Метод Варлея

Этот метод применяется при отсутствии помех, если Ки > 400 и Rп < 10 МОм. Порядок определения расстояния до места поврежде­ния методом Варлея следующий:

а) создают схему Варлея (см. рисунок 4.3). Уравновешивают мост и фиксируют полученные значения отношения плеч n (n = R1/ R2) и зна­чение сопротивления магазина сопротивлений Rm;

Рисунок 4.3 – Схема определения расстояния до места повреждения изоляции методом Варлея

Для схемы (рисунок 4.3) запишем условие равновесия (баланса):

где R1/ R2 = 1 - соотношение балансных плеч;

Rm - значение сопротивления магазина;

Rx - сопротивление участка линии до места повреждения.

Так как R1 / R2 = 1, условие равновесия принимает следующий вид:

Решим полученное уравнение:

Для того, чтобы определить значение l_х необходимо величину R_x подставить в формулу соотношения длин и сопротивлений:

Откуда,

Тогда

2) Метод Муррея

Условия применения этого метода такие же, как и метода Варлея. Порядок определения расстояния до места повреждения изоляции ме­тодом Муррея следующий:

а) создают схему Муррея, приведенную на рисунке 4.4. Уравно­вешивают мост и фиксируют полученное значение сопротивления ма­газина Rm;

Рисунок 4.4 - Схема определения расстояния до места повреждения изоляция методом Муррея

Запишем условие равновесия для схемы (рисунок 4.4):

где Ro - внутреннее сопротивление прибора ПКП:

Для ПКП - 4 R_o = 990 Ом;

Для ПКП-5 R₀ = 1000 Om;

Значение R_x подставляем в соотношение длин и сопротивлений. Величина l _х определяется следующим образом:

ИМПУЛЬСНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ НА ЛИНИЯХ СВЯ­ЗИ

Принцип импульсных измерений для определения мест повреж­дений цепи использует явление отражения электромагнитной энергии от неоднородной среды распространения, отражение от тех точек це­пи, в которых входное сопротивление отличается от волнового.

В измеряемую цепь от генератора зондирующих импульсов по­сылаются импульсы напряжения малой длительности с амплитудой Uзи. Распространяясь по цепи с определенной скоростью v, они час­тично или полностью отражаются от неоднородностей (мест повреж­дений) и возвращаются к началу цепи.

Зондирующий импульс ЗИ и сигналы, отраженные от неоднород­ности цепи ОИ можно наблюдать на экране ЭЛТ, входящие в состав импульсного прибора.

Определив интервал времени Т между фронтом ЗИ и фронтом ОИ можно рассчитать расстояние до места повреждения по формуле:

где v - скорость распространения импульсного сигнала по цепи;

с - скорость света в свободном пространстве;

у = с/ v - коэффициент укорочения электромагнитной волны v (ЭМВ) в линии.

Значения v, у - справочные величины. Их можно также опреде­лить опытным путем. Ориентировочно: у = √ε, где ε - эквивалентная диэлектрическая проницаемость изоляции цепи.

По изображению зондирующего и отраженных импульсов на эк­ране ЭЛТ можно определить характер повреждения цепи.

Неоднородность цепи по ее длине характеризуется коэффици­ентом отражения, определяемым по формуле:

где Uзи - амплитуда посылаемого (зондирующего) импульса;

Uoи - амплитуда импульса, отраженного от места повреждения;

Z - входное сопротивление цепи (отношение напряжения к току) в рассматриваемом сечении (в месте повреждения);

Zb - среднее значение волнового сопротивления цепи.

На рисунке 4.5 приведены изображения зондирующих и отражен­ных импульсов - импульсные характеристики для идеальной цепи при различных режимах работы и различных повреждениях.

Рисунок 4.5 – Импульсные характеристики для идеальной цепи

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИМПУЛЬСНОГО ПРИБОРА

Измеритель неоднородностей линий типа Р5-10 является универ­сальным малогабаритным прибором. Прибор может работать в поле­вых условиях при температуре от -30 С до +50°С и относительной влажности до 98% при температуре до +35°С.

Измеритель Р5-10 предназначен для проведения следующих опе­раций на воздушных линиях и кабельных линиях электропередачи и связи:

- обнаружения повреждения и определения его характера (обрыв, короткое замыкание);

- обнаружения сосредоточенной неоднородности волнового со­противления (асимметрия в проводах, нарушение контакта, вставки, неоднородности от резкого изменения сопротивления изоляции);

- определения расстояния до повреждения или неоднородности.

Измеритель может быть использован не только для измерения на поврежденных линиях, но и для контроля состояния кабелей, прогно­зирования неисправности в них, измерения их длины и симметриро­вания.

