616_Pervushina._MU_po_REJS-305_
.pdf
Zв = 75 Ом, скорость распространения электромагнитной волны в кабеле (V), коэффициент укорочения длины волны (h), расстояние до неоднородности (Lx).
Таблица 4.1 - Исходные данные для решения задач
№ варианта, |
|
|
|
|
|
|
|
исходные |
f, МГц |
|
Zв.х , Ом |
tи, мкс |
|
L, мГ/км |
С, нФ/км |
данные |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0.1 |
|
75 |
0.1 |
|
0.340 |
56.2 |
1 |
0.3 |
|
72 |
0.2 |
|
0.330 |
56.2 |
2 |
0.5 |
|
70 |
0.3 |
|
0.316 |
56.2 |
3 |
0.7 |
|
71 |
0.5 |
|
0.314 |
56.2 |
4 |
0.9 |
|
73 |
1.0 |
|
0.312 |
56.2 |
5 |
1.0 |
|
76 |
3 |
|
0.310 |
56.2 |
6 |
1.2 |
|
74 |
5 |
|
0.309 |
56.2 |
7 |
1.3 |
|
77 |
7 |
|
0.308 |
56.2 |
8 |
1.4 |
|
78 |
10 |
|
0.307 |
56.2 |
9 |
1.5 |
|
80 |
12 |
|
0.306 |
56.2 |
Коэффициент отражения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Котр= (Zв.х. – Zв) / (Zв.х. + Zв), |
|
(4.1) |
|||
где Zв – номинальное волновое сопротивление однородной цепи кабеля; Zв.х. – волновое сопротивление в месте неоднородности (точка «х»).
По результатам расчета нарисовать рефлектограмму и охарактеризовать вид неоднородности.
Скорость распространения электромагнитной волны в кабеле:
V= |
1 |
, км/с, |
(4.2) |
√LC |
где: L – индуктивность цепи, Г/км; С – емкость цепи, Ф/км.
Коэффициент укорочения длины волны:
|
c |
|
|
3 105 |
= 3 105 √ |
|
, |
|
|
h = |
= |
LC |
(4.3) |
||||||
V |
V |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||
где: с – скорость света, км/с.
11
Расстояние до неоднородности: |
|
|
|
Lx = |
с tи |
, км, |
(4.4) |
|
2 h |
|
|
где: tи – длительность зондирующего импульса, мкс.
5.Принцип работы и технические характеристики прибора «РЕЙС-305»
Прибор «РЕЙС-305» является малогабаритным мощным цифровым рефлектометром. Он разработан специально для обнаружения всех видов неоднородностей.
На линиях связи применяется главным образом метод импульсной рефлектометрии.
Внешний вид прибора приведен на рисунке 5.1
Рисунок 5.1 – Внешний вид прибора «РЕЙС-305»
5.1 Области применения прибора
При помощи прибора может осуществляться:
поиск мест повреждений методом импульсной рефлектометрии;
паспортизация кабельных линий;
диагностика состояния кабельных линий, в том числе посредством определения "мерцающих" повреждений;
эксплуатация различных кабельных линий во всех отраслях народного хозяйства.
12
5.2 Отличительные особенности прибора «РЕЙС-305»
В рефлектометре РЕЙС-305 реализована идея прямого управления основными параметрами. Поэтому практически все основные измерения можно выполнять прибором не вызывая меню, что существенно упрощает и значительно ускоряет проведение измерений.
При бездействии оператора в течение 5 мин прибор автоматически переходит в режим энергосбережения, о чем свидетельствуют подаваемые прибором короткие звуковые сигналы. Если в течение последующих 30 секунд оператор не нажмет одну из кнопок, прибор автоматически выключится.
Прибор автоматически выключается также при разряде аккумулятора до минимально-допустимого значения.
5.2.1 Двухкурсорная система отсчета
Наличие двух курсоров позволяет, исключить из результатов измерения длину присоединительных кабелей, а также обеспечивает возможность выполнения непосредственного измерения расстояния между любыми выбранными точками на рефлектограмме (например: определить расстояние от кабельной муфты до места повреждения, определить расстояние от противоположного конца кабеля до муфты, и т.п.).
