铁路信号线缆故障在线检测研究
发布时间：2021-11-06 21:16
在铁路电力电缆系统中,随着线缆大面积的铺设,线缆故障所带来的隐患与风险越来越高,而目前广泛使用的离线检测方法不能快速地进行故障在线定位。因此,研究能够高效准确查找线缆故障的在线检测系统具有迫切的现实意义以及应用价值。本文以时域反射法为基础,利用SSTDR技术快速准确地检测故障点及故障类型,能够有效降低劳动成本,消除故障隐患,保证铁路线路运行安全。论文首先研究了电缆线路的行波传播理论、铁路信号线缆故障原因及常见的故障测距方法。其次,对时延估计算法进行分析和比较,通过Simulink仿真进行可行性验证,仿真结果表明:二次相关时延估计算法对低噪声下的远距离故障信号的峰值锐化效果更好,抗干扰性能强,故障定位更精确。然后,确定了系统设计方案,设计了硬件电路和软件程序,主要包括:基于FPGA系统的测试信号发生模块、反射信号的采集及信号调理模块和应用LabVIEW编写的上位机界面。接下来,制作了故障检测系统样机,对系统的软硬件都作了调试,具体结果如下:FPGA能够将测试信号进行稳定的发送以及频率切换;高速数据采集卡能可靠的处理反射信号;上位机可以提供友好的人机界面,对数据进行相关运算并准确显示结果。...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外线缆故障检测方法概述
1.3 国内外研究现状
1.4 论文主要研究内容
2 铁路线缆故障在线检测系统理论基础
2.1 线缆故障检测基本理论
2.1.1 铁路信号线缆
2.1.2 线缆线路中的行波传播理论
2.1.3 铁路信号线缆常见故障分类及其原因分析
2.2 SSTDR技术在线检测原理
2.2.1 SSTDR技术原理
2.2.2 线缆故障测距原理分析
2.3 SSTDR关键技术
2.3.1 二进制伪随机序列
2.3.2 二进制相移键控调制
2.4 TDR/SSTDR技术优势对比
2.5 系统方案设计
2.6 本章小结
3 时延估计算法仿真及验证
3.1 一次互相关算法
3.2 广义互相关算法
3.3 二次互相关算法
3.4 算法仿真
3.4.1 MATLAB仿真模型的建立
3.4.2 线缆故障具体仿真
3.5 本章小结
4 铁路线缆故障在线检测系统硬件设计
4.1 系统整体架构设计
4.2 主控芯片选型
4.3 DAC芯片选型与调理电路
4.4 USB数据采集卡
4.5 PCB设计
4.6 本章小结
5 铁路线缆故障在线检测系统软件设计
5.1 故障检测系统下位机软件设计
5.1.1 直接数字式频率合成(DDS)软件设计
5.1.2 二进制相移键控(BPSK)程序设计
5.1.3 数模转换芯片(DAC)程序设计
5.2 线缆故障检测系统上位机软件设计
5.2.1 LabVIEW开发环境介绍
5.2.2 上位机功能模块的组成
5.2.3 上位机软件界面
5.2.4 上位机程序设计
5.3 系统整体调试与性能测试
5.3.1 系统整体调试
5.3.2 测试性能分析
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]电缆故障在线检测定位装置研究[J]. 高闯,王莉,杨善水. 航空工程进展. 2018(03)
[2]飞机电源系统多导体电缆故障在线诊断方法研究[J]. 毛健美,王莉,杨善水. 仪器仪表学报. 2016(09)
[3]基于SSTDR的线缆故障检测算法[J]. 李乐乐,江洋,刘宇红. 电子科技. 2015(08)
[4]基于改进的二次相关的铁路信号区间电缆故障检测[J]. 赵庶旭,孙守川,党建武. 数据采集与处理. 2014(05)
[5]扩展频谱时域反射法的理论与实验研究[J]. 管天云. 新型工业化. 2014(01)
[6]电缆传输线参数提取建模与仿真[J]. 殷虎,阎毓杰. 舰船电子工程. 2013(08)
[7]基于FPGA的QPSK与BPSK调制系统仿真[J]. 孙登高,施展. 光学仪器. 2011(05)
[8]基于FPGA的BPSK调制与解调器设计[J]. 高磊,陈志强,吴黎慧,胡洋,蒲南江. 电子测试. 2011(06)
