3.5. Контрольно-измерительные приборы для металлических кабелей.
Контрольно-измерительные приборы, предназначенные для измерений параметров кабелей в процессе проведения пуско-наладочных и ремонтных работ на линиях связи, можно условно разделить на две категории:
Приборы для оперативных измерений, необходимые для быстрого определения пригодности или непригодности данного отрезка кабеля для передачи линейного или стыкового сигнала ЦСП.
Измерительные комплекты, предназначенные для всестороннего исследования свойств кабелей данной линии связи.
Оперативные измерения в основном проводятся в процессе поиска и устранения неисправности линии передачи. Главное, что от них требуется – это установить факт несоответствия измеренных на данном отрезке линии параметров кабеля техническим требованиям на данный кабель. В этом случае, в первую очередь, следует измерить рабочее затухание регенерационного участка (или, если производятся работы непосредственно на узле сети, затухание проверяемого межагрегатного соединения). В случае необходимости, далее проверяется величина переходного затухания на ближнем или на дальнем конце регенерационного участка, уровень шумов в свободной паре и, наконец, наличие неоднородностей или других дефектов кабеля.
Для проведения измерений рабочего и переходного затухания чаще всего достаточно определить перечисленные выше параметры на центральной частоте энергетического спектра группового сигнала. Уровень шумов в свободной паре измеряется в полосе частот группового сигнала данной ЦСП. Кроме того, целесообразно проверить уровень наводимого в кабеле напряжения промышленной частоты. Наличие и характер неоднородностей определяется при помощи рефлектометра.
Опыт проведения пуско-наладочных и ремонтных работ показывает, что оперативные измерения не дают полной картины состояния кабельной линии. Выходом из сложившегося положения, как уже отмечалось выше, явилась разработка универсальных автоматизированных измерительных комплектов. При работе с ними диапазон измерения, шаг переключения номиналов частот испытательных гармонических сигналов генератора и узкополосных фильтров анализатора выбирается оператором из одной из заложенных в прибор программ в соответствии с типом системы передачи, используемой для уплотнения испытуемой кабельной линии. Переключение частот настройки генератора и анализатора производится синхронно в соответствии с выбранной программой измерений. Аналогично устанавливается уровень испытательного сигнала. Автономная работа приёмного полукомплекта позволяет производить анализ спектра группового сигнала системы передачи или контролировать уровень и спектральный состав шумов в свободной паре.
Как правило, подобные приборы могут также генерировать псевдослучайный испытательный сигнал или последовательность двоичных единиц для проведения оперативного контроля линии. Ряд приборов реализует также функции рефлектометра. Приборы комплектуются также устройствами служебной связи по испытуемой паре для организации взаимодействия операторов, работающих на противоположных концах испытуемого участка линии.
Дальнейшим шагом в развитии техники измерений явилась разработка входящих в состав измерительных комплектов устройств организации низкоскоростного служебного канала для передачи результатов измерений от приёмного на передающий полукомплект прибора. В этом случае отпадает необходимость присутствия одного из операторов на противоположном конце отрезка линии. Дистанционное управление позволяет установить приборы на противоположных концах кабельной линии и далее в автоматическом или полуавтоматическом режиме произвести весь комплекс измерений, предусмотренных заданной программой испытаний линии. Фиксация и первичная обработка результатов производится на одном из концов линии и отображается на дисплее прибора.
Примером такого измерительного комплекта могут служить приборы DSL-311 и DSL-322, входящие в состав комплекса DSLк-312. (Рис. 3.13).
Комплекс позволяет максимально автоматизировать процесс тестирования и документировать полученные результаты. В состав всех современных приборов входят стандартные интерфейсы связи с персональным компьютером для организации вторичной обработки полученных результатов. Ряд приборов комплектуется также типовым драйвером для прямого подключения к прибору стандартного печатающего устройства (принтера ПЭВМ). Такое решение позволяет оперативно выпускать протоколы измерений непосредственно в процессе испытаний линии.
Рис. 3.13: Прибор SLT-22.
Оригинальным техническим решением является организация измерений затухания участка кабеля одним комплектом прибора. В этом случае генератор и анализатор испытательного сигнала подключаются к одному концу линии, и измеряется уровень сигнала, отражённого от противоположного конца линии в режиме холостого хода. Опыт проведения испытаний подобным методом показал, что точность полученных результатов несколько ниже, чем при измерениях, использующих два комплекта приборов.
