KDY-803型监控系统线路测试仪().doc

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KDY-803型
监控系统线路测试仪

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明

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山东科技大学校产科技总公司科技园
泰安市同心矿山机电有限公司
KDY-803型监控系统线路测试仪
说 明 书
一、概述
KDY-803型监控系统线路测试仪是泰安市同心矿山机电有限公司最新推出的手持式全自动化的新型智能监控系统线路测试仪器。该仪器将“时域脉冲反射原理”和线缆参数测试技术相结合，并采用了先进的数字识别处理电路和微处理器技术设计而成，主要适用于各种安全监控系统通信维护、工程施工和综合布线及各种通信电缆的断线、混线等障碍点的测试定位，是煤矿安全监控部门从事线路维护和施工的得力仪器。
KDY-803型监控系统线路测试仪具有如下特点：
1）体积小，重量轻，只有400g，可人手一机，掌上操作。
2）自动化程度高，操作简便，只需轻轻一按，就可显示结果。
3）测量盲区小，可测2m以外的障碍点。
4）测试距离长，测试断线距离最大可达8Km。
5）具有差测比较功能，使适用的范围更广。
6）采用液晶显示器，汉字提示及显示结果，带有背景光，可在光线较暗的环境中使用。
7）内置可充电电池，尺寸与普通5#电池相同，应急使用时，可临时用普通5#电池代替使用。
二、主要性能指标
2.1、测试范围： 断线≤ 8000米
混线≤ 2000米
2.2、 测试盲区： ≤2米
2.3、 分辨率： 1米
2.4、 测试方式： 直测、差测
2.5、 显示方式： 带背光点阵式液晶
2.4、 测试脉冲特性（视范围自动调整）：
幅度：Vp-p=50～120v
宽度：270ns～5.6μs
2.5、 波速调整范围：50 ～ 300 (m/μs)
2.6、 内置电源： 4节1300mah、Ni-MH充电电池
2.7、 充电方式： DC 5.6V（外置充电器）
2.8、 充电时间： ≤ 8小时
2.9、 体积： 190×90×41（mm）
2.10、重量： < 400g
2.11、环境温度： 使用温度：0℃～ +40℃
储存温度：-10℃～ +60℃
三、工作原理及仪器构成
3.1工作原理
3.1.1时域脉冲反射原理
一条质量均匀完好的电缆的特性阻抗是处处匹配的，当电缆线路发生障碍时（如混线、断线等）就会出现阻抗不匹配。当发射一电磁波脉冲电压Ui，到达这一不匹配点（障碍点）时，就会产生反射现象，其反射系数ρ为：
（1）式中： Zi——线路障碍点的输入阻抗
Zc——线路的特性阻抗
反射脉冲电压为：

由（2）式可见：
当线路质量均匀完好时，Zi=Zc, 则ρ=0，发射脉冲均匀传输，无反射脉冲。
当线路出现短路时，Zi→0 ρ=-1，反射脉冲与入射脉冲反相。
当线路出现断路时，Zi→∞ ρ=1，反射脉冲与入射脉冲同相。如下图所示：

图3.1
如果我们向一段电缆线路发射一电磁波脉冲，并将该脉冲从发射至返回的这段时间△t精确记录下来，就不难得出距脉冲发射端的障碍点的距离Lx为：

（3）式中，V为电磁波脉冲在线路中的传输速度，它视电缆介质而有所不同。
基于上述原理，ST600向被测电缆线路发射一电磁波脉冲，利用智能化的高速数据采集电路自动识别正常信号，并采集线路反射脉冲的波形及对应时间座标，利用微机强大的运算处理功能，测试仪自动计算出起始脉冲至反射脉冲的时间差△T，并根据所设定的波速值V求出电缆的障碍距离，并在液晶屏上显示出来。同时，仪器根据反射脉冲的形状，判定障碍点的性质并在液晶屏上显示出来。
脉冲反射法测试电缆障碍的优点是：当采用超高速（闪速）数据采集电路并经计算机的智能处理后，测量盲区小，测量速度快，测试精度高，且无须对端配合，对于硬性障碍的测试非常简单、直观、准确。
3.1.2线缆参数测试技术
对于大多数线缆来说，同种类的线缆的单位容抗基本一致（线缆的容抗会衰减在其上传输的信号，对于语音传输线和信号传输线，它是一个非常重要的参数，它的一致性将保证传输的一致性），利用智能电路将该参数转化为与之对应的数字信号，经计算机的运算处理后，将障碍性质、距离在液晶屏上显示出来。该方法的优点是测试距离较长，缺点是测试精度相对于脉冲反射法稍低。
3.1.3测距技术综合
KDY-803将时域脉冲反射测试原理和线路参数测试原理有机融合为一体,在微型智能处理器的控制下，实现了两种技术的优势互补，既保证了仪器测试的精度，又延长了测试距离,使本仪器适用范围更宽，实用性更强。
3.2仪器构成
KDY-803的硬件构成如图3.2所示。其各功能单元的构成及作用为：
单片机电路：采用51系列单片机为CPU微处理器，是本仪器的控制、运算和管理中心。
脉冲发射电路：在CPU控制下按照测量范围的变换，自动产生一个脉宽可变的，具有一定幅度的发射脉冲，送到被测电缆。
接收及平衡电路：其作用是最大限度的平衡掉线路中的发射脉冲，接收电路中的反射脉冲，预处理后送给波形自动识别电路。
波形自动识别电路：将反射波形自动判别处理为数字

