智能电桥的测试原理及抗干扰措施

1、智能电桥的测试原理及抗干扰措施科1苑l论1谈科黑龙江技信息智能电桥的测试原理及抗干扰措施翟俊辉(大庆通信工程公司乘北分公司,黑龙江大庆163000)摘要:随着现代微电子技术的发展,人们研制出了新一代智能化电桥.智能化电桥仍然是利用了导线的直流电阻与导线的长度成正比这一基本关系.充分利用现代微电子技术手段,在具体的测试方法上进行了革新.测试中测量电路的切换,注人电流调整,故障距离计算等工作是由仪器自动完成的,使线路人员能够较容易地掌握仪器的使用方法,测试实际线路障碍.采用数字信号处理技术,对测量数据进行滤波,提高了仪器抗干扰能力.关键词:智能电桥;测试原理;抗干扰1智能电桥的测试原理1.1智能电

2、桥的基本工作原理下面以测试混线障碍为例,介绍智能电桥的基本工作原理.智能电桥工作原理如图1所示.该电路采用了一条良好线l作为辅助线,在被测试芯线的远端将辅助线l与障碍线对中的一条线l:混在一起,然后用一恒流源分两次分别向辅助线l及障碍线l:注人一恒定电流i,并分别测出恒流注人点与障碍点之间的电压,最后作一组合运算,计算出障碍点距离与线路全长的比例值.图1第一次测量1.1.1第一次测试如图1所示,在辅助线与障碍芯线之间注人一恒定电流1,该电流将沿辅助线l,障碍芯线l1的ry部分及障碍电阻r,障碍芯线lz的r-部分流回恒流源.可以看到,在此电流回路中,电流并没有流过障碍芯线l1的rx部分,因此在该

3、段芯线中没有电流流过,这样障碍芯线l:的测试端b点与障碍点f点的电位相等,在测试端我们可以测试出a,b两点之间的电压uab,该电压与a,f两点之间的电压uab相等(uab=uaf),即通过测试端的a,b两点可以测得a点与障碍点f之间的电压uaf为uaf=i?(rl+ry)-i?(rx+ry+rr):ifr+2ny)即uaf=i(rx+2ry)(1)1.1.2第二次测量如图2所示,在障碍芯线l与lz之间注人一恒定电流i,该电流将沿芯线l:的r:部分,流过障碍电阻r,障碍芯线lz的r:部分流回恒流源.在此电流回路中,电流没有流过障碍芯线l:的r,部分及辅助线l,因此在该段芯线中没有电流流过,这样辅

4、助线l的测试端a点与障碍点f点的电位相等,在测试端我们可以测试出a,b两点之间的电压九,该电压与b,f两点之间的电压uee相等(uab=use),即通过测试端的a,b两点可以测得b点与障碍点f点之间的电压巩ubf为ubf=i?rx(2)图2第二次测量1.1-3计算测试端到障碍点距离与线路全长的比例值式(2)22ubf=2i?rx(3)(1)+(2)式uaf+ubf=i(rx+2ry+1rx=irx+2iry+1.r】=2irx+2iry=2i?(rz+rr)即uaf+ubf=2i?(rxq-ry)(4)(3)式除(4)式得2,-2,?r.行-置.彘=可)式中,r:为测试端至障碍点之间芯线的电阻

5、值,对应测试端至障碍点之间芯线的长度,r:+r,为线路全长的电阻值,对应被测线路的全长,两者的比例值即为测试端到障碍点的距离与被测线路全长的比例值,即有l.r2,t瓦:所以f2,.t(6)这样通过两次测量电压值ua,巩,即可得出测试端到障碍点距离与被测试线路全长的比例值.若已知线路全长,即可得出障碍点距测试端的距离值:,2,-r一(7)可以看到,在以上的推导过程中,并没有从接触电阻上取得有用的信息,因此接触电阻的大小与稳定性等并不影响测试结果,即该方法直接消除了接触电阻的影响.在上面介绍的测试方法中,测量电路的切换,注人电流的调整以及大量的计算工作都是由仪器在微处理器(cpu)控制下自动完成的

6、,不需要测试人员的介人,因此使用起来十分方i?i盘一(b)s.klii图3电桥法测地气障碍便.1.2地气障碍的测量地气障碍的测量方法与混线障碍的测量方法基本相同,将地线看作一障碍芯线,通过地线与障碍芯线及良好辅助线构成电流回路(如图3(a),fb)所示),采用与上述混线障碍同样的测量方法即可测出地气障碍点.2智能电桥测试的抗干扰措施智能电桥充分利用了现代微电子及计算机技术发展成果,将测试人员从繁琐的操作及计算中解放出来.实际应用中,智能电桥仍然受线路电阻不均匀,故障电阻不稳定,地电位变化等因素的影响,因此需要采取抗干扰措施.2.1克服地电位的影响橙测量地气障碍时,需要通过地线形成电流回路,但大

7、地中存在着杂散电流,地电位是不断变化的.从测量电路的构成来看,地电位的变化必然对电压测量结果造成一定的影响,进而影响障碍点测量结果的准确性,因此在测量过程中必须克服地电位对测量结果所造成的影响.为了克服地电位变化的影响,智能电桥采用了通过改变注人电流极性并多次测量的方法,假定在一次测量过程中地电流的方向不变,在注人电流与地电流方向一致时,地电流增加了故障点对地的电位,反之地电流减小故障点对地的电位,两次测量结果平均后即可消除地电流对测量结果的影响.但在实测中地电位是不断变化的,这可以通过多次测量的方法加以消除.从而有效地消除了地电位对测量结果造成的影响.2.2信号滤波智能电桥采取了硬件及软件滤波相结合的方法,消除线路上的干扰信号对测量结果的影响.在电桥的模拟信号输人电路中,采用了多阶低通滤波电路,并在测量过程中自动调节注人信号发生电路,尽可能地注人大电流,以提高信号的信噪比,克服干扰信号的影响.在软件中,对每个量连续采样16次,并利用平均滤波方法进行信号处理.为了排除远离平均值的不良数据对平均滤波数值的影响,对每一数值与前后数据进行比较,与前后数值之差明显偏离正常范围的数据,可视为不良数据进行剔除.另外,每一测量过程重复测量4次