電纜故障定點儀

1、摘 要摘 要隨著社會的發(fā)展，人們對電力輸電的要求越來越高，為了避免在地面上錯綜復(fù)雜的電線對人們的生活帶來不便，在城市中大量的使用地埋電纜，地埋電纜線一旦發(fā)生故障，電力的維修的首要任務(wù)是精確定出地埋電纜的故障點。本文根據(jù)電纜故障點高壓放電時產(chǎn)生的聲音和磁信號，計算出磁、聲信號到達接收端的時間差，可快速準確地找到故障點。本文針對上述需求，用能響應(yīng)微弱振動的壓電陶瓷探頭探測高壓放電時產(chǎn)生的（振動）聲音信號，用磁棒線圈探測高壓放電時產(chǎn)生的電磁信號，設(shè)計了微弱振動信號的低噪聲帶通放大和50hz陷波的模擬放大電路，和兼?zhèn)潆娎|路徑探測與聲磁同步定點的磁感應(yīng)信號放大電路等硬件系統(tǒng)，以及相應(yīng)功能的軟件。實驗結(jié)果

2、證明，該儀器對達到了地埋電纜電纜故障點定點效果良好，且具有環(huán)境噪音屏蔽。關(guān)鍵詞：電纜故障定點儀 聲磁時間差 50hz陷波陷波abstractabstractwith the development of society, peoples requirement of power transmission is higher and higher, in order to avoid the inconvenience of intricate wire on the ground in peoples lives,people increasingly prefer to cover the

3、cable under the ground .but ,come problems at the same time ,if the cable under the ground has any faults,it is very difficult to recognise where points of fault are located from the ground, which leads to inconvenience for electrical maintenance . based on the signal of sound and magnetism which em

4、erges when high voltage discharging on point of fault in the cable , and calculation the time difference between magnetic signal and sound signal to reach the receiver, you can quickly and accurately find the point of failure.in response to these needs, the response to the weak vibration of piezoele

5、ctric ceramic probe to detect the high-pressure discharge (vibration), sound signals, electromagnetic signals generated when the bar magnet coil to the detection of high-pressure discharge, design the low noise of the weak vibration signal the vocal cords passenlarge and 50hz notch analog amplifier

6、circuit, and both the synchronization point magnetic induction signal in the cable path detection and sound, and magnetic amplifier hardware system, and the corresponding features of the software.the experiment shows that the instrument can quickly and accurately fix the point of cable fault .and ,w

7、hats more ,it has the characteristics of ambient noise shielding and automatically mute when people touch close to it.keywords: cable faults tester time difference between sound and magnetic 50hz notch目 錄i目 錄第一章第一章 緒緒 論論.11.1 電纜故障定點儀概述.11.2 電纜故障性質(zhì)與定位及精確定位.21.2.1 電纜故障性質(zhì).21.2.2 電纜故障點預(yù)定位方法及其比較.21.2.3 電

8、力電纜故障點精確定位與電纜識別方法.6第二章第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析.92.1 系統(tǒng)框圖.92.2 壓電陶瓷的特性.92.3 電磁波傳感器設(shè)計.112.4 聲路前置帶通濾波器電路.112.5 陷波器與網(wǎng)絡(luò)匹配電路.142.6 功率放大器電路.162.7 磁信號通道的硬件結(jié)構(gòu).182.8 欠采樣技術(shù)及理論分析.222.8.1 欠采樣目的.222.8.2 采樣的方法.222.8.3 采樣保持電路的分析.232.8.4 低通濾波器的設(shè)計.272.8.5 模擬開關(guān).292.9 系統(tǒng)供電電路.302.10 比較器電路 .31第三章第三章 單片機及軟件單片機及軟件.333.1

9、核心控制單元.333.2 軟件部分 .34第四章第四章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望.37ii目錄4.1 總 結(jié).374.2 展 望 .37致致 謝謝.39參考文獻參考文獻.41第一章 緒 論1第一章 緒 論1.1 電纜故障定點儀概述1近些年,因為電力電纜有其安全性和可靠隱蔽的性能等優(yōu)點，它在城市的電力網(wǎng)絡(luò)中得到了越來越多的應(yīng)用。但是,由于電纜多埋于地下，一旦發(fā)生故障，尋找故障點是一項非常困難的工作。怎么能準確并且迅速而又低成本地尋找到電力電纜的故障并想辦法排除，迅速恢復(fù)供電，盡可能減少停電的時間，并削弱因停電而帶來的損失，這已經(jīng)成了電力部門和生活用電越來越關(guān)注的問題。很長時間以來，工程師們在實踐中積

10、累了許多查詢故障點的方法，尤其是隨著新的技術(shù)的發(fā)展，不斷提出來了一些新的理論與方法也。電力電纜的故障檢測一般可分為兩個步驟,一是故障測距，二是精確定點。因為電纜線在實際應(yīng)用中,一般是左右彎曲、上下波動, 而并不是直線傳輸。所以,在實際測距中所得到的測量結(jié)果有可能和實際測量點與故障點之間的距離有所偏差,這也是下一步精確定點時所要做的工作。在電纜的故障進行大量的統(tǒng)計中, 全部故障率的 90% 以上的都是電力電纜的高阻故障，其他的故障只是少數(shù)。若想精確定點高阻故障，一般的方法有：1，聲測法(包含聲磁同步法)；2，聲磁傳播時間差測量法。目前情況, 最為經(jīng)濟有效的故障定點方法是聲磁傳播時間差法,采用聲磁

11、同步法的優(yōu)點是能判別出聲音最大信號點的,而聲測法且做不到。儀器根據(jù)接收到的放電時產(chǎn)生的聲波和放電時產(chǎn)生的電磁波,并計算聲磁信號的時間差,然后顯示距離，這樣就可以精確地看到測量點到故障點的距離。本系統(tǒng)采用聲音信號與磁信號傳播時間差的測量法,研究了電力電纜尋跡與故障精確定點儀。利用壓電陶瓷接受聲音和線圈接受磁信號，然后把信號經(jīng)過濾波器與放大器等硬件結(jié)構(gòu),編寫單片機的計算程序,實現(xiàn)了電力電纜尋跡與故障精確定點的功能。為電力電纜故障的測尋提供了一種有效的手段。以前的電纜故障定點儀，主要是噪聲大，靈敏度低，準確性較差，容易造成故障點誤判，給電力電纜的維修帶來不便。2地面微小振動的檢測1.2 電纜故障性質(zhì)

