6.3. Практические измерения

Повторить измерения п.2-5 и получить у преподавателя новое задание.

7. Отчет по работе

Отчетом являются записи в рабочей тетради, содержащие краткое описание выполненной работы:

- цель и содержание работы;

- схемы измерений, осциллограммы импульсных характеристик;

- анализ результатов измерений и исследований;

- выводы по работе.

8. Контрольные вопросы

I. Пояснить сущность импульсного метода испытания линий.

2. Достоинства и недостатки импульсных методов испытаний по сравнению с измерениями постоянным током.

3. Как определить характер повреждения в цепи по ее импульсной характеристике?

4. Что понимается под коэффициентом укорочения волны и как определить его численное значение для конкретной цепи?

5. Какими способами может задаваться скорость распространения импульса по цепи?

6. Разрешающая способность и чувствительность импульсных методов измерений.

7. Как определить расстояние до места повреждения при использовании прибора Р5-10 и РИ-10М?

8. Причины изменения формы импульса при увеличении пути пробега по линии.

9. Преимущества цифровых рефлектометров по сравнению с аналоговыми.

9. Вопросы для уирс

1. Математическое моделирование измерений с применением цифровых рефлектометров.

2. Компьютерная обработка рефлектограмм.

3. Исследование зависимости формы отраженного импульса и точности импульсных измерений при различной форме зондирующих импульсов.

Приложение 1

Определение расстояний до мест повреждений, импульсным методом

Импульсный метод определения мест повреждений по своей природе близок к радиолокации. Как и последняя, он основан на посылке периодической последовательности так называемых зондирующих коротких импульсов и наблюдения на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) импульсов, посылаемых в цепь, и импульсов отраженных, но не от предмета (самолета, космического тела), а от мест, где нарушается однородность цепи. Отсюда следует, что повреждения цепи, которые не вызывают заметной неоднородности цепи, импульсным методом не обнаруживаются. Например, понижение электрического сопротивления изоляции цепи обнаруживается только в том случае, когда оно в миллионы раз меньше нормы. С другой стороны, не всякий отраженный импульс свидетельствует о наличии повреждений в измеряемой цепи, например, импульсы, отраженные от мест подключения отпаев, в групповых цепях оперативно-технологической связи.

По времени запаздывания между посылкой зондирующего импульса и возвращением к прибору отраженного импульса, зная скорость распространения импульса и учитывая, что импульс проходит расстояние от прибора до места неоднородности и обратно, можно определить расстояние до места неоднородности по формуле

(1)

Из формулы (1) видно, что расстояние до места неоднородности зависит от скорости распространения импульса по цепи, значение которой задается измерителем. Скорость распространения импульса может быть задана тремя способами:

1. непосредственно в километрах (метрах) в секунду;

2. через коэффициент укорочения (К_ук);

3. через коэффициент NVP (в зарубежных рефлектометрах).

Коэффициент укорочения показывает во сколько раз скорость распространения импульса по данной цепи меньше скорости распространения света в вакууме и определяется выражением:

.

Установив ручкой «укорочение», численное значение коэффициента укорочения для измеряемой цепи тем самым задается скорость распространения импульса , например, при К_ук= 2 скорость распространения импульса по измеряемой цепи равна =300000 км/с/2=150000 км/с.

В зарубежных рефлектометрах, предназначенных для измерений цепей электрических структурированных кабельных систем (СКС) используется коэффициент NVP, определяемый как

,

т.е. коэффициент NVP=1/К_ук , например коэффициенту укорочения К_ук=1,35 соответствует коэффициент NVP=0,74 и скорость распространения импульса по цепи =222000 км/с.

Отметим, что при практических измерениях точность определения расстояния до места неоднородности цепи в первую очередь, зависит от соответствия действительной и установленной измерителем скорости распространения импульса .

Наиболее точно коэффициенты К_ук и NVP цепей могут быть определены экспериментально измерениями на отрезках того же кабеля длиной 50-200 метров. Отметим, что изготовители кабелей СКС на основе витой пары в спецификации на кабель указывают численное значение коэффициента NVP. К сожалению, производители электрических кабелей дальней и местной связи, а также СЦБ, в спецификациях на кабели не указывают значений коэффициента К_ук или NVP, поэтому измерителю необходимо экспериментально определить значение одного из указанных коэффициентов перед выполнением измерений. В некоторых случаях измерители пользуются усредненными (статистическими) данными значений коэффициентов по типам кабелей, но это приводит к значительным погрешностям при определении расстояний до мест неоднородностей в измеряемой цепи.

Поскольку время запаздывания отраженного импульса прямо пропорционально расстоянию, то в некоторых приборах, например, Р5-10 лимбы рукояток измерителей времени запаздывания градуированы в единицах длины, и в этом случае надобность пользования формулой (1) отпадает.

Для удобства наблюдения импульсной характеристики цепи необходимо, чтобы зондирующие импульсы посылались с интервалами, превышающими двойное время пробега импульса по линии (до ее конца и обратно).

Наиболее просто и наглядно место повреждения определяется в однородных цепях, где каждый отраженный импульс свидетельствует о наличии повреждения цепи.

Если цепь обладает высокой однородностью, а нагрузка в конце ее согласована = , то на экране наблюдается только зондирующий импульс.

Подавляющее число повреждений цепей приводит к местным нарушениям однородности. Например, повышенное сопротивление соединения проводов (рис. 3,а) вызывает увеличение входного сопротивления цепи Z_вх в этом месте по сравнению с волновым сопротивлением, а снижение сопротивления изоляции (рис. 3,в) наоборот уменьшает входное сопротивление. Напомним, что входное сопротивление однородной согласованно нагруженной цепи в любой точке равно волновому сопротивлению.

Рис. 3. Виды неоднородности цепи и их импульсные характеристики

Напряжение отраженного импульса в месте нарушения однородности цепи определяется значением коэффициента отражения ( ):

,

где - напряжение зондирующего импульса в точке отражения.

Если > , то отраженный импульс имеет туже полярность, что и зондирующий, и изображение на экране ЭЛТ имеет вид, как на рис. 3,б.

В случае обнаруживаемого сосредоточенного понижения сопротивления изоляции цепи (рис. 3,в) коэффициент отражения отрицателен, и отраженный импульс на экране выглядит как на рис. 3,г.

Более сложный случай наблюдается в составных цепях, где отдельные участки цепи имеют различные волновые сопротивления, например кабельные вставки в воздушные линии связи (рис. 4). В этом случае даже при исправном состоянии цепей возникают отраженные импульсы от стыков разнородных участков. Для таких линий необходимо предварительно зафиксировать эталонные импульсные характеристики цепи, т.е. без повреждений, при вводе в эксплуатацию. В дальнейшем для локализации повреждений, наблюдаемые импульсные характеристики цепи сравниваются с эталонными.

Рис. 4. Импульсные характеристики неоднородных цепей