что такое время задержки в импульсных методах

Сущность метода импульсной рефлектометрии

Точному определению места повреждения в линиях связи и электропередачи, которое производится трассовыми методами, должна предшествовать предварительная его локализация методом импульсной рефлектометрии. Метод импульсной рефлектометрии позволяет определить зону повреждения (в пределах погрешности измерения) и применить отдельные трассовые методы обнаружения только на небольших участках трассы, что позволяет существенно сократить время точного определения места дефекта.

Основными видами повреждений в кабельных линиях электропередачи и связи являются: короткие замыкания и обрывы, появление утечки между жилами или между жилой и экраном (броней), увеличение продольного сопротивления. Причин возникновения повреждений много: механические повреждения, например при проведении земляных работ, старение изоляции, нарушение изоляции от воздействия влаги и т.п. После выявления дефектных линий (жил, фаз) мегоомметром переходят к предварительному определению места повреждения методом импульсной рефлектометрии.

Метод импульсной рефлектометрии, называемый также методом отраженных импульсов или локационным методом, базируется на распространении импульсных сигналов в двух- и многопроводных системах (линиях и кабелях) связи. Приборы, реализующие указанный метод, называются импульсными рефлектометрами.

Сущность метода импульсной рефлектометрии заключается в выполнении следующих операций:

Примеры рефлектограмм линий без затухания (идеальная линия) и с затуханием показаны на рисунке.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методахЛиния без затухания что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методахЛиния с затуханием

Для более точного измерения необходимо правильно, в соответствии с длиной и частотной характеристикой затухания линии, выбирать параметры зондирующего импульса в рефлектометре. Критерием правильного выбора является минимальное «расплывание» и максимальная амплитуда отраженного сигнала. Если при подключенной линии на рефлектограмме наблюдается только зондирующий импульс, а отраженные сигналы отсутствуют, то это свидетельствует о точном согласовании выходного сопротивления рефлектометра с волновым сопротивлением линии, отсутствии повреждений и наличии на конце линии нагрузки равной волновому сопротивлению линии.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методахЗондирующий импульс

Вид отраженного сигнала зависит от характера повреждения или неоднородности. Например, при обрыве отраженный импульс имеет ту же полярность, что и зондирующий, а при коротком замыкании отраженный импульс меняет полярность.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методахОтражённый импульс от места обрыва что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методахОтражённый импульс от короткого замыкания

Коэффициент укорочения электромагнитных волн

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Помехи импульсной рефлектометрии и борьба с ними

По источникам возникновения помехи бывают асинхронные (аддитивные) и синхронные. Асинхронные помехи вызваны наводками от соседних кабельных линий, от оборудования, транспорта и различной аппаратуры. Пример рефлектограммы кабельной линии с асинхронными помехами показан на рисунке:

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методахРефлектограммы кабельной линии с асинхронными помехами

На рефлектограмме асинхронные помехи полностью закрывают отражение от повреждения. Это отражение практически невозможно рассмотреть на фоне помех. Эффективными методами отстройки от асинхронных помех является цифровое накопление сигнала. Сущность цифрового накопления заключается в том, что одну и туже рефлектограмму считывают несколько раз и вычисляют среднее значение. Пример предыдущей рефлектограммы линии, «очищенной» в результате цифрового накопления рефлектометром, приведен на рисунке.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

На этой рефлектограмме можно легко выделить сигнал, отраженный от места утечки.

Синхронные помехи связаны с зондирующим сигналом и являются отражениями зондирующего сигнала от неоднородностей волнового сопротивления линии (отражения от кабельных муфт, ответвлений, кабельных вставок, неоднородностей кабельных линий технологического характера и др.). Основная масса кабельных линий (кроме кабелей связи) не предназначены для передачи коротких импульсных сигналов, используемых при методе импульсной рефлектометрии. Поэтому этим кабельным линиям присуще большое количество синхронных помех.

Пример рефлектограммы кабельной линии с синхронными помехами показан на рисунке.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Синхронные помехи можно существенно уменьшить посредством сравнения или дифференциального анализа. При сравнении накладывают рефлектограммы двух линий (неповрежденной и поврежденной), проложенных по одной трассе.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Наложение двух рефлектограмм позволяет быстро обнаружить начальную точку их различия, по которой и определяют расстояние L до повреждения.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Из рисунка видно, что при вычитании все синхронные помехи компенсируются. По разностной рефлектограмме легко обнаружить отражение от места повреждения и определить расстояние L до него. Сравнение и дифференциальный анализ рефлектограмм легко реализуется в рефлектометрах РЕЙС-45, РЕЙС-50, РЕЙС-105М1, РЕЙС-205, РЕЙС-305, РЕЙС-405. Наилучшие результатов от сравнения и вычитания удается получить при использовании в качестве исправной линии жилы или кабельной пары того же кабеля.