Имеется возможность растяжки рефлектограммы в широких пределах вокруг выбранного курсора, что позволяет отсчитать расстояние до дефекта на любом из диапазонов с очень высокой точностью.
Рисунок 5.2 – Возможность отображения одновременно двух рефлектограмм на дисплее РЕЙС-305
13
5.2.2 Возможность установки и цифровая индикация выходного сопротивления
Возможность изменения выходного сопротивления рефлектометра РЕЙС305 и цифровая индикация установленного выходного сопротивления обеспечивают дополнительные возможности прибора.
Рисунок 5.3 – Цифровая индикация выходного сопротивления прибора
Во-первых, это позволяет работать по методу импульсной рефлектометрии не только на силовых кабельных линиях, но и на связных, контрольных и т.д.
Во-вторых, цифровая индикация позволяет оценить величину волнового сопротивления измеряемой линии.
В-третьих, зная величину волнового сопротивления можно более правильно сравнить рефлектограммы.
5.2.3Возможность запоминания и долговременного хранения результатов измерения во встроенной памяти
Встроенная энергонезависимая память прибора «РЕЙС-305» позволяет запоминать и хранить в памяти при включенном и выключенном питании рефлектограммы линии со всеми установленными параметрами системы и именами. При следующем включении питания прибор автоматически настраивается на режим, соответствующий состоянию до выключения. Информация в энергонезависимой памяти прибора может храниться не менее 10 лет, в том числе при отсутствии питания.
14
Рисунок 5.4 – Меню по работе с памятью на дисплее РЕЙС-305
5.2.4 Связь с компьютером
Рефлектометр «РЕЙС-305» может обмениваться информацией с компьютером по стандартному последовательному интерфейсу. Для удобства создания в компьютере "библиотеки" рефлектограмм и импульсных характеристик им присваиваются имена по аналогии с именами файлов в компьютере.
5.2.4 Встроенная таблица коэффициентов укорочения
Рисунок 5.5 – Встроенная таблица коэффициентов укорочения на дисплее «РЕЙС-305»
5.3 Технические характеристики прибора «РЕЙС-305»
Технические характеристики прибора «РЕЙС-305» сведены в таблицу 5.1.
15
Таблица 5.1 – Технические характеристики прибора «РЕЙС-305» при методе имульсной рефлектометрии
Характеристика |
Значение |
|
|
Диапазоны |
200, 400, 800, 1600, 3200, 6400, 12800, 25600, 51200 м |
измеряемых |
|
расстояний (при |
|
коэффициенте |
|
укорочения 1,5): |
|
|
|
Коэффициент |
установка или измерение в пределах 1,000...7,000 |
укорочения: |
имеется встроенная таблица коэффициентов укорочения |
|
|
Зондирующие |
импульс 7 В...25 В, длительность 12,5 нс...30 мкс |
сигналы: |
|
|
|
Выходное |
25...1000 Ом, с отображением величины на экране |
сопротивление: |
|
|
|
Инструментальная |
не более 0,2 % |
погрешность |
|
измерения |
|
расстояния: |
|
|
|
Система отсчета: |
при помощи двух вертикальных курсоров: нулевого и |
|
измерительного |
|
|
Режимы |
Нормальный – считывание и отображение текущей |
измерения: |
рефлектограммы одного из входов: вход L1, вход L2, вход |
|
L3; |
|
Сравнение – наложение двух рефлектограмм: вход-вход, |
|
вход-память или память-память |
|
Разность – Отображение разности двух рефлектограмм: |
|
вход-вход, вход-память или память-память |
|
Связь – Отображение рефлектограмм при зондировании по |
|
выходу L1 и приеме по входам L2 или L3 (L1-L2, L1-L3) |
|
|
Растяжка: |
Возможность растяжки участка рефлектограммы вокруг |
|
измерительного или нулевого курсора в 2, 4, 8, 16, 32, 64, |
|
128, 256, и т.д. раза (в зависимости от диапазона |
|
измерения). |
|
|
|
16 |
Память: |
Возможность запоминания рефлектограмм со всеми |
|
|
параметрами прибора. Время хранения информации при |
|
|
выключенном питании: не менее 10 лет. |
|
|
|
|
Отстройка от |
Усреднение посредством цифрового накопления. |
|
аддитивных помех |
|
|
и шумов: |
|
|
|
|
|
Отстройка от |
- при считывании рефлектограмм – за счет использования |
|
синхронных |
