Принцип роботи приладу Р5-10

На рис. 3 представлена спрощена функціональна схема імпульсного вимірювача.

Рис.3. Спрощена функціональна схема імпульсного вимірювача

Задаючий генератор служить для синхронізації роботи всіх вузлів приладу. Короткочасні пускові імпульси з виходу задаючого генератора одночасно запускають схеми затримки розгортки (ЗР) і затримки генератора зондувальних імпульсів (ЗГЗІ).

Схема регульованої затримки розгортки поряд з описуваною нижче схемою регулювання тривалості розгортки (РДР) служить для розгортки на весь екран індикатора будь-якої ділянки вимірюваної лінії, яка нас цікавить. Внаслідок затримки розгортка починається трохи пізніше за посилання зондувального імпульсу в лінію. Тому до моменту початку розгортки імпульс встигає пробігти деяку ділянку лінії і всі відбиті імпульси, що утворяться на половині довжини цієї ділянки, повертаються до імпульсного вимірювача до початку розгортки й не будуть зазначені приладом. Отже, змінюючи величину затримки розгортки, можна встановити потрібний нам початок ділянки розглядаємої лінії.

Схема затримки розгортки виробляє за допомогою генератора прямокутних імпульсів (ГПІ) прямокутні імпульси змінної тривалості, які за допомогою диференціальної ланки (ДЛ), перетворяться у два короткочасних імпульси різної полярності. Діодна схема (ДС) виділяє корисний від’ємний імпульс, що співпадає із заднім фронтом прямокутного імпульсу. Вихідний від’ємний імпульс схеми ЗР, час появи якого можна регулювати, змінюючи тривалість прямокутного імпульсу, використовується для запуску генератора розгортки, що створює лінійно змінну в часі напругу, необхідної для створення часової горизонтальної розгортки на екрані ЕПТ (рис. 4).

Рис. 4. Дослідження неоднорідностей ліній зв’язку з використанням зондувальних імпульсів

Схема РДР дає можливість на вибір установити кінець ділянки досліджуваної лінії. При фіксованому початку ділянки даної лінії, обумовленого схемою затримки розгортки, схема РДР дозволяє змінювати довжину ділянки, (час перегляду). У приладі Р5-10 забезпечується сталість амплітуди сигналу розгортки при зміні тривалості розгортки, що необхідно для перегляду імпульсної характеристики ділянки на всьому екрані ЕПТ. Тому зміна тривалості розгортки приводить до зміни швидкості розгортки, а отже, і масштабу зображення імпульсної характеристики. Чим менша тривалість (більша швидкість) розгортки, тим менша довжина досліджуваної ділянки і крупніший масштаб зображення імпульсної характеристики на екрані ЕПТ.

Для підвищення точності вимірів розгортку включають не одночасно з посиланням в лінію зондувального імпульсу, а із затримкою, регулюючи час якої і тривалість (швидкість), можна на вибір спостерігати на екрані ЕПТ певну ділянку лінії в потрібному (збільшеному) масштабі.

Вихідний імпульс схеми затримки зондувальних імпульсів подається на запуск генератора зондувальних імпульсів (ГЗІ), який посилає відеоімпульс у досліджувану лінію. Посилка цього імпульсу здійснюється через розв’язуючий пристрій (РП), (наприклад, диференційну систему), яка усуває вплив порівняно потужного зондувального імпульсу на вхідний підсилювач.

Відбиті від неоднорідностей лінії імпульси, пройшовши через розв’язуючий пристрій попадають на вхідний підсилювач (ВП), де підсилюються й подаються на вертикально відхиляючі пластини ЕПТ. Внаслідок неідеальності розв’язуючого пристрою на вхідний підсилювач надходить частина енергії зондувального імпульсу, тому на екрані ЕПТ, крім відбитих імпульсів, спостерігається і послаблений зондувальний імпульс.

Для відліку на екрані ЕПТ часу t між зондувальним і відбитим імпульсами в деяких імпульсних приладах використається спеціальний високостабільний кварцовий генератор електронних міток. Створювані генератором калібраційні мітки висвічуються на екрані у вигляді вузьких імпульсів, що випливають через рівні відстані, по яких і ведеться відлік часу. За відрахованим часом t за допомогою формули (1) виконується розрахунок відстані до неоднорідності. Такий спосіб відліку відстані до місця неоднорідності або ушкодження дуже незручний і вимагає додаткових витрат часу на проведення розрахунків.