12、與定位及精確定位21.2.1 電纜故障性質(zhì)快速地判斷電纜故障的性質(zhì)與故障原因?qū)Ψ治雠c判定出故障點都是十分重要。目前，基于測試故障技術(shù)的水平和發(fā)生故障的點電阻值的大小，電纜故障大概可以分為以下幾種：1，開路故障；2，低阻故障；3，高阻故障；4，閃絡(luò)故障及外護套故障等。電纜故障的原因有：機械造成的損傷，在電纜故障中占很大的比例，主要原因是安裝時受到損傷、外力破壞等。絕緣受潮，主要原因是護套穿孔、終端盒密封不良及電纜制造不良。絕緣老化，其重要的因素是電纜經(jīng)常過負載地運行而產(chǎn)生電纜過熱。電力電纜故障的原因還有過電壓、材料的制作缺陷以及制作工藝不完整等。1.2.2 電纜故障點預(yù)定位方法及其比較1電橋法電

13、橋法曾經(jīng)非常受人們歡迎并是常用的方法，它的工作原理是利用電力電纜的直流電阻與其長度成正比，電橋法適用于檢測低阻接地、外護套和短路故障，其電路原理圖見圖1.1所示。但是它的缺陷是：當檢測三相低阻故障時，因為沒有完好的做比較的相，這樣就沒有辦法進行測試。 如果故障時是高阻故障，我們可以運用高壓去燒穿故障點，把高阻的故障點擊穿變?yōu)榈妥璧墓收显偃y量，但并不是所有的高阻故障都可以燒穿為低阻故障，這樣就限制了這種方法的運用。圖1.1 電橋法電路原理2低壓脈沖反射法第一章 緒 論3低壓脈沖反射法適合于檢測低阻(一般是低于 10 倍波阻抗)、接地和開路故障，而且還能夠測量電纜的全部長度以及電波在電纜中傳播的

14、速度。如果電纜出現(xiàn)了低阻或接地故障，故障電阻與電纜特性阻抗的并聯(lián)就是故障點處的等效阻抗，若故障點處的電阻變小，則反射波形變的也更明顯，當故障電阻降低為零時就成為了全反射。因為測試儀器輸入端的等效阻抗(測試儀器的輸入阻抗)遠大于電力電纜的特性阻抗，所以能夠在測試端產(chǎn)生同極性的反射脈沖，然而在低阻和接地故障處，因為電力電纜的故障電阻小于電纜特性的阻抗，當 300v 左右的入射脈沖輸入到電纜后能在低阻和接地故障點產(chǎn)生反極性脈沖，該波形可以傳輸?shù)綔y試端被儀器接收，每一個接收到的反極性脈沖的下降沿就是故障點的反射波形。如果電力電纜出現(xiàn)了開路故障，故障電阻與電纜特性阻抗的串聯(lián)就是電纜故障的等效阻抗，若故障

15、點是開路故障，那么故障電阻就是無窮大，在開路故障時，輸入到電纜的入射脈沖將產(chǎn)生全反射，在測試端能夠收到同極性的反射脈沖，并且接收到的同極性的脈沖的上升沿就是故障點產(chǎn)生的反射的波形。低壓脈沖反射法的電路也非常簡單，見圖 1.2 所示，電纜接頭處的特性阻抗一般情況下會變的比較大，此時，反射波和入射波完全同極性。并且電纜特性阻抗比“t 接”處的等效阻抗大，因此在此處入射波的極性與反射波的極性相反。 圖1.2 低壓脈沖發(fā)射法測線電路圖3直流高壓閃絡(luò)法直流高壓閃絡(luò)法簡稱直閃法，主要是應(yīng)用于檢測高阻閃絡(luò)故障，高壓檢測設(shè)備若把電壓上升到某確定的值時就會產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿。根據(jù)取樣方式的不同，我們把直流高壓閃絡(luò)法分

16、為電壓取樣法和電流取樣法?，F(xiàn)在以電壓取樣法為例，其電路原理圖見圖1.3所示4地面微小振動的檢測圖1.3 直流高壓閃絡(luò)電壓取樣法電路圖利用直流高壓閃絡(luò)法得到的波形不僅簡單，而且容易理解。但是缺點是不能多次重復(fù)地使用該方法，原因是有些故障點在經(jīng)歷若干次高壓閃絡(luò)放電之后，故障點的電阻就變得比較小，因此不能夠再用直流高壓閃絡(luò)法進行檢測，所以在實際檢測作業(yè)中及時保存進行直流高壓閃絡(luò)法測試所得的波形是非常必要的。但是并不是每次檢測都能得到故障點的波形，因此在檢測時不僅要仔細觀察儀器波形，還要特別留意電壓是否突然變小或直流泄電流是否突然變大等現(xiàn)象。4沖擊高壓閃絡(luò)法沖擊高壓閃絡(luò)法主要是應(yīng)用于直流高壓閃絡(luò)法不能

17、夠測試到的泄漏性高阻故障，并且也能夠?qū)﹂W絡(luò)性高阻故障進行測試。對于泄漏性的高阻故障點，若運用直流高壓閃絡(luò)法，因為流過故障點的電流比較大，很大一部分高電壓都被分到了高壓檢測設(shè)備的內(nèi)阻上，導(dǎo)致電纜上施加的電壓比較小，這樣故障點就很難產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿，也就根本得不到故障點的波形。沖擊高壓閃絡(luò)法與直流高壓閃絡(luò)法的電路原理圖幾乎一樣，它也可以分為電壓取樣法和電流取樣法兩種取樣方法，不同之處就是在儲能電容與電纜之間串入一個球形間隙，見圖1.4所示圖1.4 沖擊高壓閃絡(luò)電壓取樣法電路原理圖當電容不斷積累電壓并達到足夠高時，球形間隙就被擊穿而導(dǎo)通，此時電容上的高壓就會對電纜放電產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿，得到故障點的波形，它的