режимов сравнения и разности рефлектограмм исправных |
|
помех: |
и неисправных линий (жил кабеля). |
|
- при цифровой обработке рефлектограмм из памяти – за |
||
|
||
|
счет использования режимов сравнения и разности |
|
|
рефлектограмм линии из памяти и рефлектограмм |
|
|
неисправных линий (жил кабеля) |
|
|
|
|
Отображение |
Рефлектограммы и результаты цифровой обработки |
|
информации: |
отображаются в графическом виде. |
|
|
Режимы работы, параметры, информация – в алфавитно- |
|
|
цифровом и символьном виде. |
|
|
|
|
Экран: |
Встроенный, на основе ЖК-монитора с размером |
|
|
115х90мм и количеством точек 320х240, с подсветкой |
|
|
|
|
Питание: |
Встроенные аккумуляторы. Сеть переменного тока |
|
|
напряжением 85...265 В, 47...63 Гц. Бортовая сеть |
|
|
автомобиля 11...15 В. |
|
|
|
|
Условия |
По ГОСТ 22261-94, диапазон рабочих температур: -10 ... |
|
эксплуатации: |
+55° С |
|
|
|
|
Габаритные |
275 х 160 х 65 мм |
|
размеры |
|
|
|
|
|
Масса: |
Не более 2 кг, с учетом встроенных аккумуляторов |
|
|
|
6. Требования к отчету
Бланк отчета должен содержать титульный лист (по форме, принятой в СибГУТИ) с названием выполняемой работы, фамилию студента, группу. Отчет по лабораторной работе должен содержать:
- цель лабораторной работы;
17
-результаты расчетов индивидуального задания;
-результаты измерений и рефлектограммы с анализом неоднородностей (таблица 5.1);
-выводы по результатам лабораторной работы.
Всоответствии с номером бригады (таблица 5.2) определяется:
-количество линий, которые должны быть сгенерированы автоматически, а также их длина;
-марка кабеля и количество линий, которые должны сгенерировать сами студенты, а также количество неоднородностей.
Таблица 5.1 – Результаты измерений рефлектометром
№ |
Марка |
Вид |
|
Расстояние до неоднородностей Lx (м) |
Длина |
Ку |
Диапа- |
|||
пары |
кабеля |
рефлектограммы |
|
и их характеристика |
|
линии |
|
зон |
||
|
|
|
|
№1 |
№2 |
№3 |
№4 |
L, м |
|
D, м |
|
|
Линии, сгенерированные автоматически |
|
|
|
|||||
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Линии, сгенерированные студентом |
|
|
|
|
|||
3. |
ВКПП-1 |
|
|
….. |
…. |
Короткое |
….. |
|
|
|
Пример |
|
|
|
|
замыкание |
|
540 |
1,23 |
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Lx1=… |
Lx2=… |
Lx3=127 м |
Lx4=... |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.2 – Исходные данные для измерений
|
Длины кабеля |
|
|
Марка кабеля |
|
|
||
№ |
для автоматической |
|
для самостоятельной генерации линии |
|
||||
брига |
генерации линии |
|
|
|
|
|
|
|
ды |
Длина |
Длина |
Кабель |
Длина |
Колич. |
Кабель |
Длина |
Колич. |
|
линии №1, м |
линии №2, м |
№3 |
линии, м |
неоднород |
№4 |
линии, м |
неоднород |
|
|
|
|
|
ностей |
|
|
ностей |
1 |
300 |
1100 |
ТПП 0,32 |
200 |
2 |
ЗКП 1,2 |
900 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
200 |
2100 |
ТПП 0,4 |
400 |
3 |
КСПП 0,9 |
800 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
400 |
900 |
ТПП 0,5 |
600 |
3 |
КСПП 1,2 |
1200 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
500 |
1200 |
ТПП 0,7 |
300 |
2 |
МКС 1,2 |
1900 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
200 |
1300 |
Т(Б,Г) 0,4 |
500 |
2 |
ВКПП-1 |
600 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
400 |
800 |
Т(Б,Г) 0,5 |
200 |
2 |
МКТ |
1200 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
300 |
1000 |
Т(Б,Г) 0,7 |
300 |
3 |
КМ |
700 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
600 |
1300 |
ТЗ 0,8 |
600 |
3 |
ПРППМ 1,2 |
800 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
200 |
700 |
ТЗ 0,9 |
400 |
3 |
ПРППМ 0,8 |
1100 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
500 |
1400 |
ТЗ 1,2 |
300 |
2 |
UTP cat 5e |
100 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При подготовке к лабораторной работе требуется ответить на контрольные вопросы (раздел 8 данных методических указаний).
