Синусоидальная рефлектометрия

Синусоидальный сигнал имеет предельно узкий спектр и его форма не искажается при прохождении через кабель. Для измерения времени прохождения сигнала и определения расстояния до места повреждения в кабеле с использованием синусоидального сигнала было придумано два метода: фазовый и частотный [12].

Суть фазового метода заключается в следующем - в кабель посылается синусоидальный сигнал, отражается от дефекта и возвращается в прибор с запаздыванием. При этом фаза отраженного сигнала отличается от фазы посланного. Аналогичные измерения проводят для множества частот и результаты с синхронного детектора запоминают (см. Рис.1.4).

Рис.1.4 Общая схема реализации фазового метода определения дефекта в кабельной линии связи

 

Результатом обработки является спектр с чередующимися максимумами, указывающими на расположение дефекта в кабельной линии связи.

Суть частотного метода заключается в следующем. Синусоидальный генератор с быстроменяющейся по линейному закону частотой выдает свой сигнал в проверяемую линию. В месте неоднородности волнового сопротивления сигнал отражается и возвращается обратно в прибор с задержкой. К этому времени генератор успевает немного изменить свою частоту. Оба сигнала поступают в смеситель, на выходе которого появляются комбинационные частоты. Фильтр низких частот выделяет только разностные составляющие, которые подаются на спектроанализатор. В результате на экране появляется спектрограмма с пиками на характерных частотах, связанных со скоростью изменения частоты и расстояниями до мест повреждения кабеля (см. Рис.1.5).

Рис.1.5 Блок-схема прибора, реализующего частотный метод

Таким образом, общим достоинством синусоидальной рефлектометрии является определение места повреждения линии электропередачи и связи на достаточно больших расстояниях. Недостатком является сложность реализации и невозможность по рефлектограмме определить тип дефекта. Все дефекты выглядят совершенно одинаково.

 

Вейвлет рефлектометрия

Данный метод основан на использовании в качестве зондирующего сигнала детерминированных сигналов, определенных во времени и по спектру [13]. Вейвлеты способны выявлять особенности зондируемой линии. Вследствие возможности сдвига спектра сигнала, вейвлеты могут применяться к исследованиям разных участков сигнала. Вейвлеты являются логическим продолжением и дальнейшим усовершенствованием преобразования Фурье [11]. Схема измерения практически совпадает со стандартной для обычной импульсной рефлектометрии. Принципиальная разница заключается в системе регистрации. В отличие от импульсной рефлектометрии, где на экран выводится зависимость напряжения на кабеле от времени и измеритель сам пытается обнаружить эхо-сигналы на фоне различных искажений и шумов, в вейвлет - рефлектометре отображается результат математической обработки зондирующего сигнала. Зондирующий сигнал в вейвлетах обладает определенной особенностью, по которой выделяются отдельные эхо-сигналы методами цифровой обработки. Это позволяет увеличить как чувствительность метода, так и разрешающую способность. При сравнении двух рефлектограмм, снятых на кабеле связи обычным и вейвлет-рефлектометром, видно, что вейвлет - рефлектограмма более чувствительна.

В обычном рефлектометре расстояние до неоднородности определяется приблизительно, что вызывает затруднение и неоднозначность, возникают ошибки в позиционировании. В вейвлет - рефлектометре место повреждения кабеля определяется однозначно по локальному максимуму или минимуму. Процесс распознавания неоднородностей по максимуму или минимуму позволяет реализовать алгоритм автоматического определения неоднородностей и расстояний. Также возможно наблюдение рефлектограммы в логарифмическом масштабе. На одном экране можно видеть и мощный зондирующий импульс, и мелкие локальные неоднородности вдоль всего кабеля, не пользуясь усилением.

Таким образом, вейвлет-рефлектометрия сочетает лучшие качества из ранее рассмотренных способов определения места повреждения линий связи, однако, и здесь существуют проблемы. Распознавание близко расположенных комбинационных дефектов или обнаружение дефектов вначале линии передачи, наличие т.н. «мертвой зоны» существенно затрудняют диагностику.