18、工作原理其實就是把直流電源電壓一瞬間加到電纜上。因為直閃法波形相對簡單，并且比較快第一章 緒 論5捷地得到較準確的數(shù)據(jù)，平時我們應(yīng)盡可能采用直流高壓閃絡(luò)法檢測。5二次脈沖法二次脈沖法主要是應(yīng)用于檢測高阻故障與閃絡(luò)故障。采用的低壓脈沖的電壓300v左右，當故障點接地電阻比較小，且小于五倍電纜的波阻抗時，此時對于低壓脈沖而言，可以認為故障電力電纜是開路。 二次脈沖法的過程是：對電力電纜首先釋放一個足夠高的高壓脈沖，使電纜的故障點產(chǎn)生閃絡(luò)擊穿，然后在故障點的電弧未熄滅時就緊接著就觸發(fā)釋放第2個低壓脈沖，這時對于低壓脈沖，故障點就是完全短路的，其原理圖見圖1,5所示圖1.5 二次脈沖法原理圖因此檢測儀

19、器接收到的低壓脈沖反射波形就相當于故障點接地阻抗為零而得到的波形。如果把釋放高壓脈沖時得到的低壓脈沖波形與未釋放高壓脈沖時得到的低壓脈沖波形進行相加，兩個波形會產(chǎn)生一個發(fā)散點，并且發(fā)散點就對應(yīng)著故障點的反射波形點。這種方法綜合了低壓脈沖法和高壓閃絡(luò)法的優(yōu)點，并把他們兩個結(jié)合在一起，使測試人員非常容易地檢測出故障點的位置。當電纜有“t 接”故障時，“t 接”處電纜的波阻抗產(chǎn)生了改變，我們應(yīng)用二次脈沖法完全可以避免高壓閃絡(luò)法的不足，可以快速準確地知道此處是否為故障點。6三次脈沖法在二次脈沖法的基礎(chǔ)上，對其提升得到了三次脈沖法, 三次脈沖法方法的原理如下：第一步，不破壞電力電纜故障點,我們先給電纜施

20、加低壓脈沖，這樣可以得到低壓脈沖的反射波形；第二步，緊接著在電纜上施加高壓脈，此時電纜故障點被沖擊穿并且產(chǎn)生電?。坏谌?，當檢測到電弧電壓降到一定值時，我們施加6地面微小振動的檢測中壓脈沖來延長與穩(wěn)定電弧放電的時間,然后再施加低壓脈沖,這樣可以得到故障點的低壓脈沖反射波形,把未施加高壓脈沖得到的低壓脈沖波形與施加高壓脈沖得到的低壓脈沖波形進行疊加，同樣可以發(fā)現(xiàn)發(fā)散點，并且發(fā)散點就是故障點對應(yīng)的位置.由于采用了中壓脈沖技術(shù)，電弧時間得到穩(wěn)定和延長,它比二次脈沖法更容易得到故障點波形。1.2.3 電力電纜故障點精確定位與電纜識別方法1聲測法聲測法是電纜故障精確定點的主要方法,一般應(yīng)用于測試部分低阻

21、故障，閃絡(luò)性故障和高阻故障。與沖閃法使用的設(shè)備相同，若故障是電纜的護層被燒穿，可以很方便直接地聽到故障點的發(fā)電聲；若故障是電纜的護層未被燒穿，采用壓電陶瓷做聲電換能器，可以將很小的震動信號換成電信號，進行濾波，放大，功放等處理，偵聽時用耳機來進行，故障點位置就是偵聽出的最響點的位置。2聲磁同步法對于人而言，對聲音響度沒有對頻率敏感，故在實際測試中，再加上環(huán)境噪聲的干擾，很難用聲測法去準確辨別故障點。因為電力故障點在放電時，不僅有放電聲產(chǎn)生，而且還會有向地面?zhèn)鞑サ母哳l電磁波的產(chǎn)生。運用壓電陶瓷接受聲音信號，利用線圈接受磁信號，再測量出兩路信號到來的時間差就可以計算出故障點的距離，是聲磁同步法的工

22、作原理。在聲波測試方法的基礎(chǔ)上不斷改進，提高抗干擾能力。3音頻感應(yīng)法聲磁同步法固然先進，但是它也有自己的缺陷，當遇到低阻故障，如三相對地短路，相地短路以及相間短路，此時電纜故障點電阻等于零，采用聲磁同步法時，故障點產(chǎn)生的磁信號和電聲音都非常地微弱，運用聲磁同步法根本無法進行精確定位。而音頻感應(yīng)法的工作原理是：通過儀器向?qū)w施加 1khz 左右的音頻電流，檢測人員在地面上用音頻線圈探頭沿著電纜的走向進行檢測，用音頻線圈探頭接收到的磁信號，需要經(jīng)過處理（如濾波，放大，功率放大）才能用耳機偵聽或者用表頭顯示。檢測低阻抗故障（相間短路，相對地短路），檢測人員拿著儀器順著電力電纜路徑前進，在故障點之前，

23、同耳機可以聽到施加的音頻信號，第一章 緒 論7響度適當，并且在故障處時聲響會增強，過了故障點后，聲響會有明顯變化（例如聲音很微弱，或者根本就聽不）。但是針對于單相接地的故障，由于其他相完好無缺，施加的音頻信號可以在這個路徑上都被儀器檢測出來，并且響度都差不多，單線圈檢測的方法已經(jīng)不可行。此時可以采用兩個線圈做差動線圈來接收，原理如下：兩個線圈收到的電壓信號做差分，從而可以抵消流過地的電流產(chǎn)生的磁場，剩下的導(dǎo)體與金屬護套之間流動的電流產(chǎn)生的磁場，可以被接收器接受并用來定位，在故障點前，儀器能收由于其中一相對地短路而造成的差信號，而在故障點之后，由于沒有沒有電流流經(jīng)導(dǎo)體，因此，儀器接收到的信號為零

24、。8地面微小振動的檢測第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析9第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析2.1 系統(tǒng)框圖圖 2.1 系統(tǒng)框圖該系統(tǒng)主要有磁和聲音兩條通路，線圈作為磁傳感器，壓電陶瓷作為聲音傳感器，他們負責收集故障點發(fā)出的微弱聲音與磁信號，然后在經(jīng)過放大，帶通濾波，聲音信號經(jīng)過功率放大器后可直接聽到聲音。但是磁信號頻率分量太多，經(jīng)過帶通濾波，然后欠采樣，低通濾波，可以得到人耳可以聽到的純凈聲音,從而可以進行路徑探測。兩路信號經(jīng)過比較器得到單片機可以處理的 ttl 電平，然后傳送給單片機，由于磁信號總是早于聲音信號到來，從而單片機可以根據(jù)兩個信號到來的時間差計算出故障點距離儀器的距離，從而實現(xiàn)快速，準

