Файл: Шумилин Н.П. Специальные измерения в проводной связи учебник.pdf

67. При определении расстояния до места обрыва использова­

альной пары 1 определялось с помощью исправной коаксиальной

69. Расстояние до места обрыва внешнего проводника коакси­ альной пары определялось по схеме рис. 5.12. Найти Іх при: а) га = = 990 Ом, гь=330 Ом, 7=8 км; б) при измерении той же цепи по аналогичной схеме, но со станции Б и На =990 Ом, г'ь = }

Рис. 5Л2

ГЛАВА ИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ НА 6 ЛИНИЯХ СВЯЗИ

6.1. Принцип исследования линий импульсным методом

При импульсном методе измерений определе­ ние расстояния до места повреждения цепи производит­ ся по времени прохождения до него и обратно послан­ ного в линию кратковременного импульса. Такой «зон­ дирующий» импульс, проходя по линии и встретившись с некоторой ее неоднородностью, вызвавшей какое-то из­ менение местного входного сопротивления цепи (считая от данной точки в сторону конца линии), обязательно отразится. Величина напряжения отраженного импуль­ са U0 при отсутствии в линии потерь определится из формулы

ляют, подставляя в ф-лу (6.1) величины модулей ZH и Zc и полагая ф „ = ф с (см. задачу № 71).

На рис. 6.1 приведены три характерных случая фик­ сации отраженных импульсов. Приемным устройством

цепи, полностью поглотится нагрузкой и отраженного импульса не возникнет (рис. 6.1 а ) . Если Zn>Z0 энер­ гия импульса не будет полностью поглощена нагрузкой,

&1

II появится отраженный импульс с амплитудой U0, за­ висящей от коэффициента отражения. Этот импульс, ра­ спространяясь вдоль линии, придет к ее началу через некоторый промежуток времени, определяемый скоро­ стью и распространения электромагнитной волны вдоль

Р-ис. 6.1. Характерные случаи фиксации отраженных им­

пульсов на экране импульсного прибора:

а) Z U = Z C; б) Z „ > Z C; в) Z a< Z c

линии и расстоянием Іх до места неоднородности. Знак

логично образовавшийся отраженный импульс придет к началу линии с другим знаком (рис. 6.1 в).

Чтобы можно было судить по рис. 6.1 б, в о расстоя­ нии до места неоднородности, достаточно знать время At развертки луча трубки от начала посылки зондирую­ щего импульса (его переднего фронта) до появления (переднего фронта) отраженного импульса. Тогда, ес­ ли скорость распространения импульсов в данной линии равна V , то расстояние до места неоднородности нахо­ дят из формулы

Скорости распространения импульсов в цепях связи ори­ ентировочно могут быть взяты по данным § 5.4, а моду­ ли волновых сопротивлений — из § 1.6. Практически большей частью используются скорости, определенные для данной цепи путем предварительных экспериментов,-

6.2. Упрощенная схема импульсного прибора

Импульсный прибор, предназначенный для контроля состояния линии, должен иметь: генератор зон­ дирующих импульсов ГЗИ , электронно-лучевую трубку ЭЛТ и генератор развертки ГР, управляющий движе­ нием луча по горизонтали. Кроме того, для определения

92

времени At необходимо устройство для отсчета по оси х масштаба времени (или, для определенной скорости ѵ, сразу масштаба расстояний до места повреждения). Та­ ким устройством может быть дополнительный генератор, дающий с определенной постоянной частотой калибра­ ционные отметки (в виде небольших вертикальных выб­ росов), — генератор масштабных отметок ГМ. Далее необходимо устройство О и СУ, которое, с одной сторо­ ны, гасило бы зондирующий импульс при подаче его в приемник, так как амплитуда его, весьма большая срав­ нительно с отраженными импульсами, перегрузит при­ емник и неудобна для наблюдения, а с другой стороны, нужно устройство, которое обеспечивало бы необходи­

ки работать с необходимой синхронизацией. На рис. 6.2 показано соединение упомянутых основных блоков им­ пульсного прибора.

Существенно отметить, что развертка по горизонта­ ли луча трубки — ждущая. Иначе говоря, имеются бло­ ки (на рис. 6.2 не показаны), с помощью которых мож­ но как начать развертку со сдвигом во времени относи­ тельно момента посылки зондирующего импульса в ли­ нию, так и закончить ее через определенный, меняющий­ ся по величине промежуток времени. Скорость разверт­ ки также регулируется. Это дает возможность наблю­ дения не только характеристики всей линии в целом, ког­ да скорость развертки не высока и калибрационные от­ метки следуют часто, но также, по выбору измеряющего, контролировать на экране определенный участок линии.

