Контрольные вопросы и задачи

1.С какой целью измеряют входные сопротивления цепей связи?

2.Какими характеристиками оценивают степень несогласованности?

3.По каким формулам рассчитываются отклонения модулей, коэффициент отражения и затухание несогласованности?

4.Как нормируются характеристики, оценивающие степень несогласован­

рис. 2.3,6 при частоте измерительного сигнала 0,5 кГц получены следующие

2.3. Измерение концевых значений волнового сопротивления и внутренних неоднородностей коаксиальных пар

Материал этого параграфа продолжает тему «Измерение вход­ ных сопротивлений цепи», но обособлен из-за принципиального отличия импульсного метода измерения волнового сопротивления коаксиальных пар от методов сравнения, используемых при изме­ рении входных сопротивлений симметричных цепей, рассмотрен­ ных в предыдущем параграфе.,

.В основу импульсного метода измерения цепей положен метод локации. Эхолоты, гидро- и радиолокаторы позволяют соответ­ ственно с помощью звуковых, ультразвуковых и радиоволн обна­ ружить различные объекты, определить расстояние до них и на­ правление их движения. В технике проводной связи с помощью»

кратковременных электрических импульсов, посылаемых в цепь, измеряют волновое сопротивление и внутренние неоднородности цепи, выясняют характер повреждения и определяют расстояние до места повреждения цепи, определяют место перепутывания жил, измеряют переходные затухания между цепями в импульс­ ном режиме.

Рис. 2.7. Структурная схема импуль­ сного прибора для измерения неод­ нородностей

Рис. 2.8. Временные диаграммы на­

мая цепь имеет в точке «п» повреж­

Рассмотрим принцип импульсного метода. На рис. 2.7 приве­ дена структурная схема измерителя неоднородностей, а на рис. 2.8 приведены временные диаграммы напряжений в приборе и ис­ следуемой цепи (для примера рассмотрена цепь, имеющая в точ­ ке «п» повреждение изоляци.и, а в конце — несогласованность). Прибор состоит из ведущего генератора (ВГ), вырабатывающе­ го синхронизирующие импульсы (рис. 2.8,а) для запуска генера­ тора зондирующих импульсов (ГЗИ) и запуска генератора раз-

вертки (ГР). Генератор зондирующих (исследующих) импульсов вырабатывает кратковременные стабилизированные по амплитуде импульсы (рис. 2.8,6), поступающие в исследуемую цепь. В ГЗИ имеется регулятор длительности зондирующего импульса. Необ­ ходимая длительность импульса устанавливается в зависимости от типа и длины цепи. Генератор развертки вырабатывает пилообразное напряжение (рис. 2.8,6), под действием которого про­ исходит горизонтальное смещение луча электронно-лучевой труб­ ки {ЭЛТ). Период развертки (Гр) равен времени распростране­

момента запуска генератора развертки по отношению к моменту запуска генератора зондирующих импульсов. Электронно-лучевая трубка обеспечивает фиксацию рефлектограммы исследуемой це­ пи. Генератор масштабных меток {ГММ) вырабатывает кратко­ временные импульсы (рис. 2.8,г). При подключении ГММ к вер­ тикально отклоняющим пластинам ЭЛТ на рефлектограмме по­ являются метки (рис. 2.8,е), позволяющие методом сравнения определить расстояние до места неоднородности. Блок задержки зондирующего импульса (ЗЗИ) обеспечивает совмещение на эк­ ране ЭЛТ начала зондирующего импульса с первой меткой. Это позволяет более точно определить расстояние до места неоднород­ ности. Усилитель горизонтального отклонения {УГО) с помощью регулятора усиления обеспечивает возможность «растяжки» дли­ ны любого участка исследуемой цепи в пределах всего экрана. Усилитель приходящих сигналов (УПС) с помощью регулятора усиления позволяет установить удобное для наблюдения верти­ кальное смещение луча на экране ЭЛТ. Дифференциальная си­ стема (ДС) обеспечивает переход от четырехпроводной схемы прибора к двухпроводной исследуемой цепи. Балансный контур {БК) обеспечивает согласованный режим работы прибора с раз­ личными цепями. Блок питания (БП) обеспечивает все узлы при­ бора необходимыми напряжениями.