25、確地電纜故障定點探測。2.2 壓電陶瓷的特性3壓電效應(yīng)早在 1880 年就為雅克和皮埃爾.居里兄弟所發(fā)現(xiàn)，但這一效應(yīng)的廣泛應(yīng)用，只是在壓電陶瓷發(fā)現(xiàn)之后才得以實現(xiàn)。本世紀四十年代發(fā)現(xiàn)了鈦酸鋇，五十年代發(fā)現(xiàn)了鋯鈦酸鉛（pzt）和以鋯鈦酸鉛為基的三元系、四元系，滿足了不同的特殊要求。七十年代初，又研制成功具有電光效應(yīng)的鋯鈦酸鉛鑭（plzt)透明陶瓷材料，近年來出現(xiàn)了鋯鈦酸鉛和高分子聚合物壓電體的復(fù)合材料以及壓10地面微小振動的檢測電薄膜等，這些材料為壓電材料的應(yīng)用開辟了新的前景。壓電陶瓷是一種多晶材料，它以制作簡單，成本低廉以及換能效率高等優(yōu)點，得到了迅速發(fā)展。壓電陶瓷的品種不斷推陳出新，其應(yīng)用領(lǐng)域

26、方興未艾。目前壓電陶瓷的應(yīng)用已滲透到國防建設(shè)及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)航的壓電陀螺到探測地下壓力變化的換能器：從日常生活的揚聲器、傳聲器到現(xiàn)代尖端科學用的紅外探測器、電子計算機存儲器：從民用的安全保險裝置到軍用的報警器：從氣體的引燃到超聲、水聲方面的應(yīng)用等。反過來，這些應(yīng)用又促進了壓電陶瓷材料本身的發(fā)展。每一個壓電陶瓷材料都有其諧振的基頻，與它安裝的方法、自身尺寸等因素有關(guān)。為了減少系統(tǒng)頻帶過寬而使噪聲增加，我用示波器測量了壓電陶瓷探頭的頻譜響應(yīng)曲線，從而設(shè)計帶通濾波器時，使濾波器帶寬盡可能窄，而又包含壓電陶瓷探頭的基頻區(qū)，且把壓電陶瓷探頭響應(yīng)最大得那點作為濾波的中心頻率。這樣可以得到好的響應(yīng)

27、，而又濾去了噪聲。下面是用數(shù)字示波器（型號：gds-2062，選擇示波器內(nèi)部把信號放大 100 倍)測量的壓電陶瓷的頻譜響應(yīng)圖：（如圖 2.2）圖 2.2 壓電陶瓷響應(yīng)特性說明：上面的圖均是壓電陶瓷探頭放在地面上時的測量1標有 first 的圖（第一行左數(shù)第一個）：是示波器沒有任何輸入時的頻譜響應(yīng)，明顯示波器被 50hz 交流電干擾。第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析112標有 chair 的圖（第一行中間）：是稍有力的用椅子擊打探頭附加的地面時的頻譜響應(yīng)，除了被市電干擾的波峰外，另有三個波峰，有分析可知，540hz是壓電陶瓷探頭的諧振基頻，1235hz,1630hz 分別是其二次，三次諧波響應(yīng)。

28、3標有 move 的圖（第一行右數(shù)第一個）：是用腳推動探頭在地面上移動時的頻譜響應(yīng)，由于移動速度慢，其基頻響應(yīng)特別好，二次，三次諧波響應(yīng)很弱。4標有 move2 的圖（第二行左數(shù)第一個）：是用腳快速推動探頭在地面上移動時的頻譜響應(yīng)，由于速度加快，與圖 move 相比，三次諧波響應(yīng)明顯增強。5標有 tick 的圖（第二行中間）：是讓探頭輕輕擊打地面時的響應(yīng)，由于時用探頭擊打地面，即使非常輕，壓電陶瓷的響應(yīng)也比較劇烈，擊打地面時產(chǎn)生的諧波非常多。由于壓電陶瓷對于諧振頻帶外的頻率信號響應(yīng)比較弱，且都差不多，因此上圖中會有許多幅值比較低的波峰。6標有 foot 的圖（第二行右數(shù)第一個）：是用腳用力跺探

29、頭附近的地面時的響應(yīng)，產(chǎn)生聲音的源頻率低，因此只有基波響應(yīng)。根據(jù)對圖 2.2 的分析可以得出結(jié)論：有上面六副圖可知，本探頭的諧振基波是 540hz,綜合減弱噪聲與響應(yīng)頻帶的矛盾，我設(shè)計的帶通濾波器能通過一，二，三次諧波的響應(yīng)，中心頻率設(shè)為 736hz,帶寬設(shè)為 1840hz。2.3 電磁波傳感器設(shè)計電磁波傳感器是用來檢測由于電纜故障點擊穿放電而產(chǎn)生的畸變的電磁信號的,它可以將磁信號轉(zhuǎn)換成電壓信號然后傳送到下一級放大電路中。在兩根10 mm*120 mm 的鐵氧體磁棒上纏繞上漆包線,然后將兩線棒串聯(lián)起來, 互相垂直放置, 這樣做的目的就是為了能夠檢測到各個方向上畸變的電磁信號，是儀器靈敏度更高。

30、 2.4 聲路前置帶通濾波器電路4設(shè)計一個中心頻率為 736hz，帶寬為 1840hz 的帶通濾波器。選用的運放是ne5532，設(shè)計一定的偏置電路讓其工作在單電源模式下。帶通濾波器電路圖如圖12地面微小振動的檢測2.3：圖 2.3 聲音帶通濾波器圖 2.3 中濾波器的傳遞函數(shù)為：（2-1）313131131233111)(ccrrsccrccsscrsh因此該濾波器為一個帶通濾波器與一個增益為 0db 的全通濾波器，根據(jù)各個元件的參數(shù)及帶通濾波器的標準傳遞函數(shù)式（2-2）（2-2）200200)()(sqssqash得到濾波器的各個參數(shù)如下：（2-3）4 . 0255)(73621133313

