Из презентаций к приборам SEBA KMT
"Основы измерительной техники отражения" 2007г

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 импульса, коэффициент отражения и расстояние до повреждения в кабелях

1.4. Скорость распространения

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.

Формула скорости распространения импульса в кабелях, м/мкс      [3]

Общее время прохождения от ближнего до дальнего конца кабеля и назад измеряют в микросекундах. Расстояние до отражения (повреждения) определяется формулой [4].

Формула расстояния вычисленного по времени, м      [4]

Некоторые типичные значения v/2 перечислены в таблице 2.

Тип кабеляv/2Разброс
A2Y (FL)2Y95низко
A2Y (Св.)100низко
A02Y (LCo)116.5115-118
PMpc118110-120
NAKBA8077-83
NAYY7870-82
NA2XY85низко
Таблица 2. значения v/2 в м/мкс

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.

1.4.1. Дисперсия в кабелях

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.

График дисперсии в кабелях сиязи по сечению      [4]
Рисунок 2. Дисперсия в телекоммуникационных кабелях

1.5. Кабельное затухание

При использовании импульсного метода с его компонентами высокой частоты в непупинизированных кабелях, используется формула [5] затухания (для ωL ≥ R).

Формула затухания при импулсном методе, Нп/км      [5]

Для низкочастотного компонента импульса, использоваться формула [6] (для ωL ≥ R):

Формула затухания импульса, 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.

1.6. Коэффициент отражения

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]

Формула коэффициента отражения импульса, %       [7]

То есть, в случае параллельных неоднородностей, отраженный импульс изменяет свою полярность.

Для обрывов, последовательных повреждений или ошибок монтажа, допустима формула [8]:

Формула коэффициента отражения импульса, %       [8]

В этом случае контрольный импульс возвращается с той же полярностью.

1.7. Расположение повреждения

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

Формула расчёта расстояния по времени импульса, 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

Перевод англоязычного файла
"Basics and Application Of the Pulse-Echo-Method" от SEBA KMT

Далее из презентации, с цветными схемами и примерами рефлектограмм Коэффициент отражения при импульсном методе