实验目的
用示波器测量电线或导线的长度。
实验原理
时域反射计（Time-domain reflectometer or TDR）它是一种电子仪器，通过观察的波形来测量导线的电子仪器。
可用于测量电缆(双绞线、同轴电缆)的长度。
时域反射计大概是这样长的:
时域反射计
我们可以利用最后一个实验自制快速边缘脉冲发生器由脉冲发生器和示波器组成的廉价时域反射设备，以测量导线的长度。
让我们谈谈使用 TDR 测量导线长度的原理：
时域反射计原理
将高速边缘脉冲信号发射到未知长度的电缆的一端，沿着电缆向另一端传播（propagation ）, 如果电缆的另一端断开，信号将在到达终点后反射（reflection）回到起点，用示波器测量信号从发射到反射的时差，计算电缆长度。
导线或电缆只传输能量，导线本身不消耗能量或类似于不消耗能量。当射频信号到达导线的末端时，能量无法释放，它们会沿着导线传回来。就像我们对着墙大喊大叫一样，当声音遇到墙时，它会回来。
计算电缆长度的公式如下：
长度计算公式
L = 电缆长度，单位：米。
Δt = 单位:秒。
C = 光速,单位：米/秒。
VF = 电缆速度因子，常量，无单位。
电信号在电缆中的速度无法达到理论上的光速，光速与电信号在电缆中的实际速度之比称为速度因子（Velocity Factor or Velocity of Propagation)。缩写：VF 或者 VOP。
对于同轴电缆，同轴电缆的速度因子（VF）由于电介质材料的不同，列出如下：
| Solid Polyethylene or PE(实心聚乙烯) |
0.659 |
| Foam Polyethylene or FE(泡沫聚乙烯) |
0.800 |
| Air Space Polyethylene or ASP |
0.842 |
| Foam Polystyrene or FS(泡沫聚苯乙烯 ） |
0.910 |
| Solid Teflon or ST(实心特氟隆或聚四氟乙烯) |
0.69-0.70 |
| Air Space Teflon or AST |
0.850-0.900 |
同轴电缆示意图
实验器材
- 快速边缘脉冲发生器小板
- 支持 10 纳秒或更小时基的示波器
- 5V 直流电源
- 待测试电缆
- BNC 转接头
脉冲发生器小板
BNC 三通转接头 一公转母
BNC 转接头 公转公
BNC 母亲转向两个双绞线压接头
测试两种电缆的长度：
BNC 延长线
0.75平方 300/500V 电线
实验步骤
测试 BNC 延长线长度
- 和谐脉冲发生器 BNC 按以下方式连接转接头：
连接信号板和转接接头
- 将小板插入示波器，待测 BNC 三通头插入延长线，上电：
测试 BNC 延长线长度
- 截取波形，使用示波器两个信号之间的时差：
测量两个信号的时差
从上面的波形截图可以看出，发射信号和反射信号的时差是 16 纳秒，套入公式计算：
计算电缆长度
我们上面计算的电缆长度是 1.51 米，我的线的实际长度是 1.5 米。
测量另一个接头 0.75 平方电线的长度：
测量另一个接头 0.75 平方电线的长度
波形如下：
测量0.75平方电线长波形波形
从上面波形截图中可以看到，发射信号和反射回来的信号时间差为 61.2 纳秒，套入公式计算：
计算电线长度
我们上面计算的电缆长度是 5.504 米，我的线的实际长度是 5.5 米。
若不知道某一电缆的速度因子，可使用已知长度的电缆，通过以下公式找出：
公式要求速度因子
VF = 电缆速度因子，常量，无单位。
L = 电缆长度，单位：米。
Δt = 单位:秒。
C = 光速，单位:米/秒。
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