摘? 要: 介紹一種以8051單片機為核心的電纜故障測試系統" title="測試系統">測試系統的測試原理及組成。此系統能檢測長距離、多芯電纜" title="多芯電纜">多芯電纜的多種常見故障,可用于通信、軍事、工業、醫學等多種領域。?

　　關鍵詞: 電纜? 單片機? 斷路? 短路? 故障? 測試系統?

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　　多芯電纜是被廣泛應用的信號傳輸或能量傳輸的重要載體。與其應用的廣泛性相比,它的測試方法的落后日益受到廣大技術人員的關注。長期以來,人們常用人工測試電纜,但該方法既費時又費力,準確性也比較差。針對以上問題,本文提出一種新型的電纜故障測試系統,以實現對多芯電纜的斷路、短路、斷路點、短路點的測試。?

1 測試功能?

??? 在多芯電纜實際應用中,常見問題為電纜某芯線斷路和電纜中某兩根芯線之間短路。本系統針對上述問題具有以下測試功能" title="測試功能">測試功能:?

　　(1)短路測試——精確測得電纜芯線之間是否有不必要的連接及短路點的具體位置。?

　　(2)斷路測試——能測得電纜中某芯線是否連通及斷路點的具體位置。?

　　(3)統計及顯示——統計并顯示一次測量中開路及短路的芯線數及芯線號。?

　　(4)適用于芯線數目較多和長距離的電纜測試場合。?

　　(5)測試準確、方便、快速,具有自動測試的特點。?

2 測試原理?

2.1 斷路、短路測試?

　　以8051單片機組成的最小系統為核心,配以多選二開關陣列" title="開關陣列">開關陣列(模擬開關組合實現)。該開關陣列連接在電纜的某一端,原理框圖如圖1。采取單端測量法來完成整個測量過程,該方案在測量斷路與短路時,具有不同的操作過程。?

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　　(1)測試芯線斷路?

　　首先將多芯電纜一端所有芯線連到一起,然后將芯線另一端連接開關陣列,由單片機8051控制開關陣列從某一條芯線輸入電信號,再由除此芯線以外的其余芯線掃描讀取此信號。如果讀不到此信號,說明此芯線斷路,或除芯線以外的其余芯線都斷路。?

　　(2)測試芯線短路?

　　首先將電纜中的所有芯線的一端全部斷開(即互不相連),然后由單片機8051控制與芯線另一端相連的開關陣列,使得從某一條芯線輸入電信號,從除此以外的其余芯線掃描讀取該信號,若能讀得該信號,則說明芯線與被掃描芯線之間有短路情況,并記錄相互短路的芯線號。?

2.2 斷路點、短路點測試?

　　前文敘述了電纜有短路及斷路等故障檢測方法。如果檢測出某一電纜有斷路故障,某兩根電纜有短路故障,故障點在何處呢?如何判斷呢?下面分別做簡要說明。?

　　(1)斷路故障點檢測?

　　電路原理圖如圖2。IC1及周圍元件組成典型文氏橋式正弦波振蕩電路,如圖2設計的參數,振蕩頻率f約為1.6kHz。圖2中IC2作跟隨器,起隔離作用,提高電路帶負載的能力;兩個二極管利用其非線性以達到自動穩幅的效果。后加的輸出變壓器是為檢測短路故障點的需要,檢測斷路故障點時可以不用。?

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　　將有斷路故障的電纜芯線一端接入A點,將一個盒式錄音機的放音磁頭靠近此電纜線,打開錄音機,將其沿著電纜線移動,錄音機中可以聽到音頻信號" title="音頻信號">音頻信號。到斷路點以后,音頻信號無法傳送過來,錄音機中聽不到音頻信號,這樣就可以判斷出斷路點的位置。需注意的是:當檢測多芯線纜某一根斷路故障時,其余芯線最好接地,以減小分布電容的影響,這樣檢測的效果較好。?

　　(2)短路點檢測?

　　將有短路故障的兩根電纜芯線分別接入B、C處,仍用錄音機磁頭靠近故障電纜線,并沿著電纜線移動,錄音機中可以聽到音頻信號。到短路點以后,則聽不到音頻信號,這樣可以判斷出短路點的位置(以錄音機原理可生產一種便攜式探測器)。?

2.3 測試功能轉換?

　　此系統測試功能的轉換,是通過單片機控制上文所提及的模擬開關實現的,簡圖如圖3。其中8051單片機通過向模擬開關K1的1IN、2IN管腳輸入電信號,以控制各功能轉換。當1IN為高電平,2IN為高電平時,K1的開關1、2導通(A管腳接圖2 的A點，此信號通過開關1輸入,OUT管腳接放大整形電路再輸出給CPU),由CPU通過外圍電路提供芯線選通信號1、2,以分別選通兩條不同芯線(圖3中LIN通過芯線接口單元接電纜各芯線,K2、K3可級聯或并聯擴展成足夠的端口以接盡可能多的芯線)進行斷路或短路掃描檢測;當1IN為高電平,2IN為任意電平時,K1的開關1導通(圖2 的A點信號通過開關1輸入),由CPU通過外圍電路提供芯線選通信號2,以選通一開路芯線,進行開路點檢測;當1IN為低電平,2IN為低電平時,K1的開關3、4導通(B、C管腳信號接入電路,B、C管腳分別與圖2的B、C點相連),由CPU通過外圍電路提供芯線選通信號1、2,分別選通兩條短路芯線,進行短路點檢測。?

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3 系統電路組成?

??? 系統電路組成如圖4所示。?

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4 程序流程?

??? 程序流程如圖5所示。?

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　　上述判別電纜斷路點和短路點故障的方法既簡單又實用。對于非屏蔽和非預埋在地下的電纜及一般導線,上述檢測方法均能達到較為滿意的效果。至于屏蔽電纜及預埋在地下的電纜,本文介紹的斷路及短路檢測方法仍然適用。?

參考文獻?

1 丁元杰.單片微機原理及應用.北京:機械工業出版社,1996?

2 何立民.單片機應用技術選編(3).北京:北京航空航天大學出版社,1996?

3 邱關源.電路.北京:高等教育出版社,1999?