参数测试电路

图3.2

信号，并识别反射波形的极性。
高速数据采集电路：与脉冲发射电路同步启动，适时接收反射脉冲信号，准确记录与反射脉冲相对应的时间。
参数测试电路：在CPU的控制下测试线路的一次参数，并转换为脉冲型的数字信号，交由CPU拾取处理。
键盘：用来向CPU单片机输入各种操作指令。
液晶显示器：作为仪器的信息输出窗口，显示测量结果（障碍性质、距离等）、各种状态提示符等。
四、结构说明
KDY-803的结构布置如图4.1所示。
1主测端孔
2副测端孔
主、副测量端孔用于插入测量线，并经测量线与被测电缆线对联接，是仪器的输入/输出端口。
3充电插孔：将仪器配套的充电器的输出插头插入该孔，可对仪器进行充电。充电时充电器上指示绿灯、红灯都亮，充满时红指示灯熄灭。 图4.1

4液晶显示屏：为本仪器的信息输出窗口，显示测量结果及各种状态提示等，操作时请勿划伤、挤压、撞击。
5“OFF”键：“关机”键。按该键约2秒钟，关断仪器电源。
6“ON”键：“开机”键。按该键，仪器开机。
7“波速”键：用来调整波速值。
脉冲电磁波在不同介质的电缆中的传播速度是不同的（附表一中为部分参考值），在测试之前，应首先确定该电缆的波速值。本仪器中设置了市话、铜线、同轴、铁线、自调等5种电缆的参考波速值，在此基础上都可以再调整，调整方式如下：
按“波速”键，首先选择电缆类型（粗选波速），液晶屏反白显示“市话”，表示选中市话档波速，此时按“>”、“<”两键，可在市话、铜线、同轴、铁线、自调等五种电缆之间循环显示各档的波速值；再按“波速”键，液晶屏反白显示“波速”，表示可进行波速细调，此时按“>”、“<”两键，可以增大或减小波速值，直到合适为止；按其他任意键（ON、OFF两键除外），退出波速修正状态。
8“<”，“>”键：调整配合键。可配合“波速”键调整波速值的大小；
若同时按下“¤”和“>”键，或同时按下“¤”和“<” 键，可加大或减小液晶显示的对比度。
9“¤”键：背光控制键。用该键可以开/关仪器液晶显示器的背光，使仪器在光线较暗的环境下清晰使用。
10“差测”键：差测方式测量键。
在差测状态，按该键可利用“比较法”测量待测芯线的障碍距离。
11“直测”键：测试键。正常状态下，按该键可直接测量出待测芯线的障碍距离。
五、测量方式的选择
操作人员应根据被测线缆的不同情况，选择不同的测量方式。
5.1直测方式：
该方法适用于线缆状况良好的线路。
用“直测方式”时，将待测线对直接接至主测端孔（副测端口空闲），选择好合适的波速值后，按“直测”键测试，即可直接测试出障碍距离。（接线方法如图5.1）
5.2差测方式：
该方法适用于线路状况较差，接头较多或使用年限较长，输入阻抗不在60～470Ω之间的线路。
这是一种比较方式，目的是弥补仪器在直测方式下平衡电路不能覆盖所有线缆阻抗所引起的发射脉冲的影响，提高仪器的测试范围和测试精度。
使用方法：将待测障碍线对接至主测端口，参考线对（与障碍线对在同一条电缆中的，且长度大于或等于障碍线对的完好线对）接至副测端口，按“差测”键测试，即可直接测试出障碍距离。（接线方法如图5.2）
图5.1 图5.2
六、操作说明
6.1测试前须知：
★若仪器长时间不用，在使用前最好先充足电。
★测试时，应断开与障碍线对相连的局端和终端设备。
★障碍测试前，应了解线路障碍的性质。本仪器测试较明显的断线、混线障碍有很好的效果。
6.2、开/关机： 按“ON”键，仪器开机，显示“ST600电缆障碍测试仪”,按其他任意键,仪器进入工作状态；按“OFF”键2秒钟，仪器关机。
6.3、背景光使用
当环境光线较暗，屏幕显示观察困难时，可按背光键“¤”，打开液晶背光，使画面更加清晰；再按背光键“¤”，可关闭液晶背光。（为节电，仪器无操作一分钟后，背光自动关闭）
6.4、对比度调整
当液晶显示不清晰或对比度太大时，可以调整对比度：同时按下“<”和“¤”可以减小对比度；同时按下“>”和“¤”可以增加对比度，直至调到合适为止。
6.5、障碍测试
6.5.1、根据电缆种类选择合适波速。（方法详见第4条：结构说明之“波速”键）
6.5.2、根据选择的测量方式，将待测电缆芯线经测量线接至主机测量端口，按“直测”或“差测”键，仪器自动测试并显示出被测电缆的故障性质及故障点的距离（测量方式选用原则见第5条“测量方式”：一般情况下使用直测方式即可测试出故障点，如果在直测方式下效果不好，可用差测方式测试）。
6.5.3、铁线测试：由于铁线对信号的衰减比较大，作为特例测量，电缆类型选“铁线”，副测端口接适配器（随机配置），主测端口接待测铁线，按“直测”键测试。
6.5.4、长距离测试：在直测时，如果线缆断线距离较长（农村乡镇局较多）时，脉冲测试方式测不出距离后自动切换利用参数法长距离测试，结果显示与脉冲法稍有区别：距离前面有一“≈”（如图6.1），表示再远距离测试时误差可能较大，为提高测试精度，建议到该障碍点附近再测试一次。