18
7. Метод импульсной рефлектометрии
Метод импульсной рефлектометрии, называемый также методом отраженных импульсов или локационным методом, базируется на распространении импульсных сигналов в двух- и многопроводных системах (линиях и кабелях) связи.
Приборы, реализующие указанный метод, называются импульсными рефлектометрами.
Сущность метода импульсной рефлектометрии заключается в выполнении следующих операций:
-зондировании кабеля (двухпроводной линии) импульсами напряжения.
-приеме импульсов, отраженных от места повреждения и неоднородностей волнового сопротивления.
-выделении отражений от места повреждений на фоне помех (случайных и отражений от неоднородностей линий).
-определении расстояния до повреждения по временной задержке отраженного импульса относительно зондирующего.
Рисунок 7.1 – Упрощенная структурная схема импульсного рефлектометра
С генератора импульсов зондирующие импульсы подаются в линию. Отраженные импульсы поступают с линии в приемник, в котором
производятся необходимые преобразования над ними. С выхода приемника преобразованные сигналы поступают на графический индикатор.
Все блоки импульсного рефлектометра функционируют по сигналам блока управления.
На графическом индикаторе рефлектометра воспроизводится рефлектограмма линии – реакция линии на зондирующий импульс.
Образование рефлектограммы линии легко проследить по диаграмме, приведенной на рисунке ниже. Здесь осью ординат является ось расстояния, а осью абсцисс – ось времени.
19
Рисунок 7.2 – Рефлектограмма
В левой части рисунка 7.2 показана кабельная линия с муфтой и коротким замыканием, а в нижней части – рефлектограмма этой кабельной линии.
Анализируя рефлектограмму линии, оператор получает информацию о наличии или отсутствии в ней повреждений и неоднородностей.
Например, по приведенной выше рефлектограмме можно сделать несколько выводов:
-на рефлектограмме кроме зондирующего импульса есть только два отражения: отражение от муфты и отражение от короткого замыкания. Это свидетельствует о хорошей однородности линии от начала до муфты и от муфты до короткого замыкания.
-выходное сопротивление рефлектометра согласовано с волновым сопротивлением линии, так как переотраженные сигналы, которые при отсутствии согласования располагаются на двойном расстоянии, отсутствуют.
-повреждение имеет вид короткого замыкания, так как отраженный от него сигнал изменил полярность.
-короткое замыкание полное, так как после отражения от него других отражений нет.
-линия имеет большое затухание, так как амплитуда отражения от короткого замыкания много меньше, чем амплитуда зондирующего сигнала.
Если выходное сопротивление рефлектометра не согласовано с волновым сопротивлением линии, то в моменты времени 2∙tм, 4∙tм и т.д. будут наблюдаться переотраженные сигналы от муфты, убывающие по амплитуде, а в моменты времени 2∙tх, 4∙tх и т.д. – переотражения от места короткого замыкания.
Основную сложность и трудоемкость при методе отраженных импульсов представляет выделение отражения от места повреждения на фоне помех.
Отраженный сигнал появляется в тех местах линии, где волновое сопротивление отклоняется от своего среднего значения: у муфт, у мест
20