摘要：首要介绍了检测电缆毛病的办法及原理并介绍高压脉冲信号源的全体规划方案和组成部分。信号源硬件的首要器材为IGBT驱动模块VLA517和数码管液晶显现模块，规划并完成了信号源的电路功用。接下来扼要介绍了所选用的单片机C8051F310的首要特性，并关于软件规划中运用的开发言语及开发环境进行了扼要阐明。本文的最终一部分内容是软件部分的规划，包含守时程序和数码管显现程序两部分。试验中验证了信号源软硬件规划方案的可行性和正确性。
跟着社会的开展，10 kV电力电缆的运用越来越广泛，用电缆供电有许多长处，可是因为体系扩容等要素的冲击，运转时刻越久，毛病越来越频频，为了进步供电牢靠性就有必要以短时刻修正这些电缆毛病，可是电缆是埋在地下的不便于直接调查发现毛病点。而怎么查找毛病点成为咱们不断深入研究的课题。现在常常用的测距法是脉冲反射法、可是这种办法差错比较大，合作此测距办法常常运用的准确定点法是声测法和声磁同步法，然而在脉冲反射法和声测法中关键是高压脉冲信号源的规划与完成。
1 脉冲信号源体系组成
高压脉冲发生器的作用是发生并发送幅值为10 kV的周期脉冲信号，脉冲的宽度及周期都是可调的。体系首要由主回路、操控回路、显现器三部分组成。体系全体规划图如图1所示。
主回路部分，首要将220 V交流电源经整流、滤波后变为直流，电压为270 V左右，开关管选用绝缘栅双极型晶体管(Isolated Gate Bipo lar Transistor，IGBT)，并选用了VLA517作为IGBT专用驱动模块进行驱动，当操控回路输出脉冲信号加到IGBT时，使IGBT导通，脉冲变压器的原边有一个脉冲电流流过，脉冲变压器的变比为1：40，随即在脉冲变压器的副边发生一个高压脉冲，显现器部分将脉冲信号的周期、脉宽和脉冲发送距离显现在数码管上。
2 信号源操控电路
信号源的操控回路便是单片机的硬件体系，如图2所示。图中，显现部分选用数码管，驱动芯片用2003，该芯片驱动才能可达20个TTL芯片，电源用三端稳压块AS1117供给，输入5 V，输出3.2 V。
5个按键K1、K2、K3、K4、K3用来操控信号源正常作业，并用五位数码管实时显现，其功用如下：
复位键K5：是单片机复位，数码管显现全零，表明复位成功。
发动/中止键K4：完成脉冲的发射与中止功用，假如咱们按下K4的时刻不到3 s那么发送脉冲，数码管显现“RUN”;假如按键时刻大于3 s则中止发送脉冲，数码管显现“STOP”。
设置按键K3：用来操控脉宽仍是脉冲周期的设置，假如按键时刻小于3 s那么进行脉宽的设置，数码管显现脉宽初值“1”单位是μs;假如在3～10 s之间则进入脉冲周期的设置，数码管显现初值“1000”单位是μs;大于10秒则进入发脉冲距离时刻设置，数码管显现初值“60 00”单位是μs。
削减按键K2：用于设置削减相应的数值(脉宽、周期、距离)，从数码管显现的数值改变能够看出其数值减小。
添加/距离按键K1：用于设置添加相应的数值(脉宽、周期、距离)，从数码管显现的数值改变能够看出其数值添加。
P1.0用来触发脉冲源的IGBT，用以发生高压脉冲。
3 软件规划
3.1 编程言语及开发工具
单片机的编程言语能够是汇编言语，也能够是高档言语(C言语)，与汇编比较，C言语在功用上、结构性、可读性、可维护性上有显着的优势。本文选用的编程言语为C言语和Keil C51软件开发体系，它是美国KeilSoflware公司出品的51系列兼容单片机C言语软件开发体系。
C8051操控回路选用单片机C8051F310，该单片机运转牢靠，体积小，功用强大，与8051单片机兼容，其管脚摆放如图3所示。
如图4所示该单片机选用32脚封装的芯片，4个端口P0～P3经过穿插网络输出，接上拉电阻时能够接受5 V的耐压，即输出电压为5 V，此刻为漏极开路输出。假如不接上拉电阻，则为推挽输出，输出电压为3.2 V，由PxMDOUT决议。C8051F310最大的长处是其内部带有振荡器，不用外接晶体，并且可编程分频，最大频率为24.5 MHz。只要让OSCICN=OSC%&&&&&%N10x03，就表明内部时钟且不分频。
3.2 全体程序流程图
如图5所示在开机初始化后，守时计数器T0周期扫描数码管对其进行逐位显现即动态显现，因为人的视觉暂留时刻为0.1～0.4 s，而咱们的每位距离扫描时刻为l ms所以咱们看到五位数码管显现的数字是不变的;然后咱们对键盘扫描，K4操控发动或中止发送脉冲，K3挑选设置脉宽、周期、发送脉冲距离，K2埘K3选取的设置项将其数值削减，K1对K3选取的设置项将其数值添加。
