Импульсный метод из презентаций SEBA KMT:
• Принцип измерительной техники отражения (рефлектометрия)
• Принцип импульсных измерений кабеля
• Скорость распространения электрической волны
→ Скорость импульса, коэффициент отражения и расстояние до повреждения в кабелях
• Коэффициент отражения при импульсном методе
• Различные типы повреждений и их рефлектограммы (теория)
• Теория методов кабельных измерений от SEBA KMT. Скачать
Скорость распространения электрических сигналов в кабелях примерно соответствует половине скорости света и почти независима от измеряющей частоты. В длинных телекоммуникационных кабелей с маленькими диаметрами необходимо учитывать также дисперсию. Для определения расстояния до повреждения используется половина скорости распространения (v/2). Это значение зависит от типа и конструкции изоляционного материала и следовательно диэлектрической постоянной ε и скорости света c. Формула [3] показывает эти взаимосвязи.
Общее время прохождения от ближнего до дальнего конца кабеля и назад измеряют в микросекундах. Расстояние до отражения (повреждения) определяется формулой [4].
Некоторые типичные значения v/2 перечислены в таблице 2.
Тип кабеля | v/2 | Разброс |
A2Y (FL)2Y | 95 | низко |
A2Y (Св.) | 100 | низко |
A02Y (LCo) | 116.5 | 115-118 |
PMpc | 118 | 110-120 |
NAKBA | 80 | 77-83 |
NAYY | 78 | 70-82 |
NA2XY | 85 | низко |
Таблица с пересчётом v/2 на более привычный на постсоветском пространстве коэфициент укорочения
на странице → Коэффициент укорочения кабеля и скорость импульса в кабеле
Значения v/2, перечисленные в этой таблице, не являются константами, и даже в одной заводской партии, могут изменятся. В кабелях с пластмассовой изоляцией изменения в v/2 присутствуют между сердечниками различных цветов.
Дисперсия в телекоммуникационных кабелях зависит от частоты (зависимой групповой задержки) и проявляется как зависимое от длины изменение v/2. Это означает, что контрольный импульс постоянно изменяет скорость во время своего перемещения по кабелю. Например, v/2 диаметра жилы 0.4 уменьшает на 10% от измеренной длины в 30 - 40 нс. Рисунок 2 показывает разброс скорости для различных проводных диаметров.
[4]
При использовании импульсного метода с его компонентами высокой частоты в непупинизированных кабелях, используется формула [5] затухания (для ωL ≥ R).
, Нп/км [5]
Для низкочастотного компонента импульса, использоваться формула [6] (для ωL ≥ R):
, Нп/км [6]
Поэтому, омический компонент кабеля определяет затухание таким образом, что при жилах с диаметром 0.4 мм, затухание значительно больше, чем в жилах, например, 1.4 мм. То есть, крайний диапазон измерения импульсного метода в непупинизированном кабеле зависит от диаметра жил. В кабеле с диаметром 0.4 мм максимальным диапазоном приблизительно 2 - 3 км.
Любое изменение в однородной структуре приводит к изменению в индуктивности и/или ёмкости, а также в проводимости изоляции G в этой точке и следовательно к изменению в импедансе Z. Эта точка отражения с изменением в характеристическом импедансе отражает часть входящего импульса обратно. Если отражена только часть импульса, то остающийся сигнал движется к следующей точке отражения и возвращается к прибору. Часть отраженного импульсного напряжения определяется как коэффициент отражения r и выражена в процентах. Используются следующие переменные:
r - коэффициент отражения
Rf - сопротивления повреждения
Z - характеристический импеданс кабеля
Для параллельных повреждений, применима формула [7]
, % [7]
То есть, в случае параллельных неоднородностей, отраженный импульс изменяет свою полярность.
Для обрывов, последовательных повреждений или ошибок монтажа, допустима формула [8]:
, % [8]
В этом случае контрольный импульс возвращается с той же полярностью.
Контрольный импульс, поданный в кабель, доходит до неоднородности с типичной для этого кабеля скоростью распространения и полностью или частично отраженный возвращается в начало линии. Время его прохождения t используется для определения расстояния до повреждения. Определение этого расстояния было описано в формуле [4], использующей следующие термины:
lx - расстояние отказа
t - время в микросекундах
v/2 - скорость распространения
, м [9]
Важный критерий - время между передними фронтами контрольного импульса и отражённого импульса. В случае длинных кабелей контрольный импульс сглаживается из-за затухания настолько, что его невозможно точно определить. В этом случае используют сравнение с остальными жилами, если таковые доступны.
Таблица с пересчётом v/2 на более привычный на постсоветском пространстве → коэфициент укорочения
на странице → Коэффициент укорочения кабеля и скорость импульса в кабеле
Далее из презентации, с цветными схемами и примерами рефлектограмм → Коэффициент отражения при импульсном методе