基于ARM9控制系统的线缆故障诊断仪的设计

摘 要：本文介绍了一种利用改进型脉冲反射法测定电缆断点位置的方法，并采用ARM9单片机建立了控制系统。通过发射和接收反射的特定脉冲波，实现对电缆中断点位置的自动测定。该系统结构简单，应用效果良好。

关键词：矿井高压线缆；断点；脉冲；ARM9

中图分类号：TP277 文献标识码：A

在研究对象钨矿矿山井下，因为过于潮湿和人为等因素，10kV高压线容易短路或断路。由于作业不便，无法修复，每年因个别断点而更换整条高压电线带来的资源浪费给矿山带来了沉重的负担。

本装置的设计是通过改进型脉冲反射来检测高压电缆断路位置，可简单、高效的测定出高压线缆的断点位置，因此，只需要将检测出断点的那一小段线缆更换即可，极大的提高了钨矿山井下高压线缆的使用寿命，每年可为矿山节省许多费用，因此市场前景广阔。

本装置的设计，体积小巧，质量轻便，采用分体式结构，由带显示和按键的主机和传感器组成，在传感器上已经将接受的改进型脉冲信号转换成数字信号，因此传输时抗干扰性很强，结合了钨矿山井下潮湿的特性，采用了独特的防尘防潮设计，特别适用于难以作业的矿山井下环境。

1 工作原理

本装置的传感器部件有两个触头T1和T2，一个触头发送调试好的脉冲，另一个触头接受脉冲，并且两个触头的距离刚好相差M+λ/2（为半波长加一段距离），方便消除自身波长干扰。T1开始发送脉冲到高压线缆，处理器ARM9开始计数N和计时S，当T2接受到第一个反馈回的脉冲波时为线缆的第一断点反射回来的波形，处理器停止计数，根据波长λ，计数N和计时S的关系，以及该种脉冲在高压线缆传播的速度V的关系，处理可根据公式和误差补偿算法得出断点的准确位置，并且在快速的情况下，连续测量10～20次，取平均值，此时显示屏上显示的值将非常精确，相对误差极小。

2 硬件构成

该装置的硬件示意图如图1所示，分成了输入和输出单元两种主要单元，输入单元包括电源、脉冲接收传感器单元、按键单元等、输出单元包括了带高亮显示的OCLD单元、存储单元、打印数据单元、脉冲发送传感器单元等组成。

脉冲输入输出单元进ARM9处理器之前，有一个模数转换过程，既将发送和接收的脉冲波快速处理，并送至处理器计数，同时隔一段时间储存一次，防止数据丢失，按键可选择不同类型的电缆和测试方式，经过测试后，处理器ARM9会将最后测试的结果送至高亮的OLCD显示器上显示，即使在黑暗的井下巷道也能看的很清楚，线缆一般标有距离，根据初始距离加上显示的距离，即可非常高效，方便的找到高压线缆的断点。

3 软件组成

本装置的软件主要有主处理程序和中断子程序构成。

如图2所示的软件流程，先初始化，然后开中断，再开始执行主程序，发射特定脉冲，同时计数、计时，接收到返回脉冲后跳入中断程序处理结果，同时处理程序将取多次平均值，以减小误差。

结语

经过研制后，在某钨矿山井下做了多次现场工业试验和模拟测试，经过对比，发现本装置测试的结果和实际的位置误差不超过0.5m，应用效果良好。

参考文献

[1]刘占来.基于ARM的故障监测诊断系统设计（前端采集和通信系统）[D].北京交通大学，2011.