图6.1

6.6、校正波速
如果不知道被测电缆的传播速度，可用一已知长度的同介质类型电缆校准（此电缆长度最好为500～1000米）。方法：将其接于测试仪的主测端口，波速可置于“自调”档，按“直测”键后，测出一数值，此时调整波速值，使仪器显示长度与已知电缆长度相等，此时的波速值即为此种电缆的波速值。请做好记录，以备后用。
6.7、欠压
当液晶显示出现欠压指示时，表明仪器内电池电量不足，应及时插上充电器充电，否则仪器会在出现欠压指示一分钟后自动关机。（欠压指示见图6.2）
6.8、充电
将仪器配套的充电器插入220V市电插座，充电器的输出插头插入仪器充电孔，可对仪器进行充电。充电时充电器上指示绿灯、红灯都亮；充电满时红指示灯熄灭。充电时间约需8小时。

图6.2

七、注意事项：
7.1、线路状态不稳定、干扰较大和线路较长时，测出的数据可能会出现偶然跳变现象，此时可以一直按着“直测”键（或差测）进行多次测量，选择其中较稳定的值作为测量结果。
7.2、若电池电压太低导致不能关机时，请充电关机。
7.3、应急测量时，可用四节五号电池代替原有电池进行，但测量完毕后应立即将原电池正确恢复。
7.4、在实际测试过程中发现不同厂家生产的同种绝缘介质的电缆的波速值也会不同，因此建议对同厂家的同种绝缘介质的电缆的波速值在测试前先予校正。（方法见6.6）
7.5、当有问题时，请与厂家联系，不要私自拆机。
附表一：常见电缆波速参考值

附表一
序 号
电 缆 绝 缘 介 质
波速值（m/μs）
1
空气绝缘
294
2
空气隔垫同轴
282
3
泡沫聚乙烯
240-260
4
聚四氟乙烯（特氟隆）
213
5
聚乙烯类市话电缆
190-202
6
纸（纸浆0.083UF/哩）
216
7
纸（纸浆0.073UF/哩）
264
8
纸、充油（PILC）
140-168
9
交联聚乙烯
140-174
10
高分子量聚合物（HMW）
150-186

八、生产厂家
生产厂家：山东科技大学校产科技总公司科技园
泰安市同心矿山机电有限公司
地 址：山东省泰安市经济开发区高创中心
邮政编码：271000
联系电话：[phone] 8509732（传真）

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