31、13113131craqrrccrcrahzccrrfoo式（2-1）的推導(dǎo)工程如下：第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析13為了便于推導(dǎo)，把圖 2.3 中的電路圖處理一下，元件用 yn 表示，電路變化為：圖 2.4圖 2.4 帶通濾波器傳遞函數(shù)推導(dǎo)電路圖 （2-4）43324131214123131311)s ()()()s ()()()()()()(yyyyyyyyyyhsusuhyuysuyyysuyuysuyysususuioobcocbbb整理上面四個式子得，便可得到式（2-1） 34133211,1,1,sscyryrycy令用 multisim 軟件仿真出來其幅頻響應(yīng)如圖 2.5圖 2

32、.5 聲音帶通濾波器幅頻響應(yīng)14地面微小振動的檢測ne5532 具有非常好的性能尤其是其低噪聲性能（在 1khz 輸入時，輸入當量噪聲電壓為，而 lm358 的噪聲電壓卻為，tl062 的噪聲電hznv /5hznv /40壓為 42），非常適合于本儀器，。其數(shù)據(jù)手冊上這樣描述：hznv/結(jié)合出色的直流和交流特性的高性能運算放大器的ne5532和ne5532a。他們具有非常低噪聲，高輸出驅(qū)動能力，高帶寬團結(jié)增益和最大輸出擺幅，低失真，高轉(zhuǎn)換率，輸入保護二極管，輸出短路保護。這些運算放大器的內(nèi)部補償為單位增益操作。該ne5532a已經(jīng)指定為等效輸入噪聲電壓的最高限額。2.5 陷波器與網(wǎng)絡(luò)匹配電路

33、51由于聲音帶通濾波器放大了 256 倍，即使市電 50hz 對壓電陶瓷探頭有微小的干擾，若被放大 256 倍傳入耳際也會出現(xiàn)大得噪聲，甚至超過有用信號。陷波器一般是有源器件做成，其 優(yōu)點是 q 值可調(diào)且可以很大，電路圖如圖 2.6圖 2.6 有源雙 t 50hz 陷波器圖 2.6 中陷波器的傳遞函數(shù)如式（2-5）（2-5）2222)1()1 (4)1()(rcsrcsrcssh陷波器的各個參數(shù)計算如式（2-6）：第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析15（2-6）rcq1)1 (410為反饋系數(shù)2在本儀器所用的是無源雙 t 陷波器，優(yōu)點是電路比較簡單，不僅省去了兩個運放，而且可以降低功耗，缺點是 q

34、 值比較小，且 q 值不能調(diào)節(jié)。q 值小意味著 50hz 附近的信號衰減大，由于有用的信號在 200hz 以上，這里的小 q 值對振動的測量并沒有影響。電路圖請見圖 2.7圖 2.7 無源雙 t 50hz 陷波器圖 2.7 中電路圖傳遞函數(shù)為式（2-7）： （2-7）2222)1(4)1()(rcrcsrcssh圖 2.7 中陷波器的各個參數(shù)如式（2-8）q=0.25， （2-8）rc10說明：中心頻率設(shè)為50hz，但是求得的電阻不容易得到，因此可以通過并聯(lián)電阻以得到合適的電阻值，從而微調(diào)中心頻率，有一點需要注意，這里所用的電16地面微小振動的檢測阻與電容必須是誤差較小的，電容用cbb電容，電

35、阻盡量用精度1%以下的。3聲音帶通濾波器后面由于接了無源雙 t 陷波器，使得在接入下一級時輸入信號源內(nèi)阻非常高，因此需要解決匹配的問題。這里選擇了 tl062 運放作為跟隨放大器，這是它的一個作用；另一個作用是在采樣保持后面用，可以讓保持電容保持時間更長而幾乎不改變其電壓。tl062 是非常適合低電壓系統(tǒng)的，并且工作電流只需 200ua,輸入級為 jfet 對管，因此其輸入阻抗非常高，并且具有高的壓擺率，可達 3.5v/us.它的輸入偏置電壓和電流也非常低。它是一個雙運放，在這里選擇其中一個運放做跟隨器，另一個運放可以做低通濾波器，作用是濾取欠采樣后信號的高頻成分。2.6 功率放大器電路為了驅(qū)

36、動耳機，需要將信號進行功率放大。本儀器選用lm386作為功率放大器，它非常適合于電池供電的系統(tǒng)，因為它的工作電壓可以從4v到12v之間，靜態(tài)漏電流只有2ma，靜態(tài)功耗比較低，輸入時可以參考地輸入，靜態(tài)輸出自動為半電源電壓，失真小，并且所需的外部器件最非常少，在外部少量器件時內(nèi)部設(shè)定的增益為20，如果想增加增益可以在1,8管腳之間接一個電阻和電容，可以設(shè)定增益為20到200之間的任何值。其內(nèi)部電路圖如圖2.8圖2.8 lm386內(nèi)部電路圖其典型應(yīng)用電路如圖2.9：第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析17圖 2.9 功率放大器lm386 的應(yīng)用4：盡管 lm386 的應(yīng)用非常簡單，但稍不注意，特別是器件

37、上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會產(chǎn)生非常刺耳的噪聲。1通過接在 1 腳、8 腳間的電容（1 腳接電容+極）來改變增益，斷開時增益為 20。因此用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會帶來好處噪音減少，何樂而不為。2pcb 設(shè)計時，所有外圍元件盡可能靠近 lm386；地線盡可能粗一些；輸入音頻信號通路盡可能平行走線，輸出亦如此，可以減少干擾。這是硬道理，毫無疑問。3選好調(diào)節(jié)音量的電位器。質(zhì)量太差的不要，否則受害的是耳朵；阻值不要太大，10k 最合適，太大也會影響音質(zhì)，轉(zhuǎn)那么多圈圈，不方便調(diào)節(jié)。4盡可能采用雙音頻輸