Под воздействием импульса синхронизации (момент времени / на рис. 2.8,б) в начале исследуемой цепи (точка «н») появляется зондирующий импульс, начинается период развертки и в левой части экрана ЭЛТ появляется изображение этого импульса (пе­ реходное затухание реальной дифференциальной системы не рав­ но бесконечности). Через время Гп, когда зондирующий импульс

времени развертки 2Гп). Следовательно, величина горизонталь­ ного (временного) смещения отраженного импульса относительно зондирующего импульса на экране ЭЛТ пропорциональна рас­ стоянию до места неоднородности цепи 1Х.

Амплитуда напряжения отраженного импульса, пришедшего ко входу прибора,

где Uом, Уз.и — амплитуды напряжения в начале цепи соответ­ ственно отраженного и зондирующего импульсов; р — коэффи­ циент отражения в месте неоднородности; а — коэффициент за­ тухания цепи; 1Х— расстояние от начала цепи до места неодродности.

Коэффициент отражения

сопротивления (продольная сосредоточенная асимметрия с сопро­ тивлением iRa) ,

K.n = ZB+ RA .

При этом в зависимости от значения RA коэффициент отражения может быть от 0 до + 1 , а полярности отраженного и зондиру­ ющего импульсов совпадают.

В случае неоднородности, создающей уменьшение волнового сопротивления (понижение электрического сопротивления изоля­ ции Rn),

ZB.B — ZBROJ (|2в+ /? п) .

При этом в зависимости от значения Rn коэффициент отражения может быть от 0 до — 1 * а отраженный и зондирующий импульсы имеют противоположные полярности.

В. нашем примере (см. рис. 2.8) в месте неоднородности воз­ никает отраженный импульс противоположной полярности (мо­ мент времени 2, рис. 2.8,в), и, следовательно, на экране ЭЛТ в момент времени 3 наблюдается нижний изгиб рефлектограммы (рис. 2.8,ё).

Та часть энергии зондирующего импульса, которая не отрази­ лась от первой неоднородности, продолжает движение вдоль це­ пи (промежуток времени 2—4). Если на пути импульса еще встретятся неоднородности, то и от них с соответствующей за­ держкой во времени к прибору возвратятся отраженные импуль­ сы. Если в процессе распространения зондирующий импульс не встретит в каком-либо месте цепи обрыва провода или короткого замыкания между проводами, при которых происходит полное от­ ражение, то оставшаяся часть энергии зондирующего импульса дойдет до конца цепи. Если в конце цепи сопротивление нагрузки Zap равно волновому сопротивлению ZB, то вся энергия зондиру­ ющего импульса, дошедшего до конца цепи, поглотится нагруз­ кой. В противном случае от конца цепи к прибору возвратится

отраженный импульс, свидетельствующий о том, что в конце цепи несогласованный режим. В нашем примере в конце цепи возни­ кает отраженный импульс (момент времени 4), совпадающий по фазе с зондирующим (в конце цепи режим холостого хода). Че­ рез время 2Гц отраженный от конца цепи импульс возвратится к прибору (момент времени 5), и в правой части экрана ЭЛТ (конец периода развертки) будет наблюдаться верхний изгиб рефлектограммы (рис. 2.8,е).

Расстояние до места неоднородности может быть определено с помощью ГММ. При включении генератора меток на рефлектограмме появляются масштабные метки. Зная цену деления С (указывается в паспорте прибора для определенной скорости рас­ пространения импульса У) и отсчитав число меток пх до начала вертикального смещения рефлектограммы, определяют расстоя­ ние до неоднородности 1х—Спх.

П р и м е р ИЗ, На рис. 2.9 приведена рефлектограмма цепи. Определить: а) характер неоднородностей в точках 1 и 2; б) .расстояние до этих неодно­ родностей, если цена деления масштабных меток 20 м.

