基于ARM9控制系統的線纜故障診斷儀的設計

李建 楊文龍 羅璇 黃德晟

（贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000）

在研究對象鎢礦礦山井下，因為過于潮濕和人為等因素，10kV高壓線容易短路或斷路。由于作業不便，無法修復，每年因個別斷點而更換整條高壓電線帶來的資源浪費給礦山帶來了沉重的負擔。

本裝置的設計是通過改進型脈沖反射來檢測高壓電纜斷路位置，可簡單、高效的測定出高壓線纜的斷點位置，因此，只需要將檢測出斷點的那一小段線纜更換即可，極大的提高了鎢礦山井下高壓線纜的使用壽命，每年可為礦山節省許多費用，因此市場前景廣闊。

本裝置的設計，體積小巧，質量輕便，采用分體式結構，由帶顯示和按鍵的主機和傳感器組成，在傳感器上已經將接受的改進型脈沖信號轉換成數字信號，因此傳輸時抗干擾性很強，結合了鎢礦山井下潮濕的特性，采用了獨特的防塵防潮設計，特別適用于難以作業的礦山井下環境。

1 工作原理

本裝置的傳感器部件有兩個觸頭T1和T2，一個觸頭發送調試好的脈沖，另一個觸頭接受脈沖，并且兩個觸頭的距離剛好相差M+λ/2（為半波長加一段距離），方便消除自身波長干擾。T1開始發送脈沖到高壓線纜，處理器ARM9開始計數N和計時S，當T2接受到第一個反饋回的脈沖波時為線纜的第一斷點反射回來的波形，處理器停止計數，根據波長λ，計數N和計時S的關系，以及該種脈沖在高壓線纜傳播的速度V的關系，處理可根據公式和誤差補償算法得出斷點的準確位置，并且在快速的情況下，連續測量10～20次，取平均值，此時顯示屏上顯示的值將非常精確，相對誤差極小。

2 硬件構成

該裝置的硬件示意圖如圖1所示，分成了輸入和輸出單元兩種主要單元，輸入單元包括電源、脈沖接收傳感器單元、按鍵單元等、輸出單元包括了帶高亮顯示的OCLD單元、存儲單元、打印數據單元、脈沖發送傳感器單元等組成。

脈沖輸入輸出單元進ARM9處理器之前，有一個模數轉換過程，既將發送和接收的脈沖波快速處理，并送至處理器計數，同時隔一段時間儲存一次，防止數據丟失，按鍵可選擇不同類型的電纜和測試方式，經過測試后，處理器ARM9會將最后測試的結果送至高亮的OLCD顯示器上顯示，即使在黑暗的井下巷道也能看的很清楚，線纜一般標有距離，根據初始距離加上顯示的距離，即可非常高效，方便的找到高壓線纜的斷點。

3 軟件組成

本裝置的軟件主要有主處理程序和中斷子程序構成。

如圖2所示的軟件流程，先初始化，然后開中斷，再開始執行主程序，發射特定脈沖，同時計數、計時，接收到返回脈沖后跳入中斷程序處理結果，同時處理程序將取多次平均值，以減小誤差。

結語

經過研制后，在某鎢礦山井下做了多次現場工業試驗和模擬測試，經過對比，發現本裝置測試的結果和實際的位置誤差不超過0.5m，應用效果良好。

[1]劉占來.基于ARM的故障監測診斷系統設計（前端采集和通信系統）[D].北京交通大學，2011.