Методи за дистанционно наблюдение - Физика
2. Отдалечени методи
2.1 Използване на метода на импулсна рефлектометрия за определяне на повредата на кабелните линии
Методът на импулсната рефлектометрия ви позволява да определите зоната на повреда (в рамките на грешката на измерване) и да прилагате отделни методи за откриване на траектори само на малки участъци от трасето, което може значително да намали времето за точно определяне на местоположението на дефекта.
Основните видове повреди в кабелните електропреносни и комуникационни линии са: къси съединения и прекъсвания, поява на теч между ядрата или между сърцевината и екрана (броня), увеличаване на надлъжното съпротивление.
Преди да направите измервания по метода на импулсната рефлектометрия, е необходимо да проверите участъка на кабелната линия с омметър или мегометър. Тази проверка обаче може да не е достатъчна. Например, след излагане на мегометър на кабел, който има напукана изолация със задържана влага, мястото на дефекта може да изсъхне. В същото време показанията на мегоометра съответстват като че ли на работещ кабел (стотици и хиляди мегома).
След идентифициране на дефектни линии (ядра, фази) с мегаомметър, те преминават към предварително определяне на мястото на повреда по метода на импулсната рефлектометрия.
2.1.1 Същност на метода на импулсната рефлектометрия
Методът на импулсната рефлектометрия, наричан още метод на отразените импулси или метод на локация, се основава на разпространението на импулсни сигнали в дву- и многожилни комуникационни системи (линии и кабели).
Устройствата, които прилагат този метод, се наричат импулсни рефлектометри.
Същността на метода на импулсната рефлектометрия е да се извършат следните операции:
1. Сондиране на кабела (двупроводна линия) чрез импулси на напрежение.
2. Приемане на импулси, отразени от мястото на повредата и нехомогенностите на импеданса.
3. Изолиране на отражения от мястото на повредата на фона на интерференция (произволни и отражения от нехомогенности на линиите).
4. Определяне на разстоянието до повреда по времезакъснението на отразения импулс спрямо сондата.
Фигура 3.2.1 Опростена блок-схема на импулсен рефлектометър
От генератора на импулси сондиращите импулси се подават в линията.
Отразените импулси идват от линията към приемника, в който над тях се извършват необходимите трансформации. От изхода на приемника преобразуваните сигнали се подават към графичния индикатор.
Всички блокове на импулсен рефлектометър функционират според сигналите от контролния блок.
Рефлектограмата на линията се възпроизвежда върху графичния индикатор на рефлектометъра - реакцията на линията на сондиращия импулс.
Образуването на следа от линията може лесно да бъде проследено съгласно схемата, показана на фигурата по-долу. Тук ординатата е оста на разстоянието, а абсцисата е оста на времето.
Фиг. 2.2 Рефлектограма
В лявата част на фигурата е показана кабелна линия с втулка и късо съединение, а в долната част е показана рефлектограма на тази кабелна линия.
Анализирайки следата на линията, операторът получава информация за наличието или отсъствието на повреди и нехомогенности в нея.
Например от горната следа могат да се направят няколко извода.
1. На рефлектограмата, освен импулса на сондата, има само две отражения: отражение от съединителя и отражение от късо съединение. Това показва добра еднородност на линията от начало до съединение и от съединение до късо съединение.
2. Изходният импеданс на рефлектометъра е съчетан с характерния импеданс на линията, тъй като отразяващите сигнали, които при липса на съвпадение са разположени на двойно разстояние, липсват.
3. Повредата има формата на късо съединение, тъй като отразеният от нея сигнал е променил полярността си.
4. Късото съединение е завършено, тъй като няма други отражения след отражение от него.
5. Линията има голямо затихване, тъй като амплитудата на отражението от късо съединение е много по-малка от амплитудата на сондиращия сигнал.
Ако изходният импеданс на рефлектометъра не съвпада с характерния импеданс на линията, тогава на моменти 2 ∙ tm, 4 ∙ tm и т.н. ще се наблюдават преотразени сигнали от съединителя, намаляващи по амплитуда и на моменти 2 ∙ tх, 4 ∙ tх и т.н. - отражения от мястото на късо съединение.
Основната трудност и трудоемкост в метода на отразените импулси е избирането на отражение от мястото на повредата на фона на шума.
Методът на импулсната рефлектометрия се основава на физическото свойство на безкрайно дълга еднородна линия, според която съотношението между напрежението и тока на електромагнитната вълна, въведена в линията, е еднакво във всяка точка на линията. Това съотношение: