Основи на OTDR

1.1 Еквивалентна схема на кабела

otdr

Фиг. 1. Еквивалентна кабелна схема

Кабелът може да бъде описан с дълъг ред 4-полюсни стълбове. Всеки 4-полюсен съдържа 4 елемента:

  • омично съпротивление на проводника - R;
  • индуктивност на сърцевината - L;
  • капацитет между ядра (или между ядра и екран) - С;
  • проводимостта на изолационния материал между проводниците (или между проводниците и екрана) - G;

За електрическа линия тези параметри са дадени в стойности на единица дължина на кабела (1 m или 1 km). Те се наричат ​​линейни параметри.

1.2 Изкривяване на сигнала

Когато сигнал се разпространява в кабел, се наблюдават два ефекта - намаляване на амплитудата и увеличаване на продължителността на импулса с увеличаване на разстоянието.

Увеличаването на продължителността на сигнала ("размазване" и "срутване" на фронтовете) и намаляване на амплитудата му се дължат на непрекъснатостта на амплитудно-честотните и фазовите характеристики на кабела. Сигналът на сондата, използван в рефлектометрията (обикновено правоъгълен импулс), има широк спектър, а скоростта на разпространение и затихването на сигнала в кабела зависи от честотата. По този начин компонентите на оригиналните хармоници на сигнала се разпространяват с различни скорости и затихват по различни начини, което води до изкривяване на оригиналната форма на вълната.

може бъде

Фигура: 2 Изкривяване на сигнал при разпространение в кабелна линия

1.3 Импеданс (характерен импеданс)

Ако сигналът се движи по кабела под формата на електрическа вълна, напрежението и токът на вълната са постоянно в една и съща връзка помежду си. Тази връзка се нарича импеданс ZL или импеданс на вълната. Импедансът може да бъде представен:

F1. Характерен импеданс на кабелната линия

Помислете за следните случаи:

1. Ако няма загуба в кабела (омично съпротивление R = 0 и проводимост G = 0), формулата е опростена:

F.2 Характеристичен импеданс на CL без загуби и в приближение за високочестотен сигнал

Тоест, тогава импедансът ZL - действителна стойност, независима от честотата: ZL(ω, R = 0, G = 0)= Const (ω)

2. Приближение за високочестотен сигнал. Тъй като импулсният метод използва къси правоъгълни сондиращи импулси с хармоници от стотици мегагерци, приближението за висока честота е особено важно: ωL >> R и ωC >> G, тогава импедансът също е реален и не зависи от честотата и за високи честоти: ZL(ω, ωL >> R, ωC >> G) = Const (ω)

За стойност на импеданса ZL валидни са следните приближения:

  • дълъг тънък проводник: L страхотен, ° С малцина =>ZL страхотен
  • къс дебел проводник: L малцина, ° С страхотен =>ZL малцина

1.4 Коефициент на отражение

Ако кабелната секция има съпротивление ZX, което се различава от характерния импеданс на кабела, например в края на кабела, тогава част от енергията на импулса ще бъде отразена в този участък на кабела. Връзката между отразената част на импулса и частта на импулса, разпространяваща се зад прекъсването, може да се опише с коефициент на отражение r

Където ZL - характеристичен импеданс на кабела, ZX устойчивост при източника на дефекта.