您好, 歡迎來(lái)到化工儀器網(wǎng)
產(chǎn)品分類品牌分類
-
TDS計(jì) 離子計(jì)/離子測(cè)量?jī)x 色度儀、濁度儀/濁度計(jì) 酸/堿濃度計(jì) 電導(dǎo)率儀/電阻率儀 溶解氧測(cè)定儀/溶氧儀 COD速測(cè)儀/COD測(cè)定儀/BOD測(cè)定儀 多參數(shù)水質(zhì)測(cè)量?jī)x 余氯檢測(cè)儀/余氯儀 PH計(jì)/PH檢測(cè)儀/酸度計(jì) 氨氮檢測(cè)儀 ORP/氧化還原測(cè)定儀 其他水質(zhì)檢測(cè)儀 水質(zhì)監(jiān)測(cè)/監(jiān)控儀 鹽度計(jì) 水質(zhì)采樣器/采樣箱 水質(zhì)硬度測(cè)定儀 TDS測(cè)定儀、水質(zhì)檢測(cè)箱 總固體懸浮物測(cè)定儀
-
測(cè)汞儀 腐蝕率測(cè)定儀 反應(yīng)釜、反應(yīng)器 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 恒溫水浴/油浴 磁力攪拌器/電動(dòng)攪拌器、攪拌機(jī) 粉碎機(jī)/破碎機(jī)/研磨機(jī)/球磨機(jī) 微波反應(yīng)器/消解儀 離心機(jī)/離心泵、蠕動(dòng)泵 比重計(jì)/密度計(jì) 培養(yǎng)箱/試驗(yàn)箱/干燥箱/氣候箱 滅菌器/接種器 真空泵/循環(huán)泵/循環(huán)器 定氮儀/吹氮儀/定硫儀 干燥機(jī)/冷凍機(jī) 天平/秤 露點(diǎn)儀、水分儀/水分測(cè)定儀 振蕩器/搖床 滴定儀/庫(kù)侖儀 瀝青檢測(cè)儀、絕緣油檢測(cè)設(shè)備 粘度計(jì) 熔點(diǎn)儀 蒸餾器/蒸餾水器 溶出杯/溶出試驗(yàn)儀 真空表/水表、界面張力儀 電爐/馬弗爐/電阻爐 混合器/混勻器/均質(zhì)器 勻漿器/乳化機(jī)/分散機(jī)/均化儀 超聲波清洗器 其他實(shí)驗(yàn)室化工設(shè)備
-
二氧化碳測(cè)量?jī)x 復(fù)合氣體檢測(cè)儀、四合一氣體檢測(cè)儀 CO/一氧化碳檢測(cè)報(bào)警儀 SF6/六氟化硫檢測(cè)檢漏儀 鹵素氣體檢測(cè)儀 可燃?xì)怏w檢測(cè)儀 氧氣檢測(cè)/報(bào)警儀 VOC檢測(cè)儀 硫化氫檢測(cè)儀、二氧化硫檢測(cè)儀 甲醛檢測(cè)儀 CO2/二氧化碳檢測(cè)儀 有毒氣體檢測(cè)儀 NO/一氧化氮檢測(cè)儀 酒精檢測(cè)儀 氨氣檢測(cè)儀/氨氮分析儀 臭氧檢測(cè)儀 氯氣檢測(cè)儀、二氧化氯分析儀 氡氣檢測(cè)儀 紅外氣體分析儀 氫氣檢測(cè)儀 甲烷檢測(cè)儀 氣體應(yīng)急檢測(cè)箱 氬氣檢測(cè)儀、煤氣分析儀 其他氣體檢測(cè)儀系列
-
鉗形表 接地故障/電纜故障檢測(cè)儀 管線故障尋蹤儀 電阻測(cè)試儀 絕緣電阻測(cè)試儀（兆歐表） 無(wú)線/高壓核相儀 場(chǎng)強(qiáng)儀 信號(hào)發(fā)生器/信號(hào)測(cè)量?jī)x 電流發(fā)生器、電流測(cè)量?jī)x 電力參數(shù)測(cè)試儀 電阻率測(cè)定儀 泄漏電流測(cè)試儀 萬(wàn)用表、計(jì)時(shí)器、多用表 電泳儀 功率測(cè)試儀/功率表/功率計(jì) 示波器/示波表 變比測(cè)量?jī)x 電容耦合測(cè)試儀 氧化鋅避雷器檢測(cè)儀 繼電保護(hù)測(cè)試儀/繼電器 變壓器測(cè)試儀 電位差計(jì)/電位儀、電荷測(cè)量?jī)x 交流/直流穩(wěn)壓電源、程控功率電源 電能表/電流表/電壓表/歐姆表、校驗(yàn)儀 電火花檢測(cè)儀 數(shù)字電橋 相位/伏安表 絕緣油測(cè)定儀 頻譜分析儀/示蹤線 地下管道/管線檢測(cè)設(shè)備 其他電力設(shè)備
-
林格曼煙度計(jì)、煙度計(jì) 土肥測(cè)試儀 葉面溫濕度儀 消防安全設(shè)備 照度計(jì)/光度計(jì)/輻照計(jì)/日照計(jì) 其他環(huán)境檢測(cè)設(shè)備 粉塵檢測(cè)儀/粉塵儀/煙氣檢測(cè)儀 環(huán)境質(zhì)量/空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀 空氣微生物、浮游菌采樣器 空氣/氧氣呼吸器、空氣消毒器 粒子計(jì)數(shù)器 噪音計(jì)/聲級(jí)計(jì)/分貝儀/環(huán)境振動(dòng)測(cè)量 采樣器/取樣器（管）/采樣袋 尾氣檢測(cè)分析儀 土壤檢測(cè)設(shè)備 紫外線檢測(cè)系列 大氣/粉塵/煙氣/塵毒采樣器 有機(jī)物/顆粒物/懸浮物采樣器 黑度計(jì)/測(cè)煙望遠(yuǎn)鏡 空氣/氣體發(fā)生器 葉片/葉綠素檢測(cè)儀
