2023電賽今天拉開(kāi)大幕，早上公布的賽題：

針對(duì)電源題、儀器儀表題目，我們邀請(qǐng)前國(guó)一學(xué)長(zhǎng)給出一些做題思路，給大家一些參考。此外今晚我們達(dá)爾聞B還會(huì)發(fā)布關(guān)于電源題的解題視頻，大家可以提前關(guān)注我們的B站：達(dá)爾聞。此外，關(guān)于電賽各題的問(wèn)題解答，可以在我們微信公眾號(hào)回復(fù)：2023電賽解答。

A題

單相逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)?

今年的A題，完全可以參考17年國(guó)賽，下面的視頻是由前國(guó)一的師兄余浩分享的手把手代做視頻，軟硬件已開(kāi)源，可以關(guān)注得捷電子B站，回復(fù)關(guān)鍵詞獲取：

1）硬件原理圖/PCB設(shè)計(jì)

2）焊接/寫(xiě)STM32代碼/調(diào)PID 沉浸式

3）測(cè)試方法/步驟 實(shí)驗(yàn)結(jié)果完美（軟硬件開(kāi)源）

與2017年真題不同的是，電源輸入需要加一個(gè)boost，但如果自備兩個(gè)36V電源就不用升壓，然后把三相逆變換成單相全橋。代碼改一改就能把基礎(chǔ)部分和發(fā)揮1做出來(lái)，最后再寫(xiě)個(gè)并網(wǎng)的電流環(huán)控制，就可以了。此外，題目要求不能共用控制器，所以兩個(gè)逆變器需要通信和同步。

B題

同軸電纜長(zhǎng)度與終端負(fù)載檢測(cè)裝置

看到今年的電賽題目，做信號(hào)的同學(xué)一下子選擇恐懼癥都犯了，B、C、D、F、H五道題都能做，但是具體每道題目有何區(qū)別，做起來(lái)難易程度如何呢？

首先拿到所有題目的時(shí)候，單看B題和C題的題目而不看具體要求，是不是感覺(jué)把一道題分成了兩個(gè)來(lái)做，熟悉19年電賽題目的同學(xué)更是歡呼“這題我做過(guò)?。?！”別的不說(shuō)，先上鏈接：2019年電賽方案-C題線路負(fù)載及故障檢測(cè)裝置

看到國(guó)一獲得者們分享的設(shè)計(jì)方案，很多同學(xué)已經(jīng)開(kāi)始躍躍欲試，直接復(fù)制粘貼了。確實(shí)，單純從測(cè)量?jī)?nèi)容的角度來(lái)看，這兩道題相較于2019年的C題，要測(cè)試的電路結(jié)構(gòu)種類變得單一了，也可以使用屏蔽性能好的電纜了，不再需要擔(dān)心銅線引入的干擾，做起來(lái)就如履平地了。

更有同學(xué)可能直接翻開(kāi)自己的收藏夾，翻出一張?jiān)S老師的經(jīng)典之作，LCR電橋。

似乎萬(wàn)事俱備，只欠動(dòng)手了。但是……別急，仔細(xì)看題目。

B題測(cè)試的時(shí)候是在輸入端測(cè)量的，只有一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，負(fù)載端沒(méi)有測(cè)試點(diǎn)，與電橋的原理大相徑庭。似乎這里陷入絕境了，不讓測(cè)負(fù)載端的信號(hào)，怎么測(cè)量負(fù)載大小和電纜長(zhǎng)度呢？再研究下題目，第三部分說(shuō)明的第一點(diǎn)就給出了解決方案：根據(jù)測(cè)量方法采用合適的激勵(lì)信號(hào)，在電纜始端測(cè)量入射、反射等信號(hào)并進(jìn)行處理，計(jì)算所需檢測(cè)的參數(shù)。

那么就要來(lái)補(bǔ)充下知識(shí)，什么是反射？

信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中如果遇到阻抗突變，就會(huì)產(chǎn)生反射，反射電壓的大小和入射電壓以及傳輸線的阻抗有關(guān)，如下圖所示，假設(shè)傳輸線第一個(gè)區(qū)域的瞬時(shí)阻抗為Z1，第二個(gè)區(qū)域的瞬時(shí)阻抗為Z2。