В імпульсних вимірювачах останніх випусків цей недолік усунутий. Враховуючи, що час затримки розгортки відносно часу посилки зондувального імпульсу прямо пропорційний відстані, пройденому зондувальним імпульсом за цей час, у даних приладах ручка, яка змінює затримку розгортки, проградуйована безпосередньо в метрах. Це дозволило вести відлік відстані до місця ушкодження безпосередньо по шкалі “ВІДСТАНЬ” на лінійному прецизійному потенціометрі схеми затримки розгортки, за допомогою якого момент початку розгортки суміщується з моментом приходу відбитого від розглянутої неоднорідності імпульсу.

Для обліку різниці у швидкості поширення електромагнітної енергії по різних лініях, у схему затримки розгортки введений коригувальний потенціометр, проградуйований безпосередньо у величинах коефіцієнта вкорочення довжини хвилі в досліджуваних лініях. З його допомогою вводиться необхідна вихідна затримка розгортки (тим більша, ніж менша швидкість поширення зондувального імпульсу), починаючи з якої вводиться калібрована і підраховувана за шкалою “ВІДСТАНЬ” регульована основна затримка. Перед проведенням відліку відстані до місця ушкодження на такому приладі необхідно попередньо встановити відповідний даній лінії коефіцієнт укорочення.

Тумблер П і гнізда Г1, Г2, ГЗ призначені для спільного (при звичайних вимірах) або роздільного (при вимірах за схемою переходу енергії) включення генератора зондувальних імпульсів і підсилювача поступаючих сигналів. У положенні тумблера “Загальний вхід” вихід генератора і вхід підсилювача підключаються через розв’язуючий пристрій до гнізда Г1 “Загальний вхід”, куди підключається й досліджувана лінія. У положенні тумблера “Роздільний вхід” вихід генератора підключається до клеми Г2 “Вихід генератора”, куди приєднується одне коло, а вхід підсилювача - до гнізда Г3 “Вхід підсилювача”, куди приєднується інше коло. Таке включення застосовується для виявлення місць зі зниженим перехідним затуханням між колами, де відбувається інтенсивний перехід енергії імпульсу з одного кола в інше (розбитість пар). Відстань до місця зосередженого переходу енергії визначається як і у випадку звичайного імпульсного вимірювання.

Для того щоб імпульсні прилади можна було використати на лініях різного типу та різної довжини, у них передбачаються можливості зміни тривалості зондувального імпульсу і коефіцієнта підсилення вхідного підсилювача в широких межах.

 

 

Опис лабораторного макета

Лабораторний макет містить у собі імпульсний вимірювач неоднорідностей ліній типу Р5-10 і макет (імітатор) кабельної лінії зв’язку, у яку за допомогою тумблера можна вводити різні види ушкоджень і неоднорідностей на різних відстанях від її початку. Макет кабельної лінії являє собою штучну лінію, утворену каскадним з’єднанням R, L, С -комірок, параметри яких (R, L, С) обрані таким чином, щоб імітувати параметри передачі заданих типів кабелів у робочому діапазоні частот приладу Р5-10. Лінія навантажена на регульований опір навантаження.

 

Порядок виконання роботи

5.1. Підготовка приладу до роботи.

5.1.1. Встановіть ручки керування на передній і бічній панелях у наступні положення: “ПІДСИЛЕННЯ” - крайнє ліве; “ВІДСТАНЬ” – “ПРО”; “УСТ. ВІДЛІКУ” - крайнє ліве; “КОМПЕНС.” - крайнє ліве; “ЗОНД. ІМП.(ms)” - у положення 0,1 ms; “ВИХ. ОПІР” - у положення, яке відповідає сірому сектору; “УКОРОЧЕННЯ” - у положення «1»; “ДІАПАЗОНИ КМ” - 0,3 км.

5.1.2. Встановіть ручку “ЗАГ.-РОЗД.” на лівій бічній панелі приладу в положення “ЗАГ. 1”.

5.1.3. Включіть тумблер “МЕРЕЖА” на блоці живлення, при цьому на блоці живлення повинна загорітися сигнальна лампочка.

5.1.4. Включіть тумблер “ЖИВЛЕННЯ” на передній панелі вимірювача. При цьому на передній панелі загоряється сигнальна лампочка і через 0,5÷2 хв. на екрані ЕПТ з’являється лінія розгортки.

5.1.5. Ручками  відрегулюйте яскравість, фокусування і положення променя на екрані ЕПТ. Положення лінії розгортки променя повинне бути на середині екрана трубки. Плавним обертанням ручки “УСТ. ВІДЛІКУ” вправо доможіться появи на екрані зондувального імпульсу.