Ряд приборов снабжается также комплектами измерительных мостов, позволяющих производить измерения первичных параметров кабеля, а также блоками импульсных рефлектометров, анализаторами спектра сигналов и шумов. Специфической формой контроля кабельных линий является поиск и локализация катушек Пупина. Последняя форма контроля важна на этапе внедрения цифровых систем передачи на кабельных линиях, ранее уплотнённых аналоговыми системами. В настоящее время приборы такого класса, например, ALT-2000, SLK-22, HST-3000 достаточно широко представлены на рынке контрольно-измерительной техники. Прибор тестирования кабеля HST-3000 показан на рис. 3.14, примеры отображения результатов измерений - на рис. 3.15а и 3.15б.
Рис. 3.14: Прибор тестирования металлических кабелей HST-3000.
Рис. 3.15а: Отображение результатов рефлектометрического контроля металлического кабеля на дисплее прибора HST-3000.
Рис. 3.15б: Отображение результатов измерения затухания металлического кабеля на дисплее прибора HST-3000.
Несмотря на очевидные преимущества приборов такого класса, фактором, сдерживающим их широкое использование на сетях связи, является относительная дороговизна. С целью повышения экономической эффективности контрольно-измерительной техники, её разработчики пошли как по пути упрощения и удешевления приборов за счёт исключения ряда их функций (примером может служить такой сравнительно простой и недорогой прибор, как LT-2000), так и по пути создания многофункциональных приборов, совмещающих функции контроля кабельных линий и анализатора цифрового сигнала, которым могут уплотняться данные линии. Фактором, ограничивающим число функций такого прибора, является, в первую очередь, широкая номенклатура технологий, используемых для уплотнения кабельных линий.
Оптимальным вариантом можно считать прибор, ориентированный на одну из наиболее перспективных в настоящее время технологий, в частности, технологию ADSL. Примером приборов такого класса может служить анализатор абонентских линий с ADSL-модемом 3MTM DinatelTM 965DSP. Анализатор имеет набор функций, соответствующий комплексу типовых технических требований к приборам контроля медных кабелей:
измерение активного сопротивления жил или шлейфов,
измерения величины тока и напряжения, генерация ряда гармонических контрольных сигналов с нормированным уровнем,
определение величины рабочего и переходного затухания пар симметричного кабеля в заданной полосе частот (узкополосный и широкополосный режимы),
измерение уровня шумов в контролируемой паре,
анализ спектра сигнала,
определение величины асимметрии пары,
поиск мест понижения сопротивления изоляции и обрыва или короткого замыкания пары,
анализ индуктивной нагрузки (в частности, локализация размещения катушек Пупина),
рефлектометрические измерения расстояния до мест неоднородности характеристик или повреждения кабеля,
измерение удельного сопротивления грунта,
определение наличия цифрового сигнала и идентификация его характера.
Многофункциональность прибора обеспечивается рациональным выбором элементной базы, позволившим минимизировать вес и габариты прибора (см. рис.3.16).
Для облегчения работы технического персонала прибор комплектуется встроенным переговорно-вызывным устройством. На дальнем конце тестируемой линии может быть установлено устройство закоротки дальнего конца (рис. 3.17), позволяющее проводить измерения одним человеком, работающим с прибором только на ближнем конце линии.
Рис. 3.16: Анализатор абонентских Рис. 3.17: Устройство короткого
линий 3MTM DinatelTM 965DSP. замыкания дальнего конца линии.
Отличительной особенностью такого прибора является наличие встроенного модема ADSL. В сочетании с генератором испытательного сигнала, модем ADSL позволяет оценить качество передачи группового цифрового сигнала ADSL и ряда сигналов хDSL, провести тестирование линии непосредственно в аспекте её уплотнения сигналом ADSL. Перечисленные функции превращают прибор в так называемую универсальную испытательную платформу. Этому способствует также возможность проводить тестирование в одном из 6-ти типовых режимов:
режим одной трассы, обеспечивающий графическое отображение на дисплее прибора состояния одной тестируемый пары,
режим двойной трассы, когда на дисплее отображаются результаты сравнения параметров тестируемой и эталонной пар,
разностный режим, предназначенный для получения разностной рефлектограммы тестируемой пары,
режим измерения и локализации места возникновения переходной помехи,
режим памяти, при котором на дисплей выводятся результаты предыдущих рефлектометрических исследований,
экстремальный режим, при котором на дисплей выводятся только максимальные и минимальные результаты тестирования.