[发明专利]一种基于时频域的盘装电缆测长系统及方法

权利要求书

1.一种采用基于时频域的盘装电缆测长系统的测长方法，其特征在于，基于时频域的盘装电缆测长系统包括待测电缆；用于向待测电缆输入电压信号的信号注入模块；用于获取待测电缆中电压信号的信号检测模块；根据所述信号检测模块的测量结果，用于计算盘装电缆长度的数据处理模块；所述信号注入模块的一对输出端子分别接至待测电缆一端的缆芯和金属护套，所述信号检测模块的一个通道接至待测电缆首端的缆芯和金属护套，另一通道接至待测电缆末端的缆芯和金属护套；所述信号注入模块为高频交流信号源；所述信号检测模块为多通道高速示波器；所述多通道高速示波器的信号电缆与待测电缆的阻抗匹配或接近；所述待测电缆与盘装电缆参数相同，待测电缆沿盘装电缆的绕行方向并紧贴于其它匝电缆之上；

所述测长方法，包括以下步骤：

步骤1，选用设定长度L₀的待测电缆，向所述待测电缆首端输入设定频率f₀的第一电压信号，在首端测得第一首端电压信号u₀₁，末端测得第一末端电压信号u₀₂；

步骤2，使用第一首端电压信号u₀₁和第一末端电压信号u₀₂对应次序的波峰或波谷的时间差，结合第一首端电压信号u₀₁和第一末端电压信号u₀₂的相位差，计算第一电压信号在待测电缆中的传播时间t₀，进而获得盘装电缆的波速v；

计算信号在待测电缆中的传播时间t₀的表达式为：

式中：

Δt₀表示第一首端电压信号u₀₁和第一末端电压信号u₀₂对应次序的波峰或波谷的时间差，

f₀表示第一电压信号的频率，

表示向下取整符号，

表示第一末端电压信号u₀₂超前第一首端电压信号u₀₁的角度；

盘装电缆的波速与待测电缆的波速相同，待测电缆的电缆波速v表达式为：

式中：

L₀表示待测电缆的长度，

t₀表示信号在待测电缆中的传播时间；

步骤3，向盘装电缆的首端输入设定频率f₀的第二电压信号，在首端测得第二首端电压信号u₁，末端测得第二末端电压信号u₂；

步骤4，使用第二首端电压信号u₁和第二末端电压信号u₂对应次序的波峰或波谷的时间差，结合第二首端电压信号u₁和第二末端电压信号u₂的相位差，计算第二电压信号在盘装电缆中的传播时间t；计算信号在电缆中的传播时间t的表达式为：

式中：

Δt表示高速示波器测量结果获得的首端电压信号u₁和末端电压信号u₂第一个峰值之间的时间差，

f₀表示第二电压信号的频率，

表示向下取整符号，

表示第二末端电压信号u₂超前第二首端电压信号u₁的角度；

步骤5，根据所述步骤2中的波速v与所述步骤4中的传播时间t，获得盘装电缆的长度；盘装电缆长度L的表达式为：

L＝vt

式中：

v表示待测电缆的电缆波速，

t表示第二电压信号在盘装电缆中的传播时间。

2.根据权利要求1所述的采用基于时频域的盘装电缆测长系统的测长方法，其特征在于，所述步骤1中，待测电缆与盘装电缆参数相同，所述待测电缆长度大于1米。

3.根据权利要求1所述的采用基于时频域的盘装电缆测长系统的测长方法，其特征在于，所述步骤1中，第一电压信号的频率f₀的取值范围为f₀≥20MHz。