线路负载及故障检测装置(2019全国大学生电子设计大赛C题:国家级一等奖)

  这个东西是今年(2019年)全国大学生电子设计大赛C题，经过4天3夜得辛苦奋斗，完成得题目要求得指标，最后也取得了一个不错得成绩。
  题目要求如下：


  题目三个大的要求：测电容、电感、电阻值，测定负载结构，测故障点距离。

  先是测电容、电感、电阻值，这个在以前做过，就是那个网络导纳测试仪，利用同步采样+FFT能测阻抗，激励频率已知，那电容、电感、电阻就都可以测出来了。
  然后是测负载结构，这个我们想到的方案就是测幅频特性，我们得DDS是用FPGA+高速DAC做的，频率可控，这样的话，测负载结构的硬件部分就直接可以用测电容、电感、电阻的部分的硬件，同步采样+FFT，但是用测幅频特性的方法测负载结构，会有3对负载结构难以区分，也就是会有3种负载结构识别不出来，由于时间有限，放弃了这个部分，最后14种负载结构中，只能测出来11种。
  再就是测故障点距离，这个刚开始是想给窄脉冲，然后测脉冲回波，，，但是导线太短，光速太快，，示波器上一点回波的影子都没有，然后想到了用恒流源：故障点越近，回路中导线长度越短，电阻越小，施加恒流源的话上面的电压就越小，这样根据导线上电压大小就可以测出故障点距离。
  至于噪声，，1pf电容实在是太小了，，最后对系统的影响几乎可以忽略不计。
最后我们的系统结构图如下：

图1：系统结构图。
  这里面只用一个仪表放大器，用校正线圈，都是想尽量减小系统漂移造成的误差，只用一个放大器，那样放大器放大倍数偏移就可以忽略不计了，因为我们用的是两个电压的比值；将与线路同材质的校准线圈串联到电流源输出上，电流源的漂移也可以忽略不计了，因为最后取得是校准线圈和线路上电压的比值，电流大小是一个无关量，，当然，电流也不能太小。。。

最后附几张实物图：

图2、最后的作品

图3、队友正在做装箱前最后的测试

图4、扬帆，启航！

图5、获奖名单（唐峰、夏伟、陈明组）

完