11.2. Метод импульсной рефлектометрии
Для определения значения, характера и места расположения неоднородности по длине линии применяют метод импульсной рефлектометрии. Он заключается в измерении параметров отраженной от неоднородности волны при импульсном воздействии на вход линии.
П
ростейшая
схема импульсного рефлектометра
представлена на рис.11.3 а.
Он состоит из задающего генератора Г,
синхронизатора С, запускающего генератора
развертки, генератора зондирующих
импульсов, осциллографа.
В линию передачи посылают зондирующий импульс Uз (рис. 11.3 б), который, распространяясь вдоль линии, встречает на своем пути неоднородности и частично или полностью отражается от них. Распространяясь в обратном направлении, отраженный импульс поступает на вход рефлектометра. Зондирующий и отраженный импульсы отображаются на экране электронно-лучевой трубки. По высоте, форме и времени пробега отраженного импульса U0 относительно зондирующего можно определить место расположения неоднородности и ее характер. Знак коэффициента отражения определяет характер неоднородности. Сохранение знака отраженного импульса свидетельствует о возрастании сопротивления в месте отражения, а изменение – о его уменьшении (рис. 11.3 в, г). Если = +1 – в линии обрыв, если = -1 – линия замкнута накоротко, при полном согласовании и отсутствии отражений (неоднородностей) =0.
Типичные неоднородности, наблюдаемые на рефлектограммах, представлены на рис. 11.4. На рефлектограмме рис. 11.4 а изображен обрыв, на рис. 11.4 б – короткое замыкание, на рис. 11.4 в – частичный обрыв (второй курсор), за которым следует полный обрыв, на рис. 11.4 г представлен случай, когда за частичным замыканием, отмеченным вторым курсором, следует полный обрыв кабеля. Рефлектограмма на рис. 11.4 д отражает три пайки на кабеле. Пайка, отмеченная вторым курсором, является дефектной, что хорошо видно по уровню отражения от неоднородности. Наличие усилителя в линии приводит к повышенному отражению от усилителя. Сигнал от рефлектометра должен обрываться на усилителе, однако может возникнуть дополнительное отражение за усилителем (рис. 11.4 е). Наличие ответвителей может привести к множественным
отражениям. На рефлектограмме рис. 11.4 ж второй курсор отмечает ответвитель. Два разнонаправленных отраженных сигнала отображают два сегмента ответвителя. Внесение дополнительного сопротивления или сварной шов приводят к появлению S-образного отражения на рефлектограмме (рис. 11.4 з). Высокоомное отражение сопровождается низкоомным. На рис. 11.4 и отражена рефлектограмма хорошо согласованного кабеля, полностью поглощающего отраженный сигнал. Намокание кабеля отражается на рефлектограмме как область случайного отражения. Начало этой области на рефлектограмме рис. 11.4 к показано вторым курсором. Повышение влажности в кабелях приводит к появлению шумовой составляющей на рефлектограмме (рис. 11.4 л).
Время пробега импульса от начала линии до неоднородности и обратно пр позволяет найти расстояние до неоднородности l:
.
(11.10)
Время пробега пр, а следовательно, и расстояние отсчитывается по горизонтальной оси электронно-лучевой трубки с учетом скорости развертки.
Импульсные рефлектометры измеряют расстояния до повреждений на воздушных линиях от 10 м до 300 км, на кабельных – от 0,5 до десятков километров с погрешностью 1 %.
В лабораторной работе использован рефлектометр РИ-10М1, предназначенный для следующих измерений на симметричных и несимметричных кабелях с волновым сопротивлением от 30 до 500 Ом:
измерение длин кабелей;
измерение расстояний до неоднородностей волнового сопротивления или повреждений;
измерение коэффициента укорочения линии при известной ее длине;
определение характера повреждений.
Предусмотрена запись в память и воспроизведение из нее до 100 рефлектограмм для последующей их обработки в стационарных условиях, отображение результатов измерения осуществляется на экране ЖКИ с разрешающей способностью 320х240 точек.