Заметив, например, по наблюдаемой импульсной ха­

93

рактеристике, что повреждение находится между пятой и шестой калибрационными отметками (рис. 6.3 а), можно, для более точного определения положения отраженного

P.IIC- 6.3. Определение расстояния до места неоднород­ ности по меткам на экране импульсного прибора:

а) грубо; б) точнее; в) еще точнее

надо задержать развертку на время, соответствующее первым пяти меткам, и увеличить скорость развертки

(рис. 6.3 б н в).

Величину коэффициента отражения в месте неодно­ родности можно найти по величине амплитуды отражен­ ного импульса, если предварительно заснять ряд ампли­ туд отраженных импульсов при определенном усилении, известных коэффициентах отражения, на известных рас­ стояниях и при известном затухании цепи. Подобного ро­ да градуировочные кривые к некоторым импульсным приборам прилагаются.

Добиваясь исчезновения импульса, отраженного от конца цепи, путем регулировки параметров включенно­ го градуированного нагрузочного контура можно с боль­ шой точностью (до ±0,05 Ом) определять характеристи­ ческое сопротивление цепи.

6.3. Особенности импульсного метода

Импульсный метод, в отличие от всех других, позволяет проводить измерения при наличии в цепи не­ скольких неоднородностей. При посылке в линию зонди­ рующего импульса достаточно большой амплитуды пер­ вая встреченная неоднородность вызовет появление от­ раженного импульса, зондирующий же импульс, хотя и ослабленный, пройдет дальше, при наличии второй не­ однородности появится еще один отраженный импульс,

для третьей неоднородности— третий и т. д. Таким об­

разом, изображение, полученное на экране, сможет дать импульсную характеристику (картограмму) линии, где

94

по оси X будут отложены в том или ином масштабе рас­ стояния от измерительной станции до мест неоднород­ ности, а по оси у — импульсные отклонения луча, вели­ чина которых определится, с одной стороны, коэффици­ ентом отражения в той или иной точке линии, а с дру­ гой,— затуханием, претерпеваемым сначала зондирую­ щим импульсом при прохождении его до места неодно­ родности, а затем отраженным импульсом при возвра­ щении его к началу линии.

Сияв такую характеристику для исправной цепи (не­ однородности настолько малы, что амплитуды отражен­ ных импульсов лежат в пределах допустимого), можно затем при нарушениях работы цепи быстро проверить эту характеристику и по наличию появившихся на ха­ рактеристике выбросов судить о месте и величине новых неоднородностей. Если эти выбросы появляются перио­ дически, то они указывают на -периодически появляю­ щееся и исчезающее повреждение. Место повреждения такого рода другими методами обнаружить весьма трудно.

Таким образом, импульсный метод, в принципе, вы­ глядит весьма удобным для суждения о состоянии цепи, однако он имеет и существенные недостатки. Распростра­ нение импульса вдоль линии без искажений его формы и амплитуды возможно только для цепей, пропускаю­ щих достаточно широкий спектр частот, составляющих импульс. В этом отношении наиболее удобны коаксиаль­ ные цепи. С другой стороны, отраженный импульс ока­ зывается большой (заметной) амплитуды только в том случае, если местное входное сопротивление в точке не­ однородности существенно изменилось сравнительно с Z0. Для симметричных кабелей такое часто встречаю­ щееся повреждние, как уменьшение сопротивления изо­ ляции (постоянному току), влияет на это входное сопро­ тивление в весьма малой степени, поскольку уменьшение, например, сопротивления изоляции на поврежденном ки­ лометре с 10 000 МОм до 1 МОм практически оставит местное входное сопротивление Z H равным Z cäM 35 Ом.

Только при падении сопротивления изоляции до тыся­ чи ом (вместо сотен и тысяч мегом) коэффициент отра­ жения достигает величины, достаточной для фиксации отраженного импульса на экране трубки. Поэтому не­ полные повреждения изоляции в симметричных кабе­ лях определяются успешнее постоянным током, чем им­ пульсными приборами.