電纜故障檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)
電纜線路的隱蔽性及測(cè)試設(shè)備的局限性，使電纜故障的查找非常困難。本文設(shè)計(jì)了一種以嵌入式微處理器Nios為核心的電纜故障檢測(cè)儀，應(yīng)用A/D器件和FPGA組成可變頻率的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用低壓脈沖反射法原理來(lái)實(shí)現(xiàn)線纜的斷路、短路、斷路點(diǎn)、短路點(diǎn)的檢測(cè)與定位。該儀器可廣泛應(yīng)用于通信維護(hù)、工程施工和綜合布線，對(duì)市話電纜、同軸電纜等各種線纜進(jìn)行測(cè)試和障礙維護(hù)。
電纜線路的隱蔽性及測(cè)試設(shè)備的局限性，使電纜故障的查找非常困難。本文設(shè)計(jì)了一種以嵌入式微處理器Nios為核心的電纜故障檢測(cè)儀，應(yīng)用A/D器件和FPGA組成可變頻率的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用低壓脈沖反射法原理來(lái)實(shí)現(xiàn)線纜的斷路、短路、斷路點(diǎn)、短路點(diǎn)的檢測(cè)與定位。該儀器可廣泛應(yīng)用于通信維護(hù)、工程施工和綜合布線，對(duì)市話電纜、同軸電纜等各種線纜進(jìn)行測(cè)試和障礙維護(hù)。
1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
利用低壓脈沖反射法檢測(cè)電纜故障。主要原理是：向電纜發(fā)送一個(gè)電壓脈沖，當(dāng)發(fā)射脈沖在傳輸線上遇到故障時(shí)，由于故障點(diǎn)阻抗不匹配，產(chǎn)生反向脈沖，通過(guò)計(jì)算二者的時(shí)間差△T，并分析反射脈沖的特性來(lái)進(jìn)行故障的定性與定位。該方法適用于斷線、接觸不良、低電阻或短路故障的測(cè)試。
故障點(diǎn)距離L為：L=V·△T/2。式中，V是脈沖在電纜中的傳播速度。根據(jù)反向脈沖的極性可判斷故障性質(zhì)：斷線或接觸不良引起的反向脈沖為正，低電阻或短路故障引起的反向脈沖為負(fù)。
該儀器是一個(gè)便攜式電纜故障檢測(cè)設(shè)備，可利用現(xiàn)代電子技術(shù)(如高速A/D技術(shù)、異步FIFO技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列FPGA等)來(lái)提高集成度和靈活性。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生探測(cè)脈沖，高速的A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)脈沖及其反射回波信號(hào)進(jìn)行采樣，使用異步FIFO作為A/D采樣數(shù)據(jù)的緩存。軟核Nios作為系統(tǒng)核心，控制檢測(cè)任務(wù)的啟動(dòng)和結(jié)束、脈沖發(fā)送接收模式的選擇、A/D采樣數(shù)據(jù)的處理計(jì)算、故障性質(zhì)和位置的判斷及顯示等。其中，軟核處理器和邏輯功能都是在現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件中編程實(shí)現(xiàn)的。
2、功能及性能指標(biāo)
短路測(cè)試：檢測(cè)電纜芯線之間是否有不必要的連接及其位置。
斷路測(cè)試：檢測(cè)電纜中某芯線是否斷路及其位置。
顯示：顯示測(cè)試結(jié)果，即測(cè)量中開(kāi)路及短路的位置。
測(cè)量范圍：2～1000m。
測(cè)試精度：可選擇2m和10m兩種精度。
脈沖振幅：負(fù)載開(kāi)路5V。
脈沖寬度：20ns，100ns。
zui大采樣速率：100MHz。
波形記錄長(zhǎng)度：1024點(diǎn)。