[9]基于Upwind差分格式的电缆故障测距仿真系统[J]. 黄俊彦,刘永强,马士超,谢萍. 光纤与电缆及其应用技术. 2010(03)
[10]高速铁路信号电缆不同接地方式对芯线的干扰影响研究[J]. 常媛媛,张晨. 中国铁路. 2010(04)
硕士论文
[1]基于混沌序列的SSTDR检测方法研究[D]. 申海霞.西安电子科技大学 2011
[2]高速数字电路设计技术的应用研究[D]. 王红旭.西安电子科技大学 2006
本文编号：3480539
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外线缆故障检测方法概述
1.3 国内外研究现状
1.4 论文主要研究内容
2 铁路线缆故障在线检测系统理论基础
2.1 线缆故障检测基本理论
2.1.1 铁路信号线缆
2.1.2 线缆线路中的行波传播理论
2.1.3 铁路信号线缆常见故障分类及其原因分析
2.2 SSTDR技术在线检测原理
2.2.1 SSTDR技术原理
2.2.2 线缆故障测距原理分析
2.3 SSTDR关键技术
2.3.1 二进制伪随机序列
2.3.2 二进制相移键控调制
2.4 TDR/SSTDR技术优势对比
2.5 系统方案设计
2.6 本章小结
3 时延估计算法仿真及验证
3.1 一次互相关算法
3.2 广义互相关算法
3.3 二次互相关算法
3.4 算法仿真
3.4.1 MATLAB仿真模型的建立
3.4.2 线缆故障具体仿真
3.5 本章小结
4 铁路线缆故障在线检测系统硬件设计
4.1 系统整体架构设计
4.2 主控芯片选型
4.3 DAC芯片选型与调理电路
4.4 USB数据采集卡
4.5 PCB设计
4.6 本章小结
5 铁路线缆故障在线检测系统软件设计
5.1 故障检测系统下位机软件设计
5.1.1 直接数字式频率合成(DDS)软件设计
5.1.2 二进制相移键控(BPSK)程序设计
5.1.3 数模转换芯片(DAC)程序设计
5.2 线缆故障检测系统上位机软件设计
5.2.1 LabVIEW开发环境介绍
5.2.2 上位机功能模块的组成
5.2.3 上位机软件界面
5.2.4 上位机程序设计
5.3 系统整体调试与性能测试
5.3.1 系统整体调试
5.3.2 测试性能分析
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]电缆故障在线检测定位装置研究[J]. 高闯,王莉,杨善水. 航空工程进展. 2018(03)
[2]飞机电源系统多导体电缆故障在线诊断方法研究[J]. 毛健美,王莉,杨善水. 仪器仪表学报. 2016(09)
[3]基于SSTDR的线缆故障检测算法[J]. 李乐乐,江洋,刘宇红. 电子科技. 2015(08)
[4]基于改进的二次相关的铁路信号区间电缆故障检测[J]. 赵庶旭,孙守川,党建武. 数据采集与处理. 2014(05)
[5]扩展频谱时域反射法的理论与实验研究[J]. 管天云. 新型工业化. 2014(01)
[6]电缆传输线参数提取建模与仿真[J]. 殷虎,阎毓杰. 舰船电子工程. 2013(08)
[7]基于FPGA的QPSK与BPSK调制系统仿真[J]. 孙登高,施展. 光学仪器. 2011(05)
[8]基于FPGA的BPSK调制与解调器设计[J]. 高磊,陈志强,吴黎慧,胡洋,蒲南江. 电子测试. 2011(06)
[9]基于Upwind差分格式的电缆故障测距仿真系统[J]. 黄俊彦,刘永强,马士超,谢萍. 光纤与电缆及其应用技术. 2010(03)
[10]高速铁路信号电缆不同接地方式对芯线的干扰影响研究[J]. 常媛媛,张晨. 中国铁路. 2010(04)
硕士论文
[1]基于混沌序列的SSTDR检测方法研究[D]. 申海霞.西安电子科技大学 2011
[2]高速数字电路设计技术的应用研究[D]. 王红旭.西安电子科技大学 2006
本文编号：3480539
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