38、入/輸出。好處是：“+”、“”輸出端可以很好地抵消共模信號，因此能有效抑制共模噪聲。5第 7 腳（bypass）的旁路電容不能省略，在工程應(yīng)用中，bypass 端必須外接一個電解電容到地，起濾除噪聲的作用。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個電容的容值，減緩直流基準電壓的上升、下降速度，有效抑制噪聲。在器件上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，因此這個旁路電容的作用非常大。18地面微小振動的檢測6減少輸出耦合電容。此電容的作用有二：隔直+耦合。隔斷直流電壓，直流電壓過大有可能會損壞喇叭線圈；耦合音頻的交流信號。它與揚聲器負載構(gòu)成了一階高通濾波器。減小該電容值，可使

39、噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會使截止頻率（fc=1/(2*rl*cout)）提高。分別測試，發(fā)現(xiàn)10uf/4.7uf最為合適，這是經(jīng)驗值。7電源的處理，也很關(guān)鍵。如果系統(tǒng)中有多組電源，太好了。由于電壓不同、負載不同以及并聯(lián)的去耦電容不同，每組電源的上升、下降時間必有差異。非?？尚械姆椒ǎ簩⑸想姟⒌綦姇r間短的電源放到+12v 處，選擇上升相對較慢的電源作為 lm386 的 vs，但不要低于 4v，效果確實非常不錯。 8lm386 的每個輸入端都并聯(lián)了一個 50k 的電阻到地，由于其輸入偏置電流為 250na,因此，在沒有輸入時，輸入引腳有 12.5mv 的電壓。如果直流信號源的內(nèi)阻大

40、于 250k，則對于輸入引腳增加的偏置電壓比較小，可以忽略。若直流信號源的內(nèi)阻小于 10k，則應(yīng)用時需要將沒有用到的輸入引腳通過一個電阻短接到地。當然如果信號源通過一個電容再連接到輸入引腳，一切問題都可以解決了。當需要大得增益時，需要通過一個電阻與電容串聯(lián)后在連接到引腳 1 和 8之間，就可以得到 20 到 200 之間的任意增益了。2.7 磁信號通道的硬件結(jié)構(gòu)1在電纜定點之前，需要知道電纜的埋設(shè)路徑，電纜埋設(shè)路徑的測量方法為：在電纜的一端由路徑信號發(fā)生器輸入15khz的間歇功率信號，在電纜的埋設(shè)路徑上方會產(chǎn)生電磁信號，可以用路徑探測儀器來查詢電纜的埋設(shè)路徑，稱為電纜的尋跡。磁信號的收集用一個

41、線圈和諧振電容可以解決，接受器是電感和電容組成的lc諧振到15khz的諧振選頻電路，可以使15khz的磁信號感應(yīng)出比較大的電壓，然后經(jīng)過兩級15khz窄帶放大約550倍。其電路圖由兩個帶通濾波器組成，見圖2.10第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析19圖 2.10 磁信號窄帶放大電路（1）圖 2.9 中左邊濾波器 根據(jù)式（2-4）中的推導(dǎo)公式，又有 （2-9）2421311211csyryrycsy圖 2.9 中左邊濾波器的傳遞函數(shù)為式（2-10） （2-10）21211212212111)(2ccrrccrccsscrsh因此該濾波器為一個帶通濾波器和一個增益為 0db 的全通濾波器又因為krrn

42、fcc5 . 72,15011021帶通濾波器的標準傳遞函數(shù)為式（2-2）因此該濾波器的各個參數(shù)為式（2-11）20地面微小振動的檢測 （2-5 . 32khz1521125)(0212121021112fcraqccrrfccrcra11）（2）圖 2.9 中右邊濾波器傳遞函數(shù)為式（2-12) （2-12)11(11)(4343443443233rrccrsccrccsscrsh）根據(jù)圖 2.9 中右邊濾波器 中各個元件的參數(shù)及帶通濾波器的標準傳遞函數(shù)式（2-2）計算得該濾波器的各個參數(shù)為式（2-13） （2-13）7khz15)11(1212520344341034fcraqrrrcfrr

43、a式（2-12）的推導(dǎo)過程如下：為方便推導(dǎo)把圖 2.10 中的濾波器處理如下：如圖 2.11圖 2.11 傳遞函數(shù)推導(dǎo)簡化電路模型第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析21 （2-14）053)53(341)4213(bocbboicuyuyuyyuyuyuyuyyyyu式（2-14）中的三個式子聯(lián)立得， （2-15）43531)4321()(yyyyyyyyysh如果令415, 3443,512,311ryscyscyryry則代入式（2-15）可得到式（2-12）2圖 2.10 中左端的濾波器幅頻響應(yīng)圖見圖 2.12圖 2.12 帶通濾波器幅頻響應(yīng) 13圖 2.10 中右端的濾波器幅頻響應(yīng)圖見圖

44、2.1322地面微小振動的檢測圖 2.13 帶通濾波器幅頻響應(yīng) 22.8欠采樣技術(shù)及理論分析2.8.1 欠采樣目的在定點之前，一般需要知道電纜的埋設(shè)路徑，電纜埋設(shè)路徑的探測方法是，在電纜上施加 15khz 的間歇信號，用磁棒線圈在地面上方探測 15khz 的間歇信號，由于 15khz 的信號在人耳聽力范圍內(nèi)屬于較高頻率，如果直接進入功放后用耳機監(jiān)聽，不僅聽起來刺耳，大多數(shù)人可能聽不到。因此運用欠采樣及濾波技術(shù)，把15khz 信號變成人耳聽起來舒服的 1khz 的間歇信號。2.8.2 采樣的方法關(guān)于采樣，可以用 ad，乘法器，模擬開關(guān)等完成。根據(jù)所用其目的，盡可能節(jié)省成本與設(shè)計簡單來選擇用哪種方

45、法。1取樣的方法有下面三種：（1）ad:可完成將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，常用其測量電壓，數(shù)字信號處理的前端采樣。（2）乘法器，可以實現(xiàn)兩個信號的相乘。根據(jù)傅里葉變換原理，兩個信號時域相乘，頻域相卷積，經(jīng)過一定得濾波器，可實現(xiàn)對信號頻移，因此乘法器 x通道輸入處理信號，y 通道輸入一定頻率的正弦波信號，可以實現(xiàn)對其調(diào)制；若第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析23y 通道輸入一定頻率與占空比的單位振幅方波，可實現(xiàn)對 x 通道信號的取樣。（3）模擬開關(guān)：其實其模型就是一個乘法器，只不過它其中的一個輸入端只能是方波，控制著模擬開關(guān)的開與關(guān)，其實現(xiàn)的功能與乘法器取樣的功能一樣，由于模擬開關(guān)有內(nèi)阻，后面通常接一