При измерении кабельной линии методом импульсной рефлектометрии асинхронные и синхронные помехи присутствуют на рефлектограмме одновременно. Если хотя бы предположительно известно, к какому концу кабельной линии ближе может быть расположено место повреждения, то для измерений нужно выбирать именно этот конец кабельной линии. В других случаях желательно проводить измерения последовательно с двух концов кабельной линии.

Выводы

Метод импульсной рефлектометрии удобен для практического использования, так как для измерения импульсным рефлектометром достаточно доступа к линии с одного конца. Импульсные рефлектометры позволяют определить расстояние до места повреждения линии при любом характере повреждения (обрыв, короткое замыкание, утечка, продольное сопротивление и т.д.). Метод импульсной рефлектометрии позволяет достигнуть более высокой точности измерений расстояния до места повреждения по сравнению с другими методами (например, по сравнению с мостовым).

Источник

Метод импульсной рефлектометрии (TDR). Как найти обрыв в кабеле.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методахНайти обрыв в кабеле или определение места другого повреждения кабеля – одна из основных задач встающих перед инженером-измерителем в его повседневной практике. Поиск места повреждения кабеля – это в наиболее сложных случаях целый комплекс измерительных процедур, использующий три основные группы кабельных приборов:

Эта статья содержит необходимый объём информации, позволяющей вам понять основные принципы функционирования импульсных рефлектометров, а также методику анализа графиков рефлектограмм. В статье приводится анализ графиков характерных дефектов: обрыв кабеля, короткое замыкание жил кабеля, разбитость пар в кабеле типа ТПП, намокание кабеля,- а также обнаружение прочих устройств на кабельной линии: муфта, сростка кабеля, определение места параллельного подключения к кабелю. В статье даются рекомендации по применению различных методик измерения, в зависимости от характера дефекта кабеля. Эта статья может быть полезна как начинающему инженеру (кабельщику), так и опытному специалисту.

Принцип действия импульсных рефлектометров

Для начала определимся с терминами. Далее в тексте мы будем оперировать понятиями рефлектометрия и импульсная рефлектометрия.

Импульсная рефлектометрия – это область измерительной техники, которая основывается на получении информации об измеряемой линии по анализу её реакции на зондирующее (возмущающее) воздействие. Импульсная рефлектометрия применяется как для металлических кабелей всех типов, так и для волоконно-оптических кабелей связи.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Рассмотрим структурную схему импульсного рефлектометра:

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Рис.2 Структурная схема импульсного рефлектометра

Генератор зондирующих импульсов посылает в кабельную линию короткий электрический импульс. Приёмник отражённых сигналов через равные промежутки времени захватывает сигнал с линии и отображает их на устройстве отображения прибора. Таким образом, на экране импульсного рефлектометра строится график, на котором по вертикальной оси отображается амплитуда отражённого сигнала, а по горизонтальной оси – время. Строго говоря, импульсный рефлектометр измеряет именно временную задержку между входным воздействием и отражённым сигналом. Однако, зная скорость распространения электромагнитной волны в кабеле, можно трансформировать ось времени в ось расстояний, что и сделано во всех импульсных рефлектометрах. Более подробная информация содержится в разделе статьи, посвящённой коэффициенту укорочения (КУ).

Работу импульсного рефлектометра очень просто разъясняет пример длинного тоннеля. Мы можем не видеть конца этого тоннеля, но если крикнуть в него, то через некоторое время мы услышим эхо, возвещающее нам о том, что наш крик отразился от конца тоннеля и вернулся назад в виде эхо. Иногда мы можем услышать множественное эхо, когда сигнал несколько раз отражается от начала и конца тоннеля (об этом мы вспомним, когда будем рассматривать процесс согласования прибора с кабельной линией).

