随着社会的发展，10 kV电力电缆的应用越来越广泛，用电缆供电有很多优点，但是由于系统扩容等因素的冲击，运行时间越久，故障越来越频繁，为了提高供电可靠性就必须以短时间修复这些电缆故障，但是电缆是埋在地下的不便于直接观察发现故障点。而如何查找故障点成为我们不断深入研究的课题。目前经常用的测距法是脉冲反射法、但是这种方法误差比较大，配合此测距方法经常使用的精确定点法是声测法和声磁同步法，然而在脉冲反射法和声测法中关键是高压脉冲信号源的设计与实现。
1 脉冲信号源系统组成
高压脉冲发生器的作用是产生并发送幅值为10 kV的周期脉冲信号，脉冲的宽度及周期都是可调的。系统主要由主回路、控制回路、显示器三部分组成。系统总体设计图如图1所示。
主回路部分，首先将220 V交流电源经整流、滤波后变为直流，电压为270 V左右，开关管采用绝缘栅双极型晶体管(Isolated Gate Bipo lar Transistor，IGBT)，并选用了VLA517作为IGBT专用驱动模块进行驱动，当控制回路输出脉冲信号加到IGBT时，使IGBT导通，脉冲变压器的原边有一个脉冲电流流过，脉冲变压器的变比为1：40，随即在脉冲变压器的副边产生一个高压脉冲，显示器部分将脉冲信号的周期、脉宽和脉冲发送间隔显示在数码管上。
2 信号源控制电路
信号源的控制回路即是单片机的硬件系统，如图2所示。图中，显示部分采用数码管，驱动芯片用2003，该芯片驱动能力可达20个TTL芯片，电源用三端稳压块AS1117提供，输入5 V，输出3.2 V。
5个按键K1、K2、K3、K4、K3用来控制信号源正常工作，并用五位数码管实时显示，其功能如下：
复位键K5：是单片机复位，数码管显示全零，表示复位成功。
启动/停止键K4：实现脉冲的发射与停止功能，如果我们按下K4的时间不到3 s那么发送脉冲，数码管显示“RUN”;如果按键时间大于3 s则停止发送脉冲，数码管显示“STOP”。
设置按键K3：用来控制脉宽还是脉冲周期的设置，如果按键时间小于3 s那么进行脉宽的设置，数码管显示脉宽初值“1”单位是μs;如果在3～10 s之间则进入脉冲周期的设置，数码管显示初值“1000”单位是μs;大于10秒则进入发脉冲间隔时间设置，数码管显示初值“60 00”单位是μs。
减少按键K2：用于设置减少相应的数值(脉宽、周期、间隔)，从数码管显示的数值变化可以看出其数值减小。
增加/间隔按键K1：用于设置增加相应的数值(脉宽、周期、间隔)，从数码管显示的数值变化可以看出其数值增加。
P1.0用来触发脉冲源的IGBT，用以产生高压脉冲。
3 软件设计
3.1 编程语言及开发工具
单片机的编程语言可以是汇编语言，也可以是高级语言(C语言)，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。本文采用的编程语言为C语言和Keil C51软件开发系统，它是美国KeilSoflware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。
C8051控制回路采用单片机C8051F310，该单片机运行可靠，体积小，功能强大，与8051单片机兼容，其管脚排列如图3所示。
如图4所示该单片机采用32脚封装的芯片，4个端口P0～P3通过交叉网络输出，接上拉电阻时可以承受5 V的耐压，即输出电压为5 V，此时为漏极开路输出。如果不接上拉电阻，则为推挽输出，输出电压为3.2 V，由PxMDOUT决定。C8051F310最大的优点是其内部带有振荡器，不必外接晶体，而且可编程分频，最大频率为24.5 MHz。只要让OSCICN=OSCICN10x03，就表示内部时钟且不分频。
3.2 整体程序流程图
如图5所示在开机初始化后，定时计数器T0周期扫描数码管对其进行逐位显示即动态显示，由于人的视觉暂留时间为0.1～0.4 s，而我们的每位间隔扫描时间为l ms所以我们看到五位数码管显示的数字是不变的;然后我们对键盘扫描，K4控制启动或停止发送脉冲，K3选择设置脉宽、周期、发送脉冲间隔，K2埘K3选取的设置项将其数值减少，K1对K3选取的设置项将其数值增加。
3.3 脉冲发送软件设计
单片机内部有4个16位计数器/定时器，这些定时器可以用于测量时间间隔，对外部事件计数或产生周期性的中断请求。发送脉冲程序流程图如图6所示。
本文选用单片机内的定时器T0、T1、T2，T3方式1。方式1的计数器/定时器使用全部16位，选择系统时钟，作为定时器0的时钟源。用T0定时1ms扫描数码管显示;T2定时器的定时时间为脉冲间隔时间，T2计时期间IGBT是关断的;当T2计时结束后开始T3计时，计时长度为脉冲的宽度，T3计时期间IGBT打开;当T3计时结束T1开始计时，计时长度为脉冲周期减去脉冲宽度，T1计时期间IGBT关闭，T1的中断次数为100的时候关闭IGBT，打开T2定时器开始再次休息-发射脉冲的循环。
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