46、個跟隨器從而使被采樣信號無衰減。2在本系統(tǒng)中，運用欠采樣的目的是為了把 15khz 的信號頻移到 1khz。若運用乘法器可以可方便地達到目的，但是還需要一個 14khz 的正弦信號源，這樣實現(xiàn)起來成本比較高。若運用模擬開關(guān)取樣，后面再加上簡單的阻容保持電路，構(gòu)成采樣保持（s/h），再經(jīng)過一個低通濾波器，可以得到需要 1khz 的信號。因此本系統(tǒng)選用模擬開關(guān)構(gòu)成的采樣保持電路。其實，取樣保持與 a/d+d/a（假設(shè)a/d 量化的數(shù)字信號未經(jīng)過任何處理直接輸出至 d/a）實現(xiàn)的功能完全一樣。2.8.3 采樣保持電路的分析61下面是采樣保持電路的電路圖（如圖 2.14）：圖 2.14 采樣保持電路2

47、采樣保持電路的工作過程如下：當取樣脈沖為高電平時，模擬開關(guān)打開，輸入信號一方面給電阻 r2 電容 c1 充電，另一方面將信號輸出給輸出端，此時輸出等于輸入信號；當取樣脈沖為低電平時，模擬開關(guān)關(guān)斷，輸出端的電壓由電容上的電壓決定，由于 jfet 輸入級運放 tl062 的輸入阻抗很大，可達，電容放電時間很長，故電容上的電壓可認為不變。理想的121024地面微小振動的檢測采樣保持是用沖擊信號取樣，但現(xiàn)實中不存在沖擊信號，只能用占空比相對比較小的方波替代。綜上所述，采樣保持電路的輸出端的信號等于兩個信號分時輸入之和（見圖 2.15）。圖 2.15 采樣保持信號圖若采樣脈沖的占空比非常小，就可以忽略脈

48、沖中占的時間，近視認為模擬開關(guān)為理想取樣開關(guān)，輸出等于保持電容上的電壓信號。為了計算采樣保持系統(tǒng)的傳遞函數(shù)， 需要對復(fù)雜的采樣保持電路進行簡化。見圖 2.16圖 2.16 采樣與保持過程3理想取樣開關(guān)的拉普拉斯變換見式（2-16）7 （2-16）0)()(kktsektfsf其中 t 是取樣信號的周期，零階保持器的輸出為式（2-17） （2-17）0)()()()(khtkttkttktftf其拉普拉斯變換為式（2-18）（2-18）0)()1()(kktstshektfsesf第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析25根據(jù)式（2-16）和式（2-18）可得零階保持器的傳遞函數(shù)為式（2-19） （2-

49、19）seshts1)(零階保持器傳遞函數(shù)式（2-19）的幅頻響應(yīng)為式（2-20） （2-20）sstjh/)/sin()(其中，零階保持器的幅頻響應(yīng)為圖 2.17ts2圖 2.17 零階保持器幅頻響應(yīng)4為了方便計算，假設(shè)輸入信號及取樣信號都是從無窮負的時間開始，)(tf則理想采樣開關(guān)的輸出傅里葉變換為式（2-21）7 （2-21）nsnjftjf)(1)(根據(jù)式（2-20）可以得到采樣保持傳遞函數(shù)的幅頻響應(yīng)為式（2-22） （2-22）nssshnjfjf)(/)/sin()(采樣保持系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)如圖 2.185采樣保持后得到的信號經(jīng)過一個截止頻率為 1khz，增益為 3db 的低)(tf

50、h通濾波器（如圖 2.19）后的信號設(shè)為 g（t）假設(shè)該低通濾波器為理想濾波器且其傳遞函數(shù)為式（2-23） 其中 （2-23）)(2)(gjpsrad /20002 根據(jù)式（2-19），式（2-21）及式（2-23）和輸入信號的頻率為 15，采樣信號的頻率為 14可以得到式（2-24）khzkhz26地面微小振動的檢測 （2-24）14)()(4 . 1)()()()(ejpjhjfjg式（2-24）經(jīng)傅里葉反變換得式（2-25） （2-25）)1410002cos(4 . 1)(ttg因此 15的較高頻輸入信號經(jīng)過采樣保持和低通濾波器后可以得到很純khz凈的較低頻 1的信號，可以方便人耳聽到

51、。khz6采樣保持與低通濾波的過程（1）時域圖如圖 2.18時域圖如圖 2.18 所示，其中：第一行為磁棒接收到的 15khz 信號；第二行為 14khz 取樣信號第三行為經(jīng)過采樣保持后的信號 第四行為低通（或帶通）濾波后輸出信號圖 2.18 采樣保持的時域圖（2）頻域圖第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析27采樣保持樣后的信號，只顯示出 40khz 內(nèi)的波形，如圖 2.19 所示，其 1khz頻率的強度最大，還有 13khz,15khz,29khz 等一些頻率成分的輸出。（其中1khz 的分量是由 15khz 頻移 14khz 得到，即 1khz=15khz -14khz13khz 的分量是由-1

52、5khz 頻移 2 14khz 得到，即 13khz=-15khz+2 14khz29khz 的分量是由 15khz 頻移 14khz 得到，即 29khz=-15khz+14khz15khz 的分量是磁棒收到的信號）圖 2.19 采樣保持頻率圖再進行低通濾波器濾波之后的信號頻譜，如圖 2.20 所示，途中只顯示了40khz 內(nèi)的波形，由圖可以看出只有 1khz 的頻率，其它頻率信號幅度看不到了，獲得的信號非常純凈。圖 2.20 采樣保持與濾波頻率圖28地面微小振動的檢測2.8.4 低通濾波器的設(shè)計8經(jīng)過采樣后的信號中含有各種頻率分量，而只有 1khz 才是有用信號。故設(shè)計一個濾波器截止頻率為

