在IT系統(tǒng)中，注入的測(cè)試信號(hào)的有效值必須足夠小，以免對(duì)IT系統(tǒng)形成太大干擾，帶來不必要的隱患，甚至對(duì)系統(tǒng)負(fù)載造成危害;又要有足夠大的峰值，以便在故障支路上形成足夠大的電流，使故障定位儀的電流互感器能正常監(jiān)測(cè)。

　　考慮以上兩種情況，本文采用脈沖信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)。如果脈沖信號(hào)幅度足夠大，寬度足夠窄，則可以實(shí)現(xiàn)足夠小的有效值、足夠大的峰值兩個(gè)期望目標(biāo)。從簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，沒有必要在信號(hào)發(fā)生器上直接產(chǎn)生高壓脈沖信號(hào)，可以通過截取IT系統(tǒng)中交流信號(hào)的波峰來實(shí)現(xiàn)。

　　普通電氣設(shè)備所需電源為AC 220V、50/60Hz,針對(duì)某一特定應(yīng)用場(chǎng)合，如二類醫(yī)療場(chǎng)所或某些*場(chǎng)所的安全照明，可以由隔離變壓器轉(zhuǎn)換取得。L1、L2線間電壓AC 220V，其峰值為220V，滿足脈沖峰值足夠大的要求。為滿足有效值足夠小的要求，本文依照標(biāo)準(zhǔn)IEC61557-9的“定位信號(hào)電壓的有效值不允許超過50V”的規(guī)定，將電壓閾值設(shè)為50V[2]。依此，可計(jì)算出脈沖寬度(由于脈沖寬度很小，為方便計(jì)算，可將此峰值脈沖視為幅度為220

的矩形脈沖)。
　　
　　當(dāng)交流電壓周期為50Hz時(shí)，脈沖寬度

　　當(dāng)交流電壓為60Hz時(shí)，脈沖寬度

　　利用單片機(jī)的定時(shí)器功能，配合光耦，可以精確截取0.4ms的峰值脈沖。由于0.4ms<0.4304ms<0.5165ms，并且由于實(shí)際截取的脈沖信號(hào)中，除波峰一點(diǎn)外，其余點(diǎn)幅度均小于，因此其有效值一定會(huì)小于設(shè)定的閾值50V，可以滿足脈沖有效值足夠小的要求。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)的硬件功能模塊主要包括電源模塊、中央控制模塊、監(jiān)測(cè)模塊、信號(hào)發(fā)生模塊、通信模塊、指示燈模塊組成。硬件設(shè)計(jì)原理框圖如圖2所示。

　　信號(hào)發(fā)生器上電后，CPU即通過監(jiān)測(cè)模塊對(duì)IT系統(tǒng)的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，測(cè)量出IT系統(tǒng)的交流頻率。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生對(duì)地絕緣故障時(shí)，信號(hào)發(fā)生器根據(jù)測(cè)量出的頻率大小，確定測(cè)試信號(hào)的脈沖寬度以及脈沖頻率，截取系統(tǒng)波峰，產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)，輪流加到L1-PE、L2-PE間。由于發(fā)生絕緣故障，故障支路可等效為一較小值電阻，連接IT系統(tǒng)發(fā)生故障的線，以及大地，形成電流回路，則測(cè)試信號(hào)能在故障支路上產(chǎn)生測(cè)試電流，絕緣故障定位儀逐路巡回監(jiān)測(cè)各支路時(shí)，在某個(gè)支路上監(jiān)測(cè)到此測(cè)試電流，即可判定此條支路為故障支路。本設(shè)計(jì)中，中央控制模塊選用ST公司生產(chǎn)的32位ARM

    -M3內(nèi)核單片機(jī)STM32F103，該芯片處理速度快，最高運(yùn)行速度可達(dá)72MHz。芯片具有豐富的片內(nèi)外圍資源，內(nèi)部有20KB的片內(nèi)RAM和多達(dá)64KB的FLASH閃存，帶有多通道的12位A/D轉(zhuǎn)化模塊，以及多個(gè)SPI、

     C、CAN等通訊接口，大大簡(jiǎn)化了外圍電路的設(shè)計(jì)。