5.1.6. До роз’єму “ВХІД-ВИХІД” на лівій панелі вимірювача підключіть з’єднувальний кабель; до роз’єму з’єднувального кабелю – приєднувальний кабель.

5.1.7. Встановіть початок відліку відстані, сполучивши передній фронт зондувального імпульсу з будь-якою вертикальною відліковою рискою шкали ЕПТ за допомогою ручки “УСТ. ВІДЛІКУ”.

5.1.8. Підключіть виводи “Вх.1” і  приєднувального кабелю до клем Г₁, Г₂ (станція А) на макеті лінії зв’язку. Відключіть на цій лінії всі штучні ушкодження та неоднорідності, установивши тумблери В1-В7 і перемикач Ш у положення “Викл.”, а тумблер П2 – у положення “R_H”.

5.1.9.Ручкою “ПІДСИЛЕННЯ” встановіть необхідну амплітуду відбитих сигналів і розгляньте імпульсну характеристику вимірюваної лінії на екрані ЕПТ. При необхідності, для одержання більш чіткої імпульсної характеристики без помилкових імпульсів, можна зробити регулювання за допомогою ручки “ВИХ. ОІПР” і ручки “ФІЛЬТР”, положення «~1, ~2, ~3» якої використаються при вимірах на лініях з підвищеним рівнем НЧ-завад, а «~1» - на лініях з підвищеним рівнем ВЧ-завад.

5.1.10. Замалюйте імпульсну характеристику справної лінії на кальку, вставлену в прорізі обрамлення екрана ЕПТ, і запишіть положення органів керування приладу. Дана характеристика буде опорної картограмою для наступних вимірів.

5.2. Вимірювання відстані до місць ушкоджень і неоднорідностей.

5.2.1. Тумблером В1 на панелі імітатора лінії зв’язку введіть у лінію коротке замикання.

5.2.2. Відшукайте сплеск на імпульсній характеристиці лінії, що відповідає відбиттю від місця ушкодження, шляхом порівняння її з раніше зарисованою характеристикою цієї лінії (картограмою) при відсутності ушкодження. Сплеск імпульсної характеристики, який не відповідає ні одній неоднорідності на картограмі, буде сигналом, відбитим від місця ушкодження. Для перевірки виключіть і знову включіть коротке замикання.

5.2.3. Замалюйте імпульсну характеристику. Визначіть відстань до місця ушкодження. Ручкою “УСТ. ВІДЛІКУ” сумістіть передній фронт зондувального імпульсу із однієї з рисок шкали ЕПТ. Ручкою “ВІДСТАНЬ” зробіть суміщення початку фронту відбитого імпульсу з тієї відлікової рискою шкали ЕПТ, із якою здійснюється суміщення зондувального імпульсу.

5.2.4. По показам ручки “ВІДСТАНЬ” зробіть відлік відстані. В отриманий результат входить довжина з’єднувального кабелю.

5.2.5. Зробіть виміри з іншого кінця лінії (клеми Г3, Г4, станція В), визначите найбільш імовірне місце знаходження ушкодження.

5.2.6. Повторіть попередні виміри для обриву однієї жили, опору витоку Rвит, збільшеного опору D R (омічної асиметрії кола), ввівши їх у лінію за допомогою тумблерів В2, В3 і В4. При цьому змінні резистори Rвит іD R повинні бути встановлені на мінімум і максимум відповідно. Результати вимірів звести в таблицю.

 

Таблиця          1

Ушкодження ліній зв’язку і їх виміряні характеристик

Вид ушкодження	Вид і тривалість імпульсного сигналу	Відстань до місця ушкодження від кінця А, м	Відстань до місця ушкодження від кінця В, м

 

5.3. Визначення виду ушкоджень і відстані до нього.

5.3.1.Встановіть перемикач П1 на макеті в положення 1-6. При цьому на ділянці кола створюються ушкодження з невідомим характером.

5.3.2.Користуючись вказівками п. 5.2, визначить вид імпульсної характеристики і відстань до місця ушкодження. Імпульсні характеристики замалюйте.

5.3.3.Уточніть характер ушкодження при зондуванні лінії перепадом напруги при встановлені ручки “ЗОНД. ІМП.(ms)” у положення «П». Результати вимірів занести в таблицю.

5.4.  Вимірювання величини хвильового опору кола.

