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第1章 绪论1

1.1 研究背景1

1.2 电缆长度测量技术的研究现状2

1.2.1 传统测量方法2

1.2.2 电阻电桥法和电容法4

1.2.3 时域反射测量6

1.2.4 频域反射测量11

1.2.5 时频域反射测量12

1.3 时域反射技术的研究现状14

1.4 存在的问题16

第2章 时域反射电缆测长的理论研究18

2.1 引言18

2.2 电缆的等效分布参数模型18

2.3 时域反射电缆测长原理19

2.3.1 传输线电报方程19

2.3.2 正弦稳态下的通解21

2.3.3 行波在电缆上传播的电磁解释21

2.4 传输线电报方程的数值分析23

2.4.1 FDTD迭代算法23

2.4.2 FDTD收敛性和稳定性分析24

2.5 基于FDTD的时域反射电缆测长仿真实验分析26

本章小结28

第3章 时域反射电缆测长原理误差分析29

3.1 测量精度的影响因素29

3.2 高精度时间间隔测量模块设计34

3.3 基于FPGA的时间间隔测量技术38

本章小结43

第4章 时域反射电缆测长非线性误差分析44

4.1 电缆传输特性的数学模型45

4.1.1 衰减特性48

4.1.2 色散特性49

4.2 脉冲信号在电缆中传播时的变化规律50

4.3 非线性误差补偿53

本章小结55

第5章 时域反射电缆测长的波速特性研究56

5.1 引言56

5.2 电缆中行波的波速特性分析56

5.2.1 波速的频率特性59

5.2.2 波速的结构特性61

5.2.3 波速的材料特性61

5.2.4 波速的温度特性62

5.3 电缆卷曲状态对波速的影响68

5.4 基于遗传优化神经网络的时域反射电缆测长模型70

本章小结75

第6章 时域反射信号的检测与处理76

6.1 引言76

6.2 基于小波分析的反射波消噪技术76

6.2.1 噪声在小波分解下的统计特性78

6.2.2 小波阈值去噪技术80

6.2.3 小波最优分解层数的自适应确定算法82

6.3 反射波波前识别算法88

6.3.1 阈值法及噪声影响分析88

6.3.2 质心法及噪声影响分析88

6.3.3 多项式拟合法及误差分析90

6.3.4 基于小波的反射波波前识别算法92

6.4 四种反射波波前识别算法试验及分析95

本章小结102

第7章 前景与展望103

参考文献105