基于TDR（时域反射）土壤湿度传感器的设计

aibing

基于TDR（时域反射）土壤湿度传感器的设计 [复制链接]

这个题目可能有些大胆，但国外目前已经将这项技术搞得非常好了，，国内也陆续有公司做出此类产品，高精度，响应迅速，但是成本颇高，技术也比较高深。这个链接是本论坛一个美女大神两年前立得一个项目，但是不知道后来怎么没有音讯了。。。https://bbs.eeworld.com.cn/forum. ... 96609&highlight=TDR
今天有幸发现了她的帖子，对TDR解释的很到位，难易点也讲的很明白，但是真心比较难啊。

大神的分析：
在这里我在搬过来，和大家一起交流下，人多力量大，拜托大家了

一般的网线测试仪（电缆测试仪）需要在线路两段都接上测试设备、而且只能知道其通断、无法知道整个线路是否存在早期缺陷、无法知道缺陷的准确位置。
    而基于TDR的网线质量测试仪只需要在线路的一端接上设备就能测量（这个单端测量在两个相距较远的地方十分重要，节省人力物力，提高工作效率）、可以直观的看到整个线路长度上的问题（例如：接触不良、外界干扰、线路断开等）、而且可以量出故障源的准确位置。
    TDR早已用在电缆测量、光纤线路测量（基于OTDR）、PCB质量检查等方面。TDR工作方式有点象雷达，其原理就是：向电缆中发出一个短的电脉冲（OTDR就是光脉冲），电脉冲将在电缆中向前传输。如果被测件的阻抗是连续的，则信号没有反射，如果有阻抗的变化，就会有信号反射回来。根据反射回波的时间可以判断阻抗不连续点距接收端的距离，根据反射回来的幅度可以判断相应点的阻抗变化。阻抗不连续点就会产生反射，已知源阻抗Z0，则根据反射系数ρ就可以计算出被测点阻抗ZL的大小。
    最简单的TDR 测量配置是在宽带示波器的模块中增加一个阶跃脉冲发生器。阶跃脉冲发生器发出一个快上升沿的阶跃脉冲，同时接收模块采集反射信号的时域波形。电脉冲信号在导体中传输速度大约为2 * 10 8米/秒。所以如果需要测量达到1米的精度，那么要用100M以上宽带的示波器；如果需要测量达到1毫米的精度，那么要用100G以上宽带的示波器。如果数字话的话：1毫米的精度要用100G sps的ADC模块。
    因为条件所限，我们只让其达到0.05米（5厘米）的测量精度，对于线路测量来说这已经足够了。
    本设计的难点在于如果以合适的方式处理反射回来的信号：存储、处理、显示等。
    1 FPGA只有300M的处理能力。但目前这是能获得的最快数字器件，只有用FPGA作为处理的主要设备。
    2 目前几个G的ADC不好找，价格也贵。所以我们不用ADC，该用高速的模拟比较器，只要其性能达到1ns以上。
    3 Xilinx Spartan-6 LX9可以允许定制一个MCU（不知道是否准确，请指正），我将用其实现人机接口，实现设备的高集成度、丰富的应用功能、高的扩展性。这样电路简单一点。


可是不能总搬着一个昂贵且不方便的示波器来对反射的波进行查看，计算吧。。。
如何才能把返回的波检测到，并转换为可以分析利用的信号呢？
苦闷，或许真的很难，但不甘心放弃，依旧想来挑战有兴趣大家可以一起来搞哇

aibing

额，自己顶一下。
大家畅所欲言哇，一起交流下嘛

aibing

上两张图再，高大上啊。。。

aibing

大神哇，请停留片刻你们匆匆的脚步，不要装作是一个无辜的路人