3.3 脉冲发送软件规划
单片机内部有4个16位计数器/守时器，这些守时器能够用于丈量时刻距离，对外部事情计数或发生周期性的中止请求。发送脉冲程序流程图如图6所示。
本文选用单片机内的守时器T0、T1、T2，T3方法1。方法1的计数器/守时器运用悉数16位，挑选体系时钟，作为守时器0的时钟源。用T0守时1ms扫描数码管显现;T2守时器的守时时刻为脉冲距离时刻，T2计时期间IGBT是关断的;当T2计时完毕后开端T3计时，计时长度为脉冲的宽度，T3计时期间IGBT翻开;当T3计时完毕T1开端计时，计时长度为脉冲周期减去脉冲宽度，T1计时期间IGBT封闭，T1的中止次数为100的时分封闭IGBT，翻开T2守时器开端再次歇息-发射脉冲的循环。
T0守时程序的首要代码：
单片机中穿插开关的装备，C8051F310有29个I/O引脚(3个8位口和一个5位口)，每个端口引脚都能够被装备为模仿输入或数字I/O。被挑选作为数字I/O的引脚还能够被装备为推挽或漏极开路输出。数字穿插开关答应将内部数字体系资源映射到端口I/O引脚。在脉冲信号源的规划中，运用到单片机的4个I/O端口，分别是P1.0，首要是输出脉冲信号，还有下面末节用到的与液晶显现模块的衔接所用到的P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、PI_5 5个接口。
穿插开关依据优先权译码表为所挑选的内部数字资源分配I/O引脚，寄存器XBRO和XBR1用于挑选内部数字功用寄存器XBRO和XBR1有必要被装入正确的值以挑选规划所需求的数字I/O功用。置‘1’XBR1中的XBARE位将使能穿插开关。
用端口输出方法寄存器(PnMDOUT)挑选一切端口引脚的输出方法(漏极开路或推挽)。I/O引脚的输出驱动器特性由端口输出方法寄存器PnMDOUT中的对应位决议，每个端口输出驱动器都可被装备为漏极开路或推挽方法。本规划中将端口P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5所对应的端口1输出方法寄存器P1MDOUT中的相应方位1，设置为推挽方法。
详细装备如下：
3.4 数码管显现软件规划
本规划显现部分选用的是共阴极8位数码管，并用2003驱动，因为数码管是8位即a(P0.0)、b(P0.1)、c(P0.2)、d(P0.3)、e(P0.4)、f(P0.5)、g(P0.6)、dp，dp是显现小数点的位，本规划中并未用到。因为驱动2003是由8个非门构成，所以要想点亮咱们的共阴极数码管那么相应的P0.X应设为0，数字0-9的ASCII码为0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10。例如咱们想显现数字0那么P0=0x40。
而咱们的段选是由P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5操控的，榜首段数码管选顶用P1 |=0x02;P1 =0xC3;第二段数码管选顶用P1 |=0x04;P1 =0xC5;第三段数码管选顶用P1 |=0x08;P1 =0xC9;第四段数码管选顶用P1 |=0x10;P1 =0xD1;第五段数码管选顶用P1 |=0x20;P1 =0xE1;
如图7所示在开机初始化后咱们设置不同的标志位用来显现不同的内容：flage为1表明要显现脉冲宽度，flage为2表显着现脉冲的周期，flage为3表显着现发送脉冲的时刻距离，flage为4表明发送脉冲，flage为5表明中止发送脉冲。
4 发送脉冲波形图
咱们设置的脉冲的宽度为4μs，脉冲周期是1 ms，脉冲的距离时刻是6 s时分的发射脉冲波形图如图8所示。
本文试验所用电缆类型ZRYJLV22额外电压8.7/15 kV，变压器为1：40的高频变压器，脉冲信号经变压器变压到达10 kV的脉冲被直接送到线路，发动运转按键向线路注入脉冲，构成入射信号。由图1可知入射信号经电阻R4(1k)分压被送到示波器，便于试验中调查信号，示波器丈量到的波形如图9所示。
5 定论
本高压脉冲信号发生器不光能够完成根本的脉冲信号的发送与中止功用，并且脉冲宽度、周期和脉冲距离时刻是能够设置的，能够依据咱们的需求进行设置。本规划用的变压器最大匝数比是1：40，并且有4个档能够调理即1：10、1：20、1：30、1：40，输入为220 V因而输出的高压脉冲电压最大能够到达10 kV。能够依据实践的个人需求改换运用其他的变压器，把电压升到你需求的高压值。本规划成本低、运用方便并且有较高的可行性。