Минимальная длина линии, с которой возможен просмотр, не превышает 5 м, однако может быть сведена к минимуму при подклю­чении к началу линии калиброванной вставки длиной порядка 4-5 м с тем же волновым сопротивлением.

В основу измерителя положен импульсный метод определения расстояния повреждения по времени запаздывания отраженного сиг­нала относительно посланного. Индикация процессов, происходящих в линии, осуществляется на экране ЭЛТ. Отсчет изменяемого рас­стояния ведется непосредственно по шкале потенциометра "РАС­СТОЯНИЕ".

Основными узлами измерителя являются: задающий генератор, тактовый генератор, генератор пилообразного напряжения, схема за­держки развертки, усилитель горизонтального отклонения, схема за­держки генератора зондирующего импульса, генератор зондирующе­го импульса, входные цепи, усилитель приходящих сигналов, индика­тор, схема питания базового блока, блок аккумуляторов, блок питания от сети и зарядное устройство.

Взаимодействие узлов импульсного прибора показано на рисун­ке 4.6.

Рисунок 4.6 – структурная схема импульсного прибора

Напряжение с выхода задающего генератора поступает на запуск тактового генератора и на вход схемы формирования калибрационных меток.

Импульсом тактового генератора запускается генератор пилооб­разного напряжения (ГПН), который одновременно запускает схемы задержек развертки и зондирующего импульса, чем достигается жест­кая привязка задержек во времени.

Задержка зондирующего импульса обеспечивает возможность на­блюдения зондирующего импульса на экране ЭЛТ при отсутствии за­держки развертки (в начале измерений). Эта задержка устанавливается ручкой "УСТ. ОТСЧЕТА".

Схема задержки развертки формирует пилообразное напряжение развертки с момента сравнения высокостабильного линейного пилообразного напряжения с опорным напряжением, уровень которого определяется скоростью распространения ЭМВ в кабеле (ручка «УКОРОЧЕНИЕ») и положением ручки управления задержкой («РАССТОЯНИЕ»).

Задержка развертки - плавная, калиброванная; калибровка задержки производится с помощью высокостабильных калибрационных меток времени. Задержанное пилообразное напряжение развертки с выхода схемы задержки подается на усилитель горизонтального от­клонения.

С выхода усилителя горизонтального отклонения задержанное пилообразное напряжение развертки подается на горизонтальные пластины ЭЛТ.

Импульс со схемы задержки зондирующего импульса запускает генератор зондирующего импульса (ГЗИ).

Зондирующие импульсы поступают в исследуемую линию и на вход измерителя (усилитель, вертикальные пластины ЭЛТ).

На вход измерителя ("ВХОД-ВЫХОД") поступают также отра­женные импульсы.

Входные цепи производят первичную обработку и коммутацию поступающей информации о состоянии кабеля при различных мето­дах измерения.

Схема питания базового прибора обеспечивает измеритель всеми необходимыми напряжениями, в том числе и высоковольтными, при работе непосредственно от сети постоянного тока.

При работе в полевых или аварийных условиях, при отсутствии внешних цепей постоянного или переменного тока к базовому блоку подсоединяется блок аккумуляторов.

При работе от сети переменного тока к базовому блоку подсоеди­няется блок питания от сети (зарядное устройство). Этот блок исполь­зуется и для заряда батареи аккумуляторов.

Отсчет расстояния производится следующим образом: в положе­нии "0" ручки управления задержкой развертки "РАССТОЯНИЕ" зондирующий импульс с помощью ручки управления задержкой зон­дирующего импульса "УСТ. ОТСЧЕТА" совмещается с отсчетной риской на экране ЭЛТ.

Отраженный импульс ручкой "РАССТОЯНИИЕ" совмещается с той же отсчетной риской. По шкале отсчетного устройства этой руч­ки, прокалиброванной в единицах длины (м, км в зависимости от диа­пазона измерения), производится непосредственный отсчет расстоя­ния.

Переключателем "ДИАПАЗОНЫ (км)" производится коммутация калибрационных меток и времязадающих элементов в блоках измери­теля. Измерение масштаба просматриваемого участка линии осущест­вляется тумблером "ДИАПАЗОНЫ (км)".

В зависимости от длины измеряемой линии и ее затухания можно производить выбор длительности зондирующего импульса, посылае­мого в линию, с помощью переключателя "ЗОНД. ИМП (μs)".

Величина отраженного сигнала, поступающего из линии, уста­навливается удобной для измерения с помощью ручки "УСИЛЕНИЕ".