Волновое сопротивление (импеданс) кабельной линии

Сейчас мы сделаем небольшое отступление, и рассмотрим кабельную линию с точки зрения физики. Одной из важнейших характеристик кабеля является волновое сопротивление Zo. Если кабель исправен и его волновое сопротивление не меняется — сигнал проходит по кабелю без отражений. Если имеет место обрыв, короткое замыкание или иная неоднородность — сигнал отражается полностью, или частично, причем коэффициент отражения определяется следующим образом:

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Ф1. Коэффициент отражения

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Рис. 3 Эквивалентная схема кабельной линии

Известна связь погонных характеристик и волнового сопротивления кабеля:

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Ф2. Импеданс кабельной линии

В области высоких частот, наиболее интересной для импульсной рефлектометрии, формулу можно упростить, так как в этой области R

Рис. 4 Выходное сопротивление рефлектометра БОЛЬШЕ волнового сопротивления кабельной линии (Rреф > Zo)

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Рис. 5 Выходное сопротивление рефлектометра МЕНЬШЕ с волнового сопротивления кабельной линии (Rреф 8 м/с). Отразившись от дефекта, часть зондирующего импульса возвращается, проходя суммарно двойное расстояние. Однако электромагнитная волна распространяется по внешней поверхности жилы кабеля, и, если бы жила находилась в вакууме, то скорость распространения равнялась бы скорости света. Но жила обёрнута изоляцией, состоящей из диэлектрика, поэтому электромагнитная волна “тормозится”, и её реальная скорость становится меньше скорости света. Таким образом, расстояние до дефекта, с учётом коэффициента укорочения длины по сравнению с длиной, измеренной при скорости распространения равной скорости света, рассчитывается по формуле:

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Ф4 X – расстояние до дефекта, v – скорость распространение электромагнитной волны, t3 – время задержки отражённого сигнала, С – скорость света, КУ – коэффициент укорочения.

Коэффициент укорочения зависит от материала, из которого выполнена изоляция жил кабеля, и от шага повива жил кабеля относительно друг друга. Резюмируем, коэффициент укорочения индивидуален для каждой марки кабеля. Конечно сразу же возникает вопрос, где можно взять таблицу коэффициентов укорочения? Здесь производители импульсных рефлектометров с сожалением разводят руками: охватить всю кабельную продукцию, имеющуюся на рынке, не возможно. Тогда как производители кабельной продукции не выражают заинтересованность предоставлять КУ, чтобы оказывать поддержку при эксплуатации своей продукции. Инженерам (кабельщикам), прежде чем прокладывать кабельную линию, приходится вручную измерять коэффициент укорочения прямо на барабане с кабелем, имеющем заводскую отметку о длине. Производители импульсных рефлектометров могут лишь систематизировать полученные этим путём данные в сводной таблице коэффициентов укорочения на кабели различных марок, и предоставить их в свободном доступе (https://www.ersted.ru/stati/reflektometrija/tablitsa-koeffitsientov-ukorocheniya/). Поэтому от вас, читающих эту статью, во много зависит успех ваших коллег в отыскании повреждений на кабельных линиях.

Анализ погрешности измерения

Перейдем теперь к следующему важному вопросу – анализу погрешности измерений дальности с помощью рефлектометра. Причин возникновения погрешности несколько. Важнейшая из них – только что рассмотренный коэффициент укорочения. Как правило, он или вовсе не известен, или известен с небольшой точностью. Мы не рекомендуем доверять на 100% никаким источникам данных по коэффициенту укорочения, т.к. даже уверенность в том, что ваш кабель изготовлен с соблюдением всех требований ГОСТа не гарантирует успех. Если кабель пролежал в земле много лет – его свойства могли измениться под воздействием разрушающих факторов: влаги, давления, перепадов температуры, старения изоляции. Что же делать в тех случаях, когда коэффициент укорочения известен ненадежно? Оптимально – измерить его самостоятельно. Для этой цели необходимо использовать доступный участок кабеля, длина которого известна по чертежу, или может быть измерена. На конце этого участка должно быть короткое замыкание, или обрыв, или муфта, т.е. нечто, заметное на рефлектограмме. Далее, подключив прибор и установив курсор на отклик, следует менять значение коэффициента укорочения до получения на экране заранее известного отсчета по дальности. В тех моделях рефлектометров, где делать это неудобно, можно произвести несложный расчет.

