實驗名稱：多分支電纜故障定位系統(tǒng)實驗

　　研究方向：不同調(diào)制比檢測信號及偽盲區(qū)驗證、多分支定位信號預(yù)處理驗證、多分支故障定位策略驗證、時延估計優(yōu)化算法驗證、自適應(yīng)閾值曲線定位驗證、多物理場波速擬合與超頻率估計精度提升驗證。

　　實驗?zāi)康模?/strong>該論文以梅森旋轉(zhuǎn)法生成偽隨機序列的擴展頻譜時域反射法為核心技術(shù)，針對海底多分支電纜故障定位難、精度低等問題，提出可控阻波磁環(huán)與無線開關(guān)組合的多分支故障檢測策略，并通過反射信號預(yù)處理、優(yōu)化時延估計算法、構(gòu)建多物理場波速擬合模型及自適應(yīng)閾值曲線等手段優(yōu)化定位精度，經(jīng)實驗驗證，該方法可實現(xiàn)多分支電纜故障精準(zhǔn)定位，且定位精度與缺陷故障敏感度均得到顯著提升。

　 測試設(shè)備：功率放大器(Aigtek的ATA-1220E)、Y型分支電纜、上位機、示波器、無線開關(guān)、屏蔽磁環(huán)、信號源、FPGA芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。

　 實驗過程：先搭建以FPGA為主控，集成ADC/DAC、功放、無線磁環(huán)的實驗平臺，模擬Y型多分支電纜與海水環(huán)境。隨后測試不同調(diào)制比信號對200m斷路及6m盲區(qū)故障的檢測效果，驗證PHAT加權(quán)指數(shù)抑制法等優(yōu)化算法的盲區(qū)定位能力；對50m分支、100m缺陷故障的反射信號做預(yù)處理，提升缺陷故障敏感度；通過控制磁環(huán)通斷實現(xiàn)故障支路精準(zhǔn)區(qū)分；測試兩種優(yōu)化時延算法的單路及多分支故障檢測性能；最后驗證自適應(yīng)閾值曲線的遠(yuǎn)距離故障識別能力，以及多物理場波速擬合、超頻率估計的定位精度提升效果。

圖1系統(tǒng)控制框圖

圖2實驗平臺

　　實驗結(jié)果：

　　1、不同調(diào)制比及偽盲區(qū)實驗結(jié)果表明，調(diào)制比0.4時檢測效果最優(yōu)，PHAT加權(quán)指數(shù)抑制法與改進(jìn)SCOT加權(quán)函數(shù)法可實現(xiàn)3~8m盲區(qū)內(nèi)故障直接定位且故障距離越大定位誤差越小。

　　2、多分支定位信號預(yù)處理實驗驗證，均值比例去疊加結(jié)合自適應(yīng)閾值修正小波去噪的預(yù)處理方式，能顯著提升對特征阻抗變化不明顯的缺陷故障的敏感度，可識別50m分支節(jié)點和99.424m缺陷故障。

　　3、自適應(yīng)閾值曲線定位實驗發(fā)現(xiàn)，自適應(yīng)閾值曲線可適配不同距離的信號衰減，能有效識別遠(yuǎn)距離衰減故障，檢測效果優(yōu)于傳統(tǒng)固定閾值。

　　4、多物理場波速擬合與超頻率估計精度提升實驗證明，多物理場波速擬合可使定位精度提升約6%，10組采樣的超頻率估計法能再提升約0.3%定位精度且采樣組數(shù)越多提升效果越顯著。

圖3多分支故障檢測結(jié)果

　　產(chǎn)品推薦：ATA-1220E

圖：ATA-1220E寬帶放大器指標(biāo)參數(shù)

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