Литература [2] с. 4 – 19

ЛЕКЦИЯ 14

Тема 4.2 Измерение рабочего затухания и усиления четырехполюсника

Обеспечить режим согласования волнового сопротивления цепи практически невозможно. Поэтому из-за несогласованности сопро­тивлений появляются дополнительные потери мощности передавае­мых сигналов. Такой режим называется рабочим и затухание, которое при этом встречает электрический сигнал, тоже называется рабочим.

Рабочее затухание цепи А_Р определяется как логарифм отноше­ния полной мощности Р₁, которую генератор с заданным внутреннимсопротивлением Zг и заданной величиной ЭДС Е отдает согласован­ной с ним нагрузке, к полной мощности, которую этот генератор отдает нагрузке с заданным сопротивлением Zпp, включен­ной на выходе измеряемой цепи:

Если мощности Р₁ и Р₂ выразить через напряжения и сопротивле­ния, то формула рабочего затухания цепи примет вид:

где U₁ - напряжение, действующее на зажимах генератора, работаю­щего в согласованном режиме (U₁ = 0,5Е);

U₂ - напряжение, действующее на нагрузке, включенной на выхо­де (в конце) измеряемой цепи.

При измерении однородных цепей связи сопротивления генера­тора и нагрузки одинаковы, следовательно,

ИЗМЕРЕНИЕ РАБОЧЕГО ЗАТУХАНИЯ ЦЕПИ ОДНОСТОРОН­НИМ МЕТОДОМ РАЗНОСТИ УРОВНЕЙ

Измерение проводят в следующей последовательности:

а) создают схему измерения (рисунок 4.7);

Рисунок 4.7 - Схема измерения рабочего затухания цепи односто­ронним методомразности уровней

б) настраиваютгенератор на заданною частоту и заданное сопротивление и проводят измерение уровней;

в) определяют рабочеезатухание цепи

где αl - собственное затуханиеодной цепи, дБ.

ИЗМЕРЕНИЕ РАБОЧЕГО ЗАТУХАНИЯ ЦЕПИ ОДНОСТО­РОННИМ МЕТОДОМ СРАВНЕНИЯ

Измерение проводят в следующей последовательности:

а) создают схему измерения (рисунок 4.8). Характеристическое сопротивление Z_m магазина затуханий МЗ должно бытьравно задан­ному сопротивлению генератора, т. е. Z_m = Z_г;

Рисунок 4.8 - Схема измерения рабочего затухания цепи односто­ронним методомсравнения

б) настраивают генератор на заданную частотусигнала и задан нос выходное сопротивлении Zг;

в) в первой позиции переключателя S фиксируют показание L₁, высокоомного индикатора dB;

г) переводят переключатель но вторую позицию и, изменяя зату­хание Ам магазина затуханий, добиваются такого же показания инди­катора, т. е.

L₂ = L₁;

д) рабочее затухание цепи

ИЗМЕРЕНИЕ РАБОЧЕГО УСИЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХПОЛЮС­НИКА

Рабочее усиление - это величина, обратная рабочему затуханию.

Она обозначается Sp и также измеряется в децибелах, т.е.

Методы для измерения рабочего усиления Sр аналогичны методам для измерения рабочегозатухания, т.е. используются двусторон­ние методы разности уровней и сравнения.

Схема для измерения рабочего усиления методом разности уровней приведена на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 - Схема для измерениярабочего усиления четырехполюсника методом разности уровней

Рабочее усиление определяем из значений уровней на входе L_h четырехполюсника и навыходе L_к поформуле:

Схема для измерения рабочего усиления методом сравнения име­ет вид, приведенный на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10 - Схема для измерения рабочего усиления четырехполюс­ника методом сравнения

Схема имеет постоянное активное сопротивление во всем диапа­зоне рабочих частот. Входное напряжение регулируется магазином затуханий dВ₁. На нагрузке измеряемого усилителя при помощи dВ₂ устанавливается напряжение U = Е/2. Характеристические сопротив­ления магазинов затуханий dВ₁ и dВ₂ должны быть равны входным ивыходным характеристическим сопротивлениям измеряемого усили­теля соответственно. Нижняя ветвь схемыпредставляет собой дели­тель напряжения, служащий для получения опорного напряжения U = Е/2. Рабочее усиление после уравновешивания Uн и Е/2 связано со значениями затуханий магазинов А₁ и А₂ следующим соотношени­ем:

Литература [2] с. 48 – 66

ЛИТЕРАТУРА

1 Шумилин Н.П. Измерения в технике проводной связи. - М.: «Связь», 1980

2 Яловицкий М.П. Электрические измерения на линиях связи. – М.: «Радио и связь», 1984

3 Хромой Б.П. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи. – М.: «Радио и связь», 1986

4 Усс Л.В. Электротехника с основами электроники. – Мн.: «Высшая школа», 1990

Дата добавления: 2014-01-07