53、 1000hz，增益為 3db.從而可以獲得我們需要的信號，然后送人功放，用耳機可以聽到，以用來路徑探測時使用。低通濾波器的電路圖見圖 2.21圖 2.21 二階 mfb 低通濾波器圖 2.21 中濾波器的傳遞函數(shù)為式（2-21） （2-21）212122132111)312111(1)(ccrrscrrrsccrrsh根據(jù)低通濾波器的標準傳遞函數(shù)式（2-22） （2-22）200220)(sqsash圖 2.15 中濾波器的各個參數(shù)為式（2-23）khz112121210ccrrf第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析295113.rra （2-23）5 . 1)312111(120rrrcfq式（

54、2-21）的推導(dǎo)過程如下：根據(jù)圖 2.21、圖 2.15 和式（2-21） 25,114213, 12,311scyryryscyry令則可得到式（2-21）圖 2.15 中濾波器幅頻特性如圖 2.22圖 2.22 mfb 低通幅頻特性2.8.5 模擬開關(guān)cd4066 是四雙向模擬開關(guān)，主要用作模擬或數(shù)字信號的多路傳輸。引出端排列與 cc4016 一致，但具有比較低的導(dǎo)通阻抗。另外，導(dǎo)通阻抗在整個輸入信號范圍內(nèi)基本不變。cd4066 由四個相互獨立的雙向開關(guān)組成，每個開關(guān)有一個控制信號，開關(guān)中的 p 和 n 器件在控制信號作用下同時開關(guān)。這種結(jié)構(gòu)消除了開關(guān)晶體管閾值電壓隨輸入信號的變化，因此在

55、整個工作信號范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較低。與單通道開關(guān)相比，具有輸入信號峰值電壓范圍等于電源電壓以及在輸入信號范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗比較穩(wěn)定等優(yōu)點。但若應(yīng)用于采保電路，仍推薦 cd4016。當30地面微小振動的檢測模擬開關(guān)的電源電壓采用雙電源時，例如 =5v， =5v（均對地 0v 而言），則輸入電壓對稱于 0v 的正、負信號電壓（5v5v）均能傳輸。這時要求控制信號 c=“1”為+5v，c=“0”為-5v，否則只能傳輸正極性的信號電壓。在實際應(yīng)用中使用獨立的電源驅(qū)動 vdd 和信號輸入，vdd 的電流能力應(yīng)超過的 vdd / rl（rleeffective 雙邊的 4cd4066bm/cd4066bc 的交

56、換機外部負載）。這一規(guī)定避免任何永久性的電流流過的 vdd 電源通電時或從cd4066bm/cd4066bc 刪除或鉗行動。在某些應(yīng)用中，外部負載電阻的電流可能包括 vdd 和信號線組件。為了避免繪圖 vdd 電流時切換到終端 1，4，8 或11，電流流過整個雙向開關(guān)的壓降不得超過 0.6v 在 25時，或 0.4v 在 125時（計算值顯示從 ron） 。沒有 vdd 的電流將流經(jīng) rl 如果到終端 2，3，9 或 10的開關(guān)電流。 2.9 系統(tǒng)供電電路91由于該儀器是手持設(shè)備，故選用電池組（四節(jié) 1.5v 電池串聯(lián)）供電。系統(tǒng)中用到的運放 ne5532，tl062 是雙電源運放，若讓其工作

57、在單電源模式下，必須為其提供一定得直流偏置，且直流偏置電壓一般選擇為 vcc/2?？紤]到電池組放電后電壓會下降而最大限度的使用電池，選擇的偏置電壓為：2.75v，該電壓由圖 2.23 中的電路提供。圖 2.23 2.75v 偏置電壓第二章 硬件結(jié)構(gòu)原理及理論分析31圖 2.17 中輸出電壓的計算公式為式（2-24） 式（2-24）v75. 21212rrrvvout2基準源 tl431根據(jù)其數(shù)據(jù)手冊上顯示，它在全量程范圍溫度系數(shù)為 20ppm/，典型的輸出阻抗為 0.2，能施加的反向電流能力為 1ma 到 100ma，輸出噪聲低，內(nèi)部有一個 2.5v 的基準電壓，可以在其 ref 端接分壓電阻

58、能得到從 vref 到 36v 之間的任意電壓，并能自動調(diào)節(jié)輸出電壓或把 ref 端短接到 k 可以從 k 端得到一個穩(wěn)定的 2.5v 電壓。電源電壓波動抑制比高，最低只需要 1ma 的反向電流就可提供穩(wěn)定的電壓，它能提供一個陡峭開啟特性，從而使其成為代替齊納二極管的優(yōu)秀替代品。當需要幾十 ma 級電流的電壓源時，可以直接從 tl431 的 k 端引出（當然，i（ka）至少得比所需電流大 1ma）?？梢杂?tl431 與三極管等電路組合，可以得到所需電壓，大電流的電源。tl431 有很多巧妙的應(yīng)用，例如可以做小信號放大器,具體應(yīng)用電路請參考數(shù)據(jù)手冊上的推薦電路。2.10 比較器電路單片機負責檢

59、測時間差并計算距離信息，由于聲音和磁信號都是模擬信號，而單片機能處理的只能是數(shù)字邏輯電平，因此需要一個模擬信號向數(shù)字邏輯信號裝換的電路。一般系統(tǒng)中完成模擬信號向數(shù)字信號轉(zhuǎn)換需要一個 a/d 轉(zhuǎn)換芯片。而本系統(tǒng)只需要測量出兩個信號到來的時間差，不要高成本 a/d 裝換芯片，只有兩個比較器,而 lm393 里面集成了兩個比較器，正好滿足系統(tǒng)要求。lm393 的主要參數(shù)如下：1工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源： 236v， 雙電源：118v；消耗電流小， icc=0.8ma；輸入失調(diào)電壓小， vio=2mv；共模輸入電壓范圍寬， vic=0vcc-1.5v；輸出與 ttl，dtl，

60、mos，cmos 等兼容；輸出可以用開路集電極連接“或”門； 32地面微小振動的檢測2lm393 的應(yīng)用：6lm393 是高增益,寬頻帶器件，象大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當比較器改變狀態(tài)時，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個問題，標準 pc 板的設(shè)計對減小輸入輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于 10k 將減小反饋信號，而且增加甚至很小的正反饋量(滯回 1.010mv)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入 ic(集成電路板 integrated circuit，