что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть фото что такое время задержки в импульсных методах. Смотреть картинку что такое время задержки в импульсных методах. Картинка про что такое время задержки в импульсных методах. Фото что такое время задержки в импульсных методах

Следующий фактор погрешности – шаг постановки измерительного курсора. Обычно он равен одному метру (как в рефлектометрах РИ-10М1 и РИ-10М2), но технологии совершенствуются, и сейчас уже доступны измерения с шагом в 12,5 см (как в РИ-303Т, РИ-307 и РИ-307USB). Нужна ли большая детализация графика рефлектограмм? Конечно, если вы исследуете бортовую сеть автомобиля или состояние кабельной шины какого-нибудь прибора. Скорее – нет, если вам во второй раз за неделю порвали магистральный кабель экскаватором незадачливые подрядчики. В любом случае, сейчас на рынке представлены импульсные рефлектометры, отвечающие любым запросам. И, наконец, на погрешность измерений влияет точность постановки вами измерительного курсора на отклик от дефекта. Надеюсь, что вы будете руководствоваться принципами, изложенными в этой статье, чтобы уменьшить эту погрешность.

Импульсный рефлектометр прекрасно подходит для определения дефектов: обрыв кабеля, короткое замыкание жил кабеля, разбитость пар в кабеле типа ТПП, намокание кабеля,- а также обнаружение прочих устройств на кабельной линии: муфта, сростка кабеля, определение места параллельного подключения к кабелю. Однако он не сможет полностью заменить кабельный мост – прибор, измеряющий сопротивление шлейфа, сопротивление изоляции, электрическую ёмкость, а также рассчитывающий расстояния до пониженного сопротивления изоляции (утечки). Импульсный рефлектометр и кабельный мост – взаимно дополняющие приборы, позволяющие инженеру (кабельщику) с высокой вероятностью производить отыскание дефекта на кабеле. Поэтому производители измерительной аппаратуры создают специальные комплексы, состоящие из импульсного рефлектометра и кабельного моста (например, РИ-10М2). В табл. 1 приведены возможности и ограничения в отыскании дефекта импульсным рефлектометром и кабельным мостом.

Характер

поврежденияПереходноесопротивлениеИмпульсныйрефлектометрКабельный мостПонижение сопротивления изоляции0 – 100 ОмДаНетПонижение сопротивления изоляции40 – 200 ОмДаДаПонижение сопротивления изоляции всех жил10 – 200 ОмДаНетПонижение сопротивления изоляции200 – сотни МОмНетДаРазбитость пар–ДаНетПараллельный отвод–ДаНетЧастичный обрыв жилСотни МОмДаДаОбрыв всех жилСотни МОмДаДа

В заключении, мы пожелаем вам успехов в отыскании дефектов на кабеле. Помните, что импульсный рефлектометр и трассоискатель успех – это всего лишь хороший инструмент, помогающий вам в вашей трудной работе.

Источник

Что такое время задержки в импульсных методах

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, в частности, в устройствах тестирования цифровых линий связи и распределенных систем контроля с микромощными датчиками.

Известен способ измерения времени задержки импульсов, основанный на использовании эффекта нарастания модуляции тестирующего сигнала при его многократной циркуляции по исследуемой линии связи, которую подключают как составной элемент в схему генератора с запаздывающей обратной связью (Паньков И.А. Модуляционный способ измерения времени задержки. Авт. свидетельство на изобретение №169146, опубл. 11.03.1965 г. Бюл. №6, МПК G01R).

Недостатком этого способа является низкая точность измерения времени задержки импульсов и сложность практического применения, поскольку для его реализации необходимо использование анализатора спектра и генератора модулирующего сигнала, частоту которого нужно изменять до момента изменения спектра сигнала на экране анализатора. При этом на результат измерения времени задержки оказывает влияние собственное запаздывание генератора с элементами измерительного тракта, что увеличивает погрешность измерения.

Известен также способ измерения времени задержки импульсов, основанный на формировании задержки исходной последовательности импульсов и изменении частоты их передачи до момента совпадения во времени исходных и задержанных импульсов. Затем вводят дополнительную задержку импульсов и измеряют вторую частоту совпадения исходных и задержанных импульсов, а искомое время задержки вычисляют по соотношению между измеренными значениями частоты передачи (Скрипник Ю.А., Квашнев Ю.А. Способ измерения времени задержки импульсов. Авт. свидетельство на изобретение №1705801, опубл. 15.01.1992 г. Бюл. №2, МПК G04F 10/04).

