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B题：同轴电缆长度与终端负载检测装置
看到今年的电赛题目，做信号的同学一下子选择恐惧症都犯了，B、C、D、F、H五道题都能做，但是具体每道题目有何区别，做起来难易程度如何呢？
首先拿到所有题目的时候，单看B题和C题的题目而不看具体要求，是不是感觉把一道题分成了两个来做，熟悉19年电赛题目的同学更是欢呼“这题我做过！！！”别的不说，先上链接：2019年电赛方案-C题线路负载及故障检测装置
看到国一获得者们分享的设计方案，很多同学已经开始跃跃欲试，直接复制粘贴了。确实，单纯从测量内容的角度来看，这两道题相较于2019年的C题，要测试的电路结构种类变得单一了，也可以使用屏蔽性能好的电缆了，不再需要担心铜线引入的干扰，做起来就如履平地了。
更有同学可能直接翻开自己的收藏夹，翻出一张许老师的经典之作，LCR电桥。
[attach]721339[/attach] [attach]721340[/attach]
似乎万事俱备，只欠动手了。但是……别急，仔细看题目。
B题测试的时候是在输入端测量的，只有一个测试点，负载端没有测试点，与电桥的原理大相径庭。似乎这里陷入绝境了，不让测负载端的信号，怎么测量负载大小和电缆长度呢？再研究下题目，第三部分说明的第一点就给出了解决方案：根据测量方法采用合适的激励信号，在电缆始端测量入射、反射等信号并进行处理，计算所需检测的参数。
那么就要来补充下知识，什么是反射？
信号在传输的过程中如果遇到阻抗突变，就会产生反射，反射电压的大小和入射电压以及传输线的阻抗有关，如下图所示，假设传输线第一个区域的瞬时阻抗为Z1，第二个区域的瞬时阻抗为Z2。
[attach]721341[/attach]
那么反射电压Vreflected和入射电压Vincident满足以下关系：
[attach]721342[/attach]
其中，ρ是我们所关心的反射系数，即反射电压与入射电压的比值，当信号从高阻抗区域进入低阻抗区域时，反射系数的值是负的，当信号从低阻抗区域进入高阻抗区域时，反射系数是正的。反射系数的取值范围是[-1,1]。
相应的，传导系数t满足以下关系：
[attach]721343[/attach]
因为传输线本身有长度，也有瞬时阻抗，如果传输线上有多个点的阻抗不连续，可能会导致多次反射。
知道了什么是反射，那就还需要知道在不同条件下，反射在输入端造成的影响是什么。
根据电缆上不同位置的阻抗变化情况，可以大致分为下图几种情况。
[attach]721344[/attach]
到这里，解题方案就逐渐浮出水面了，就是利用反射。
那么另外一个问题，怎么计算长度呢？如果可以测压降，当然就可以根据电阻公式，先求得线缆的电阻，再计算出长度，但对B题来说显然是行不通的。
等等……长度……有一个经典的公式：光速C=λf，λ：波长，f：频率。
波长、反射，如果把这两个结合起来，是不是就能解题了。这就是经典的时域反射法测量线缆长度。
时域反射法(Time Domain Reflectometry) 是一种能够使用非接触的方式帮你测量一段传输线的长度的方式。简单点说，如果我们在一条传输线的一段施加一个交变信号，而传输线的另一端保持开路，那么信号就会延传输线返回信号的发射端，并在传输线上形成驻波。通过测量入射信号和反射信号之间的相位差(一般来说多使用方波以更加简化测量的难度)，我们就可以知道信号在线长多少的位置发生反射，从而获得传输线的长度，或是传输线的断点。
到这里，B题的解决方案基本可以敲定了。首先是要准备一个自制的脉冲产生装置，用来产生测试激励信号，接着就是ADC采集这个信号的原始参数，包括起始时间和幅度信息，接着还需要对反射信号进行起始时间和幅度的采集，最后根据系统整体的测试数据反推出线缆的长度和负载参数。这个方案说起来简单，但是对于基本功还是有很高的要求。
B题解决了，一招也用老了，但是这一招还没结束。C题大家都知道做个电桥，但是实际上，电桥也可以增加反射参数的测量，作为辅助测量条件，对一些不太容易区分的测量值，起到一定的增强效果。
另外，F题虽然指明了是根据声波传播来进行定位，但是也没说不能测反射波，如果在发声源端同时测量一下反射的回声，是不是也可以多一个参数呢，题目中说，应用模式识别、机器学习等算法，那么多一个数据，学习精度通常也会更高。
其他的信号类题目，也是对大家基本功的考量居多，无论选择哪道题，都祝愿各位同学能够发挥所长，稳扎稳打，取得让自己无憾的成绩。
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