3、硬件設(shè)計(jì)
以Altera公司的CyeloneII系列FPGA器件EP2C20為核心，利用其Nios軟核功能設(shè)計(jì)了微處理器，并完成了相關(guān)電路的設(shè)計(jì)。通過(guò)編程FPGA器件定制脈沖發(fā)生、高速時(shí)鐘以及高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)FIFO等模塊，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了脈沖發(fā)送和接收電路以及高速數(shù)據(jù)采集和處理電路。
3.1微處理器系統(tǒng)
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Nios是一種處理器的IP核，設(shè)計(jì)者可以將它放到FPGA中。Nios軟核處理器是一種基干流水線的精簡(jiǎn)指令集通用微處理器，時(shí)鐘信號(hào)頻率zui高可達(dá)75MHz。采用Flash來(lái)存儲(chǔ)啟動(dòng)代碼和應(yīng)用程序，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位或加電啟動(dòng)時(shí)，F(xiàn)lash中的啟動(dòng)代碼將被執(zhí)行。采用SDRAM存儲(chǔ)應(yīng)用程序的可執(zhí)行代碼和數(shù)據(jù)，為程序提供運(yùn)行空間。Nios軟核與Flash和SDRAM的連接在FPGA中的設(shè)計(jì)如圖2所示。
3.2探測(cè)脈沖的產(chǎn)生
故障檢測(cè)所用脈沖信號(hào)的寬度為20～100ns，F(xiàn)PGA的工作時(shí)鐘可以達(dá)到200MHz，在其中生成減法計(jì)數(shù)器可產(chǎn)生滿足脈寬要求的脈沖信號(hào)。減法計(jì)數(shù)器產(chǎn)生脈沖的幅度受限于FPGA的工作電平，對(duì)檢測(cè)來(lái)說(shuō)是不夠的，因此從FPGA中出來(lái)的方波脈沖還要經(jīng)過(guò)放大，才可以耦合到被檢測(cè)線纜中去。SN74LVC424用作電平轉(zhuǎn)換。sta和pulse_input均來(lái)自FPGA。本設(shè)計(jì)采用的是5V脈沖幅度，脈沖的饋送采取了晶體管射極驅(qū)動(dòng)的方式。這種驅(qū)動(dòng)方式比較簡(jiǎn)單，適用的器件也比較多。
3.3A/D轉(zhuǎn)換電路
檢測(cè)脈沖的寬度為20～100ns，相應(yīng)的數(shù)據(jù)采樣率在20MHz和100MHz之間變化，一般的A/D芯片很難滿足采樣的要求，而用多片A/D芯片在成本和設(shè)計(jì)上都比較困難。這里選用美國(guó)NS公司的ADC08100，其采樣速率為20～100Msps，此時(shí)采樣的功耗為1.3mW/Msps，采樣的功耗會(huì)隨著采樣時(shí)鐘增加而增加，但是采樣的特性不會(huì)受到影響，因此在采樣率多樣的系統(tǒng)中一個(gè)芯片可以起到多個(gè)芯片的作用。根據(jù)采樣速率的不同，通過(guò)一個(gè)時(shí)鐘控制模塊產(chǎn)生相應(yīng)的采樣時(shí)鐘信號(hào)，使芯片工作在所要求的速率之下，既可以節(jié)約成本，又可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。ADC08100和FPGA配合使用，可以方便地改變采樣時(shí)鐘，具有很大的靈活性。
A/D轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。探測(cè)脈沖及回波信號(hào)需要轉(zhuǎn)換成適合A/D芯片電壓水平的信號(hào)后再進(jìn)行采樣。脈沖在輸入運(yùn)算放大器之前進(jìn)行了鉗位處理，采用兩組倒置的二極管并聯(lián)，避免脈沖過(guò)高而擊穿運(yùn)算放大器。
圖3A/D轉(zhuǎn)換電路
3.4時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生