Точность измерения времени задержки импульсов данным способом ограничивается погрешностями установки различного времени задержки, а также сложностью и длительностью процесса измерения, так как для его реализации нужно использовать генератор изменяющейся частоты и регулируемую линию задержки, инструментальные погрешности которых, а также дискретность установки частоты и времени задержки влияют на достоверность полученных результатов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ измерения времени задержки импульсов в линии связи, заключающийся в периодической подаче однополярных импульсов напряжения от задающего генератора на исследуемую линию связи, сравнении их амплитуды с пороговым уровнем напряжения и измерении времени прохождения каждого импульса по линии связи (Гришаков Г.И., Орлов А.Г., Волошин Д.А., Подлесный А.В., Исанов И.А., Давыдов С.А. Способ измерения времени задержки кабельных линий связи и устройство для его осуществления. Патент на изобретение №2001424, опубл. 15.10.1993 г. Бюл. №37-38, МПК G04F 10/06).

Недостаткам этого способа является сравнительно невысокая точность измерения, которая ограничивается влиянием уровня опорного напряжения на погрешность определения времени задержки, причем значение опорного напряжения необходимо устанавливать с учетом параметров исследуемой линии связи. Определение времени задержки импульсов таким способом является недостаточно достоверным, так как процесс измерения задержки значительно отличается от реальной передачи импульсов по линии связи с несогласованной нагрузкой. Кроме того, при таком способе измерения требуется вводить дополнительное звено обратной связи между выходом и входом исследуемой линии связи, что повышает сложность процесса измерения.

Задачей изобретения является создание способа измерения времени задержки импульсов в линии связи, повышающего точность и достоверность результатов измерения времени задержки импульсов в линиях связи, работающих на несогласованную высокоомную нагрузку, при одновременном сокращении времени и сложности процесса измерения.

Эта задача решается тем, что в способе измерения времени задержки импульсов в линии связи, основанном на периодической подаче однополярных импульсов напряжения от задающего генератора на испытываемую линию связи, их сравнении с пороговым уровнем и измерении времени задержки, амплитуду каждого импульса на выходе линии связи сравнивают с пороговым уровнем напряжения, при превышении которого замыкают выход линии связи, а также увеличивают выходное сопротивление задающего генератора, после чего сравнивают с пороговым уровнем напряжение на входе линии связи, при уменьшении которого ниже порогового уровня прекращают подачу импульса от задающего генератора, измеряют длительность этого импульса и по ней определяют двукратное время задержки импульсов в линии связи.

Сущность изобретения заключается в том, что в процессе подачи каждого импульса напряжения на испытываемую линию связи от задающего генератора модулируют его выходное сопротивление: сначала его уменьшают для ускорения заряда распределенной емкости линии связи, а затем увеличивают для выделения сигнала, отражаемого от выхода линии связи при замыкании ее нагрузки. Такой способ измерения полностью соответствует реальному процессу передачи импульсов по линии связи с высокоомным сопротивлением нагрузки. В этом случае активное сопротивление проводов линии связи пренебрежимо мало по сравнению с нагрузкой, поэтому на время задержки импульсов оказывают влияние только реактивные параметры (распределенная емкость и индуктивность) линии связи, прямо пропорциональные ее длине. Для восстановления прямоугольных импульсов на входе и выходе линии связи применяют формирователи, например, на основе триггера Шмитта, которые срабатывают при превышении входным напряжением порогового уровня и позволяют получать прямоугольные импульсы на их выходах даже при большой длительности фронтов входных сигналов. С учетом этого в предложенном способе выполняется сравнение напряжения на выходе линии связи с пороговым уровнем, например, триггером Шмитта, при срабатывании которого формируется импульс управления аналоговым ключом, замыкающим между собой проводники линии связи. При замыкании линии связи нулевой уровень напряжения передается от ее конца к началу, а для его выделения увеличивается выходное сопротивление задающего генератора импульсов. При этом снова реализуется передача импульса нулевого уровня на высокоомную нагрузку в обратном направлении по линии связи. Затем для формирования среза (заднего фронта) импульса сравнивают напряжение на входе линии связи с пороговым уровнем аналогичным триггером Шмитта, при срабатывании которого прекращается подача импульса от задающего генератора. При таком способе измерения длительность импульса на выходе задающего генератора соответствует двукратному времени задержки импульсов в линии связи, которое может быть точно измерено цифровым частотомером, работающим в режиме измерения интервалов времени.