那么反射電壓Vreflected和入射電壓Vincident滿足以下關(guān)系：

其中，ρ是我們所關(guān)心的反射系數(shù)，即反射電壓與入射電壓的比值，當(dāng)信號(hào)從高阻抗區(qū)域進(jìn)入低阻抗區(qū)域時(shí)，反射系數(shù)的值是負(fù)的，當(dāng)信號(hào)從低阻抗區(qū)域進(jìn)入高阻抗區(qū)域時(shí)，反射系數(shù)是正的。反射系數(shù)的取值范圍是[-1,1]。

相應(yīng)的，傳導(dǎo)系數(shù)t滿足以下關(guān)系：

因?yàn)閭鬏斁€本身有長(zhǎng)度，也有瞬時(shí)阻抗，如果傳輸線上有多個(gè)點(diǎn)的阻抗不連續(xù)，可能會(huì)導(dǎo)致多次反射。

知道了什么是反射，那就還需要知道在不同條件下，反射在輸入端造成的影響是什么。

根據(jù)電纜上不同位置的阻抗變化情況，可以大致分為下圖幾種情況。

到這里，解題方案就逐漸浮出水面了，就是利用反射。

那么另外一個(gè)問(wèn)題，怎么計(jì)算長(zhǎng)度呢？如果可以測(cè)壓降，當(dāng)然就可以根據(jù)電阻公式，先求得線纜的電阻，再計(jì)算出長(zhǎng)度，但對(duì)B題來(lái)說(shuō)顯然是行不通的。

等等……長(zhǎng)度……有一個(gè)經(jīng)典的公式：光速C=λf，λ：波長(zhǎng)，f：頻率。

波長(zhǎng)、反射，如果把這兩個(gè)結(jié)合起來(lái)，是不是就能解題了。這就是經(jīng)典的時(shí)域反射法測(cè)量線纜長(zhǎng)度。

時(shí)域反射法(Time Domain Reflectometry) 是一種能夠使用非接觸的方式幫你測(cè)量一段傳輸線的長(zhǎng)度的方式。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，如果我們?cè)谝粭l傳輸線的一段施加一個(gè)交變信號(hào)，而傳輸線的另一端保持開(kāi)路，那么信號(hào)就會(huì)延傳輸線返回信號(hào)的發(fā)射端，并在傳輸線上形成駐波。通過(guò)測(cè)量入射信號(hào)和反射信號(hào)之間的相位差(一般來(lái)說(shuō)多使用方波以更加簡(jiǎn)化測(cè)量的難度)，我們就可以知道信號(hào)在線長(zhǎng)多少的位置發(fā)生反射，從而獲得傳輸線的長(zhǎng)度，或是傳輸線的斷點(diǎn)。

到這里，B題的解決方案基本可以敲定了。首先是要準(zhǔn)備一個(gè)自制的脈沖產(chǎn)生裝置，用來(lái)產(chǎn)生測(cè)試激勵(lì)信號(hào)，接著就是ADC采集這個(gè)信號(hào)的原始參數(shù)，包括起始時(shí)間和幅度信息，接著還需要對(duì)反射信號(hào)進(jìn)行起始時(shí)間和幅度的采集，最后根據(jù)系統(tǒng)整體的測(cè)試數(shù)據(jù)反推出線纜的長(zhǎng)度和負(fù)載參數(shù)。這個(gè)方案說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，但是對(duì)于基本功還是有很高的要求。

B題解決了，一招也用老了，但是這一招還沒(méi)結(jié)束。C題大家都知道做個(gè)電橋，但是實(shí)際上，電橋也可以增加反射參數(shù)的測(cè)量，作為輔助測(cè)量條件，對(duì)一些不太容易區(qū)分的測(cè)量值，起到一定的增強(qiáng)效果。

另外，F(xiàn)題雖然指明了是根據(jù)聲波傳播來(lái)進(jìn)行定位，但是也沒(méi)說(shuō)不能測(cè)反射波，如果在發(fā)聲源端同時(shí)測(cè)量一下反射的回聲，是不是也可以多一個(gè)參數(shù)呢，題目中說(shuō)，應(yīng)用模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法，那么多一個(gè)數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)精度通常也會(huì)更高。

其他的信號(hào)類題目，也是對(duì)大家基本功的考量居多，無(wú)論選擇哪道題，都祝愿各位同學(xué)能夠發(fā)揮所長(zhǎng)，穩(wěn)扎穩(wěn)打，取得讓自己無(wú)憾的成績(jī)。