Измерение неоднородностей в линиях передачи

Измерение неоднородностей в линиях передачи заключается в определении места, значения и характера каждой неоднородности. Приборы вида Р5 используют, как отмечалось в § 11.1, метод импульсной (временной) рефлектометрии. Он основывается на явлении отражения электромагнитных волн в местах изменения сопротивления W. Первоначально импульсный метод был разработан для определения неоднородностей в воздушных и кабельных линиях электропередачи и связи большой протяженности. Затем, по мере совершенствования приборов вида Р5, появилась возможность обнаруживать и измерять параметры неоднородностей в трактах и устройствах СВЧ.

При посылке в исследуемую линию зондирующего сигнала он, распространяясь по линии, частично или полностью отражается от различных неоднородностей. Отраженные сигналы возвращаются к источнику зондирующего сигнала и наблюдаются на экране ЭЛТ, образуя рефлектограмму исследуемой линии (устройства). По положению отраженных сигналов относительно фронта зондирующего сигнала определяют расстояние до а по знаку л относительному уровню отраженных сигналов — характер и значе­ние неоднородностей.

Возможны два способа зондирования линии: коротким видео­импульсом и единичным перепадом напряжения. Первый способ применяется при измерении параметров линий передачи большой протяженности, а второй — при измерениях в трактах и устройствах

 

ИМПУЛЬСНЫЕ РЕФЛЕКТОМЕТРЫ С ЗОНДИРУЮЩИМ ИМПУЛЬСОА

Неоднородности в линиях передачи большой протяженности возникают, как правило, вследствие механических и электрических повреждений. Эти неоднородности (обрыв, короткое замыкание, уменьшение сопротивления изоляции и т. п.) можно считать дискретными, т. е. сосредоточенными в определенных сечениях линии, отстоящих друг от друга на конечных расстояниях. Чем короче длительность зондирующего импульса, тем выше разрешающая способность рефлектометра. Однако возможности укорочения длительности не беспредельны. Частотные, характеристики реальных линий передачи являются причиной искажения формы распространяющихся импульсов, что при больших протяженностях имеет принципиальное значение. В практических схемах таких рефлектометров применяют зондирующие видеоимпульсы микросекундной длительности.

Зондирующие и отраженные импульсы наблюдают на экране ЭЛТ рефлектометра и измеряют время запаздывания (t₃) отраженных импульсов. Расстояние до неоднородностей определяется по формуле

 

l_x=0.5nt₃,

где v — скорость распространения электромагнитной волны в линии с учетом диэлектрической проницаемости материала линии.

 

При оценке значения каждой неоднородности необходимо измерить отношение амплитуды соответствующего отраженного импульса (U­₀) к амплитуде зондирующего (U₃). Для повышения точности этих измерений должно учитываться ослабление импульсов, определяемое погонным затуханием и расстоянием до неоднородностей. В качестве примера на рис. 11.13, а приведена эквивалентная схема разомкнутой линии передачи с плохим контактом (R1) и утечкой (R2), а на рис. 11.13, б—рефлектограмма такой линии. Видно, что импульсная характеристика реальной линии значительно сложнее идеализированного случая, учитываемого эквивалентной схемой. В линии есть вторичные и многократные отражения, образующие множество малых импульсов различной полярности. Необходимы дополнительные меры повышения объективности измерения. Наиболее распространено составление карты линии, с которой сопоставляется рефлектограмма, зарисованная (сфотографированная) с экрана ЭЛТ. Если на рефлектограмме появился новый всплеск, это свидетельствует о возникновении повреждения в линии, причем место повреждения легко «привязывается» к соот­ветствующему ориентиру.

Структурная схема рефлектометра с зондирующим импульсом представлена на рис. 11.14. Синхронизация работы всех узлов рефлектометра и задание требуемого временного масштаба осуществляются генератором тактовых импульсов.

Генератор зондирующих импульсов, запускаемый через схему задержки, форми­рует видеоимпульсы, посылаемые в исследуемую линию. Отраженные импульсы и ослабленный в определенное число раз зондирующий импульс поступают на вход УВО, усиливаются и подаются на пластины Y ЭЛТ, образуя рефлектограмму линии. Измерение tз производится с помощью схемы задержки развертки, а масштаб просматриваемого участка может изменяться регулировкой скорости развертки. Кроме того, в рефлектометре предусматривается возможность калибров­ки с помощью калибрационных меток, вырабатываемых калибратором. Эти ме­ры обеспечивают измерение l_x в диапазоне 1...10 000 м с основной погрешностью не более ± 1 % при разрешающей способности менее 1 м.