Рис. 2.9. Рефлектограмма повреж­ денной цепи (к примеру 13)

Р е ш е н и е . Анализ рефлектограммы показывает, что:

а) первая неоднородность вызвана повреждением изоляции, так как от­ раженный и зондирующий импульсы имеют разную полярность (2 в.н < 2 в) ; вторая неоднородность вызвана плохим контактом, так как отраженный и зон­ дирующий импульсы имеют одинаковую полярность (Zn.H> Z B);

б) начало зондирующего импульса совмещено с первой меткой; до начала первого отраженного импульса примерно пять делений; до начала второго от­

порции. Для этого в конце цепи создают несогласованный режим (холостой ход или короткое замыкание) и отсчитывают по экрану число меток пк до конца цепи. Из пропорции пк/п*=///ж опреде­ ляют расстояние до места неоднородности 1Х= (пх1пк)1, где I—• паспортная длина исследуемой цепи. Этот способ дает возмож­ ность только ориентировочно определить расстояние до места не­ однородности.

Более точно расстояние до неоднородности может быть опре­ делено с помощью блока задержки развертки. Задерживая мо­ мент запуска генератора развертки по отношению к моменту за­ пуска генератора зондирующих импульсов, можно наблюдать на экране любую часть исследуемой цепи. При этом рефлектограмма сдвигается в левую сторону экрана ЭЛТ. Если регулятор блока задержки развертки будет проградуирован в единицах времени, то

расстояние до неоднородности, совмещенной с первой меткой на экране ЭЛТ, можно определить по формуле

ее изображения с первой меткой на экране получено при времени задержки

Если в блок задериски вводить информацию о скорости рас­ пространении импульса в исследуемой линии, то шкала регуля­ тора задержки развертки может быть проградуирована непосред­ ственно в расстояниях до неоднородностей.

Изменяя задержку развертки и усиление усилителя горизон­ тального отклонения УГО, можно получить в пределах экрана любой участок исследуемой цепи, т. е. увеличить масштаб изоб­ ражения. Это дает возможность производить более точные изме­ рения.

Вертикальное смещение луча на экране ЭЛТ, вызываемое от­ раженным импульсом, пропорционально амплитуде зондирующего импульса и коэффициенту отражения и обратной степенной за­ висимостью связана с километрическим затуханием цепи и рас­ стоянием до места неоднородности. При неизменных значениях амплитуды зондирующего импульса и километрического затуха­ ния цепи и при известном расстоянии до места неоднородности по вертикальному смещению луча можно определить коэффициент отражения. В этом суть измерения внутренних неоднородностей коаксиальных пар.

П о р я д о к и з м е р е н и я к о н ц е в о г о з н а ч е н и я в о л ­

ют конец А измеряемой пары. К концу Б этой пары подключают специальный нагрузочный контур НК с номинальным сопротивле­ нием, равным среднему значению волнового сопротивления иссле­ дуемой цепи. На рис. 2.11 приведена схема нагрузочного контура для коаксиальной пары;

б) подбирают длительность развертки такой, чтобы рефлектограмма исследуемой цепи уложилась в пределах экрана ЭЛТ;

в) постепенно увеличивая усиление усилителя приходящих сигналов и изменяя сопротивление и емкость нагрузочного кон­ тура, добиваются полного отсутствия изображения на экране от­ раженного импульса от конца цепи;

г) концевое значение волнового сопротивления измеряемой

ные кривые (прилагаются к импульсным приборам) так, чтобы выброс рефлектограммы совпал с тем местом на оси расстояний градуировочных кривых, которое соответствует расстоянию до

Рис. 2.12. Градуировочные кривые к импульсному прибору для определения не­ однородностей коаксиальных пар

места этой неоднородности. На рис. 2.12 приведены градуировоч­ ные кривые к импульсному прибору для кабеля длиной 1 км;

усиления усилителя приходящих сигналов, при котором снима­

Внутренние неоднородности измеряют в строительных длинах и на смонтированных усилительных участках коаксиального ка­ беля с обеих сторон.

Таблица 2.7