Заявляемый способ реализуется устройством, структурная схема которого приведена на фиг. 1, а на фиг. 2 приведены временные диаграммы его работы.

Устройство для измерения времени задержки импульсов в линии связи содержит генератор 1, который через первый одновибратор 2 подключен к управляющему входу ключа 3, шунтирующего выходной резистор 4, первый вывод которого через формирователь импульсов 5 подключен к С-входу первого триггера 6, выход которого соединен с вторым выводом резистора 4, a S-вход триггера 6 соединен с выходом первого одновибратора 2. При этом второй вывод выходного резистора 4 подключен к входу исследуемой линии связи 7, выход которой соединен с коммутирующим ключом 8 и через триггер Шмитта 9 подключен к входу второго одновибратора 10, выход которого подключен к управляющему входу коммутирующего ключа 8. В схеме второго одновибратора 10 применены второй триггер 10-1, резистор 10-2 с сопротивлением R2 и конденсатор 10-3 с емкостью С3 для формирования импульса длительностью t10≈0,7R2C3 на выходе второго триггера 10-1, в течение которого коммутирующим ключом 8 замыкаются между собой провода линии связи 7. Неинвертирующий выход формирователя импульсов 5 соединен с выходом 11 устройства, к которому подключается цифровой частотомер для измерения времени задержки импульсов в исследуемой линии связи 7.

Устройство, реализующее предлагаемый способ измерения времени задержки импульсов в линии связи, работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает последовательность импульсов напряжения U1, поступающих на первый одновибратор 2 для получения импульсов фиксированной длительности t2, которая должна быть больше времени заряда распределенной емкости линии связи. По фронту импульса U2 на выходе первого одновибратора 2 триггер 6 устанавливается в высокое состояние, и его выходное напряжение U6 через выходной резистор 4 поступает на вход линии связи 7. В течение интервала времени t2 ключом 3 замыкается выходной резистор 4, поэтому распределенная емкость линии связи 7 быстро заряжается до максимального значения, примерно равного амплитуде импульса напряжения U6 на выходе первого триггера 6 (фиг. 2). Когда напряжение на входе линии связи 7 достигает порогового уровня UПОР, срабатывает формирователь импульсов 5, на инверсном выходе которого появляется импульс напряжения U5 нулевого уровня. Одновременно на прямом выходе формирователя 5 появляется импульс высокого уровня напряжения U11, поступающий на выход 11 устройства. Через некоторое время задержки tЗД начинает увеличиваться напряжение U7 на выходе исследуемой линии связи 7 до порога срабатывания UПОР триггера Шмитта 9, который при равенстве напряжений U7=UПОР формирует короткий импульс, запускающий второй одновибратор 10. Импульс с выхода триггера 10-1 второго одновибратора 10 поступает на управляющий вход коммутирующего ключа 8, который замыкает провода линии связи 7 на время t10 (фиг. 2). При этом напряжение на выходе линии связи 7 уменьшается до нулевого уровня и с задержкой tЗД передается в обратном направлении на вход линии связи 7. После окончания импульса напряжения U2 на выходе первого одновибратора 2 размыкается ключ 3, и к входу линии связи 7 подключается выходной резистор 4, сопротивление которого R4 значительно превышает сопротивление проводов RП линии связи, т.е. выполняется условие R4>>RП. Вследствие этого напряжение низкого уровня U7, поступающее обратно с выхода на вход линии связи 7, понижает напряжение U3 на ее входе до порогового уровня (U3=UПОР), при котором срабатывает формирователь импульсов 5. Фронтом импульса U5 на инверсном выходе формирователя 5 первый триггер 6 устанавливается в низкое состояние и прекращает подачу импульса напряжения U6 на вход линии связи 7. При этом появляется срез импульса напряжения U11 на прямом выходе формирователя импульсов 5, а длительность его выходного импульса соответствует удвоенному времени задержки линии связи ТВЫХ=2tЗД (фиг. 2).

В данном устройстве генератор 1, первый одновибратор 2, формирователь импульсов 5 и первый триггер 6 реализуют функцию задающего генератора, длительность выходных импульсов которого в процессе измерения автоматически устанавливается равной двукратному времени задержки в линии связи.

Практически длительность t2 импульса на выходе первого одновибратора 2 не должна превышать измеряемого времени задержки (t2

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *