儀，其特征在于內部平衡電路中脈沖變壓器T2的原邊L5一端與T1的副邊L3相連，另一端通過一撥動開關連接隔直電容C14和電阻R23，撥動開關和C14之間引出一支路通過一平衡開關K2接模擬電纜線路波阻抗電路，波阻抗電路的另一端與L3的一端相接后通輔輸入／輸出口P11的“5”端。
6.根據權利要求3所述的測試儀，其特征在于超高速數據采集電路主要是由三個數據采集速度為12.5MHZ的集成塊構成的地址計數器、與非門電路、數據存儲器、視頻A／D轉換，單穩定時器和延遲線組成。
7.根據權利要求6所述的測試儀，其特征在于超高速數據采集電路中的地址計數器是由三片型號為74HCT161式的集成塊連接而成，每塊集成塊的腳“2”連為一點后由與非門邏輯電路控制。
8.根據權利要求6所述的測試儀，其特征在于時鐘輸入一路經延遲線U7到地址計數器，另一路上升沿觸發啟動脈沖發射。
9.根據權利要求6所述的測試儀，其特征在于視頻A／D轉換器的“7”腳與三態門UB的“5”腳相接，與非門U1A、U1B連接單穩定時器的“9”腳A端。
10.根據權利要求6所述的測試儀，其特征在于數據存儲器的型號為HM65161／5，單穩定時器的型號為74HCT123，視頻A／D轉換器的型號為CR3306。
專利摘要市話電纜線路障礙智能測試儀利用微機控制技術與脈沖發射法相結合的方法，由電源、CPU電路、脈沖發射電路、信號接收電路、液晶顯示電路和鍵盤輸入電路等組成。通過功能完善的超高速數據采集電路和內部平衡電路等，可準確無誤地測量各類市話線路故障，不僅測量速度快，測量精度高，而且還配有打印機接口，可方便地打印出屏幕顯示的波形數據等。
文檔編號H04M1/24GK2128441SQ92211469
公開日1993年3月17日 申請日期1992年3月26日 優先權日1992年3月26日
發明者徐丙垠 申請人:淄博科匯電力儀器研究所