线缆故障检测抢修辅助系统研制

论文摘要

随着科学技术的快速发展,线缆的使用逐渐增多,许多系统故障都是由线缆故障引起的,线缆故障已成为影响系统整体可靠性的一个重要因素。在电气设备和电子装置等系统的调试和维护过程中,对线缆的故障点检测与定位成了测试工作中不可缺少的一部分。传统的故障检测方法存在检测速度慢、测试精度低、工作量大和容易造成人为误差等问题,已明显不能满足现代化检测技术的要求,因此,我们急需研发线缆故障检测抢修辅助系统。本文针对目前线缆检测中存在的不足,从提高故障检测精度与定位速度,减少维修人员劳动强度、提高工作效率的方面作了深入研究。设计了一种以ETX嵌入式系统为核心平台,以飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128为下位控制核心,综合应用基于CPLD的PC 104 A/D数据采集卡、数字IO卡、正弦波信号发生器卡、交流伺服电机、MS6818线缆探测仪等,共同构建线缆故障检测抢修辅助系统。该系统将线缆短路状态检测、断路状态检测、虚焊状态检测及其快速定位融为一体,有效辅助维修人员的工作,解决了上述传统检测方法存在的问题,使得线缆故障检测快速可靠。系统方案采用“ETX嵌入式计算机平台+检测控制功能模块+辅助部件”的形式,综合利用成熟的计算机控制技术和电子设计技术搭建系统硬件平台,包括线缆抢修辅助设备主机一台、虚焊检测振动台一套、故障定位仪一台、连接适配线一套、连接器堵盖一套、抢修工具及工具箱一套、包装箱一套。每一设备部件都具有不同的功能和使用性,分别配合使用完成相应功能需求。本文完整介绍了项目的背景、意义,线缆故障的检测、故障点的准确快速定位、维修后线缆复测等原理,并从实际功能需求的角度对系统进行了分析和规划,给出具体的实现方案,确定软、硬件的总体设计方案,然后详细介绍硬件电路设计,主要功能芯片的控制语言编写和应用软件的设计过程等。最后简述了硬件调试路线过程和对仿真故障线缆的实际检测情况。该系统已经设计完成,并正式交付客户应用,实验测试运行情况良好,达到了预期的设计目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外发展状况
• 1.3 项目研究的目的意义
• 1.4 本文主要的工作
• 第二章 系统故障检测与定位原理
• 2.1 系统总体设计思路
• 2.2 系统故障检测原理
• 2.2.1 短路检测原理
• 2.2.2 断路检测原理
• 2.2.3 虚焊检测原理
• 2.3 系统故障点定位原理
• 2.3.1 短路故障点定位原理
• 2.3.2 断路故障点定位原理
• 2.3.3 虚焊故障点定位原理
• 第三章 系统硬件方案设计
• 3.1 测试主机
• 3.1.1 整机设计方案
• 3.1.2 ETX载板
• 3.1.3 通道矩阵切换卡
• 3.1.4 通道选择控制卡
• 3.1.5 数字I/O卡
• 3.1.6 A/D数据采集卡
• 3.1.7 虚焊检测信号发生器卡
• 3.1.8 故障点定位信号发生仪
• 3.2 虚焊检测振动台
• 3.2.1 振动台选择
• 3.2.2 主要设计参数指标
• 3.2.3 技术实现方案
• 3.2.4 振动台体设计的理论计算
• 3.3 线缆抢修适配器
• 3.4 抢修线缆堵盖
• 3.5 故障定位仪
• 第四章 系统软件方案设计
• 4.1 单片机开发环境
• 4.2 单片机程序调试方法及重点
• 4.2.1 CodeWarrior工程创建
• 4.2.2 编译调试
• 4.3 A/D数据采集卡软件设计
• 4.3.1 A/D数据处理
• 4.3.2 CPLD语言设计
• 4.3.3 系统驱动程序设计
• 4.4 虚焊检测振动台的软件设计
• 4.5 系统主程序设计
• 4.5.1 故障检测子程序
• 4.5.2 虚焊检测子程序
• 4.5.3 数据管理子程序
• 第五章 系统调试与测试
• 5.1 系统调试及测试思路
• 5.2 ETX系统的调试
• 5.3 检测功能板卡的调试
• 5.4 虚焊检测振动台系统的调试
• 5.5 线缆故障检测功能的调试
• 5.6 系统检测功能的测试及测试结果
• 5.7 设备主机的环境适应性试验
• 第六章 总结及展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表