檢測(cè)脈沖的產(chǎn)生、ADC08100的采樣，以及異步FIFO的數(shù)據(jù)緩存構(gòu)成了一個(gè)高速A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這對(duì)于各種信號(hào)的時(shí)間配合要求很高，需要專門的時(shí)鐘單元來(lái)配合，以使電路工作在正確的時(shí)序之下。在FPGA中可方便地定制時(shí)鐘模塊來(lái)產(chǎn)生A/D采樣時(shí)鐘、異步存儲(chǔ)器的讀寫時(shí)鐘，以及脈沖發(fā)生模塊的計(jì)數(shù)時(shí)鐘。所有的時(shí)鐘都是由一個(gè)高速的時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的，并且整個(gè)系統(tǒng)是在同一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)下同步運(yùn)行的，從而保證了采樣的時(shí)序要求。
3.5電源模塊
系統(tǒng)中既有模擬電路又有高速數(shù)字電路，使用電源種類復(fù)雜，存在+5V、+3.3V、+1.2V、-5V等多種電源信號(hào)。在電路板設(shè)計(jì)制作中既要減小高頻數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的電磁干擾，又要避免各種電源之間的干擾，因此需合理規(guī)劃模塊布局及布線走向以提高信號(hào)穩(wěn)定性。
4、軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)主要包括FPGA的開(kāi)發(fā)應(yīng)用、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)以及液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)等。
4.1FPGA開(kāi)發(fā)應(yīng)用
現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA(FieldProgrammingGateArray)具有高密度、高速度、低功耗、功能*等特點(diǎn)。在此系統(tǒng)中采用了Altera公司的CycloneII系列器件來(lái)實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)功能，是在QuartuslI7.1軟件中使用硬件描述語(yǔ)言VHDL來(lái)設(shè)計(jì)完成的。高密度可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)流程包括：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)處理和器件編程4個(gè)步驟，以及相應(yīng)的功能仿真(前仿真)、時(shí)序仿真(后仿真)和器件測(cè)試3個(gè)設(shè)計(jì)驗(yàn)證過(guò)程。
本設(shè)計(jì)中，主要包括Nios微處理器、脈沖發(fā)生、高速時(shí)鐘以及高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)FIFO等模塊的設(shè)計(jì)。
4.2應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
應(yīng)用程序控制檢測(cè)任務(wù)的啟動(dòng)和結(jié)束、脈沖發(fā)送接收模式的選擇、A/D采樣數(shù)據(jù)的處理計(jì)算、故障性質(zhì)和位置的判斷以及結(jié)果輸出等。
5、結(jié)語(yǔ)
本文提出了基于Nios軟核的電纜故障檢測(cè)儀設(shè)計(jì)方案。對(duì)于脈沖反射法檢測(cè)故障的具體實(shí)現(xiàn)，提出了基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件的高速采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的設(shè)計(jì)。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電纜的斷路、短路等故障的檢測(cè)，具有在線監(jiān)測(cè)、易于控制的優(yōu)點(diǎn)，以及靈活和良好的擴(kuò)展功能。 北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司。