5.4.1. Підключіть прилад Р5-10 до клем Г3 і Г4, а вихід кола за допомогою тумблера П2 (положення R_H) підключите до спеціального градуйованого змінного опору R_H. Всі інші тумблери і перемикач П1 повинні перебувати у виключеному положенні.

5.4.2. Змінюючи величину опору R_H, доможіться мінімального відбиття зондувального імпульсу від кінця лінії. Величина змінного опору R_H у цьому випадку буде відповідати хвильовому опору кола.

5.5.  Вимірювання часу затримки і симетрії кола по часовій затримці.

5.5.1. Відключіть всі штучні неоднорідності і ушкодження в лінії, на кінці лінії встановіть режим холостого ходу за допомогою перемикача П2.

5.5.2. Вимірювання часової затримки лінії зробіть аналогічно вимірювання відстані до неоднорідності. Відлік у мікросекундах виконується множенням на 10 показання шкали “ВІДСТАНЬ” у км.

5.5.3. Підключіть виводи «Вх.1» і «Вх.2» приєднувального кабеля до гнізд «Г1» і «Г2» вимірювані лінії, вивід  - до гнізда “Оболонка кабелю” (рис. 2.5, а), виміряйте та зрівняйте між собою часову затримку кіл «Г1»-“Оболонка кабелю” і «Г2»-“Оболонка кабелю”, встановивши перемикач “ЗАГ.-РОЗД.» у положення “ЗАГ.1” і “ЗАГ.2”.

5.5.4. Тумблером В6 замкніть у невідомому місці одну із жил кола на оболонку кабелю і, перемикаючи ручку “ЗАГ.-РОЗД.” у положення “ЗАГ.1” і “ЗАГ.2” визначить замкнуту на оболонку жилу і відстань до місця ушкодження.

5.5.6. Вимірювання методом переходу енергії.

5.6.1. З’єднайте штекери «Вх.1», , “ПІДСИЛ.” приєднувального кабелю із гніздами «Г1», “ОБОЛОНКА КАБЕЛЮ” і «Г2» макети лінії, як показано на рис. 2.5, б.

5.6.2. Перемикач “ЗАГ.-РОЗД.» поставити в положення “РОЗД.”, тумблером В7 на макеті ввести зосереджений ємнісний зв’язок між жилами 1 і 2 кола кабелю і виміряти відстань до місця зосередженого переходу енергії між несиметричними колами «Г1»-“ОБОЛОНКА” і «Г2»- “ОБОЛОНКА”, як і у випадку звичайного імпульсного вимірювання.

б)

           Рис. 5. Схеми підключення досліджуваного кабеля до приладу Р5-10: а) при вимірах за методом часової затримки; б) при вимірах за методом переходу енергії

 

5.6.3. Виявіть місце із зосередженим зв’язком між симетричними колами кабелю. Для цього використається виносний блок вхідного кола, схема підключення якого до приладу і кіл кабелю показана на рис. 2.6.

Рис. 6. Схема підключення досліджуваного кабелю до приладу Р5-10 з використанням блоку вхідних кіл

 

Роз’єм “ВИХІД” блоку з’єднаний з роз’ємом “ВХІД-ВИХІД” на лівій панелі приладу за допомогою з’єднувального кабелю, виводи “ВХІД 1”, “ВХІД 2” блоки - з колами «Г1»-«Г2» і «Г5»-«Г6» кабелі. Перемикач “ЗАГ.-РОЗД.” приладу встановіть в положення “РОЗД.”, перемикач “ЗАГ.-РОЗД.-ВІДНІМ.» у положення “РОЗД.”, тумблери “СИМЕТР.-НЕСИМ.” і “ВКЛ.-БАЛАНСУВ.” блоку вхідного кола - у положення “СИМЕТР.” і “БАЛАНСУВ.” відповідно. Тумблером В5 включіть зосереджений електромагнітний зв’язок між двома симетричними колами кабелю і визначить відстань до місця інтенсивного переходу енергії з одного кола в іншу.

 

7. Контрольні питання

1. Як впливають неоднорідності на якість зв’язку?

2. На чому заснований принцип імпульсного методу вимірювання ліній зв’язку?

3. Чим визначається швидкість поширення електромагнітної хвилі в кабелі?

4. Що таке коефіцієнт укорочування хвилі?

5. Види неоднорідностей хвильового опору і їх причини.

6. Як оцінюється величина неоднорідності в кабелі?

7. Як визначається характер неоднорідності (ушкодження) і відстань до її по імпульсній характеристиці кола?

8. Які вимоги пред’являються до імпульсних приладів?

9. Принцип роботи імпульсних приладів.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2