95

Для измерений на различных типах линий к им­ пульсным приборам предъявляются различные требова­ ния, касающиеся формы и длительности зондирующего импульса, его амплитуды, частоты следования импуль­ сов и чувствительности прибора.

В приборах, предназначенных для контроля состоя­ ния коротких цепей, когда затухание импульсов играет малую роль, но требуется высокая разрешающая спо­ собность (т. е. способность прибора зафиксировать две достаточно близко расположенные неоднородности), при­ меняются короткие импульсы. Если длительность им­ пульса т мала, то мало и расстояние между неоднород­ ностями, которые могут быть зафиксированы двумя сли­ вающимися отраженными импульсами (7мцн=пт/2).

Амплитуда зондирующего импульса обычно порядка 100 В, при меньших амплитудах нельзя достичь доста­ точной дальности действия прибора. Слишком большие амплитуды могут оказаться опасными и для кабеля и для обслуживающего персонала.

Чувствительность приборов определяется как ач= =.•20 lgCL/n/fAnffl), где Uмин — напряжение, соответст­ вующее минимально заметной на экране (при полном усилении) величине выброса (0,5— 1 мм). Для воздуш­ ных линий чувствительность импульсных приборов обыч­ но порядка 60 дБ, для кабельных до 80 дБ и более.

Частота повторения импульсов должна быть такой, чтобы промежуток времени между ними был достаточ­ ным для возвращения отраженного импульса от конца линии (участка) еще до того момента, как в линию пой­ дет следующий зондирующий импульс. В то же время необходимо, чтобы импульсы, во избежание мелькания изображения на экране, следовали друг за другом не более чем через 0,04—0,05 с.

Импульсные приборы находят широкое применение как на воздушных, так и на кабельных линиях связи 'и, кроме того, используются на заводах для проверки строительных длин кабелей. Дальность действия их на цепях из цветных металлов до 300 км, на стальных це­ пях до 100 км и на кабельных цепях до 40 км.

В некоторых случаях измерения производят с обоих концов линии и часто сначала определяют участок пов­ реждения (например, между кабельными муфтами), а затем проводят импульсное исследование участка (по вскрытии муфт).

96

6.4. Устройство импульсного прибора Р5-5 и его использование

Малогабаритный испытатель кабелей іи линий Р5-5, построенный на транзисторных схемах, предназна­ чен для измерений на различных линиях:, воздушных (медных и биметаллических) длиной до 250 км, между­ городных кабельных до 25 км и городских кабельных до 5 км. Он может также применяться на линиях элек­ тропередачи и для отыскания мест повреждения сило­ вых кабелей.

Функциональная схема прибора представлена на рис. 6.4, где показаны его основные блоки и регулиров­ ки управления.

1.Задающий генератор З Г собран на транзисторе

ПП2, стабилизирован кварцем и создает опорную часто­ ту 100 кГц.

2.В блоке импульсов синхронизации синусоидаль­ ные колебания ЗГ преобразуются в последовательность коротких импульсов, синхронизирующих работу блоков прибора. Кроме того, в этом блоке формируются мас­ штабные метки всех диапазонов. Для I диапазона ча­ стота следования импульсов синхронизации 100 кГц, ча­ стота следования меток 500 кГц, длительность промежут­ ка между метками 2 мкс; для II диапазона соответствен­ но импульсы — 25 кГц, метки — 100 кГц і(10 мкс); для

III диапазона импульсы — 6,25 кГц, метки — 25 кГц

(40 мкс).

3. Тактовый генератор своими импульсами запускает блок задержки развертки (БЗР) и блок задержки зон­ дирующих импульсов (БЗЗИ). Схема задержки разверт­ ки обеспечивает дискретную задержку начала разверт­ ки луча по горизонтали. Управление задержкой разверт­ ки осуществляется переключателем Множитель грубо. Цена одного деления его шкалы равна периоду следо­ вания импульсов синхронизации, т. е. для I диапазо­ на— 10 мкс, для II диапазона — 40 мкс, для III — 160 мкс. Блок задержки зондирующих импульсов пред­ назначен для обеспечения точности отсчета времени, в течение которого зондирующий импульс прошел расстоя­ ние от прибора до места повреждения и после отраже­ ния обратно.

Управление схемой задержки зондирующих импуль­ сов осуществляется регулировкой переключателя Множи­ тель точно. Увеличение отсчета по шкале переключателя

98