Иновации в рефлектометрията и мостовите измервания
Рефлектометрите и измервателните мостове работят и в областта на комуникациите и енергетиката. Физически комуникационната мед и медта за захранващия кабел са от един и същи тип. Освен това, ако комуникацията може да влезе в оптиката и етера, тогава за енергийния сектор мечтите на Никола Тесла за безжично предаване на енергия все още са неосъществими. Следователно "медните устройства" ще живеят дълго време. Разбира се, някои от тях изискват определена специализация. Но има устройства, които "падат" върху захранващите кабели веднага. Примери за това са рефлектометри и мостове, които използват един и същ принцип за всички медни кабели.ИНОВАЦИИ ЗА МЕДНИ КАБЕЛИ Trace Известно е, че медните канали се подобряват чрез потискане на ски. "Ски" е проблем за рефлектометрите. Импулсът на сондата зарежда кабела, измества рефлектограмата нагоре и маскира дефекта. „Ски“ се бори по различни начини - чрез изпращане на компенсиращ импулс с обратна полярност или използване на хибридна компенсираща верига, както прави Acterna. Компанията Svyazpribor извършва компенсация чрез софтуерни методи. Функцията се нарича "анти-ски". На фиг. 1 показва рефлектометъра Gamma на същия кабел с изключена и включена функция "anti-ski". Местоположението на маркерите е идентично. Маркерът за измерване, обозначен със стрелки в краищата, стои на подозрително място. На това място има някаква неясна промяна. Идентифицирането му е почти невъзможно. Изгледът на рефлектограмата с коригираната "ски" е фундаментално по-добър. Мъртвата зона изчезна след сондиращия импулс. Вече може ясно да се локализира фин дефект на кабела. Важно е да се отбележи, че външният вид на картината е познат на измервателния уред и видът на дефекта може да се определи въз основа на предишен опит.
Освен това има интересни решения за рефлектометри от майсторски клас. INВ проекта RD Master беше направено алтернативно предложение: да се създаде по-усъвършенстван рефлектометър, използващ класически методи за измерване, базирани на нови технологии в инструментариума. На първо място, устройството трябва да има високи технически характеристики. Съвременните експлоатирани проводници като правило са къси, имат многобройни повреди, имат значително затихване и са положени в близост до източници на силни смущения (захранващи кабели, наети линии HDSL, SHDSL, ADSL и др.). Необходимо е рефлектометърът да позволява промяна на обхвата на разстоянията и продължителността на импулса в широк диапазон (от 50 m до 30 km и от 8 ns до 16 μs), да може да различава малки разстояния (10–20 cm) и да открива повреда почти в точката, където са свързани измервателните проводници (мъртвата зона трябва да е минимална). В допълнение, рефлектометърът трябва да бъде добре денастроен от смущения и да му позволява да работи на шумни линии с високо затихване. Диапазон на разстояние, ширина на импулса и разделителна способност са традиционните и удобни за потребителя параметри. Често те се ръководят от тях, когато сравняват и купуват устройства. За съжаление резолюцията се тълкува по различен начин. В някои случаи това е минималното разстояние между две точки на рефлектограмата, в други - минималната промяна в дължината на кабела, която устройството фиксира, а в трети - минималното разстояние между два различими дефекта. Производителите понякога твърдят, че резолюцията е 2-3 мм. Вероятно такива стойности може да са необходими за тестване на проводници на печатни платки (с продължителност на импулса от 0,1 ns или по-малко) и подобни приложения. Въпреки това, оставяйки настрана въпроса за практическата стойност на такива измервания на кабел, е много по-интересно да се разбере, порадикакво могат да постигнат. Кое е основното тук?БОРБА С ШУМА Факт е, че рефлектограмата е резултат от осредняване на множество времеви измервания - времева скала се наслагва върху отразения импулс всеки път (фиг. 2). Тази скала се формира от референтен генератор (кварцов резонатор) и много зависи от него. Качеството на един осцилатор обикновено се измерва чрез стабилност на честотата и трептене - количеството фазово трептене. Ако скалата е стабилна, тогава устройството улавя само онези събития, които ясно попадат върху маркировките на времевата скала (и не улавя какво се случва между маркировките), но смущенията и шумът са добре потиснати, тъй като има много измервания за всяка марка. Последното ви позволява да разширите припокритото затихване и да работите уверено върху проблемни линии, без да се страхувате от смущения и шум.
За да увеличат разделителната способност, някои производители намаляват стъпката на времевата скала. Най-простият е да използвате осцилатор с голямо трептене. В този случай времевата скала е нестабилна („потрепване“), а при отделни измервания събитията се записват между отметките на основната скала. Това позволява, след осредняване, да се разграничат събития, разстоянието между които е по-малко от основната скала. Разделителната способност на устройството се увеличава, но с цената на "размазване" на формата на записаните импулси.
По-правилен и сложен (скъп) начин е да се увеличи тактовата честота или да се използват контролирани линии на забавяне едновременно с намаляване на продължителността на импулса. В този случай формата на вълната се показва правилно. Краткият импулс ви позволява да "видите" малки детайли. Трябва обаче да се разбере, че при всеки метод за увеличаване на разделителната способност съотношението сигнал/шум се влошава. За всяка градация на времевата скала имапо-малко измервания и отнема все повече и повече време за настройка на смущенията и шума. Става изключително трудно и често невъзможно да се работи бързо върху шумни линии с високо затихване.МОСТОВИ ИЗМЕРВАНИЯ Иновацията се нарича Resistance Fault Locator (RFL) (фиг. 3). Какво е RFL - същият добре познат DC мост? Как се различава от традиционните измервателни уреди? Думата "съпротивление" означава, че измерването на разстоянието до място с намалено изолационно съпротивление се основава на измерване на постоянен ток на съпротивлението на проводника R1b до точката на утечка. За да се направят измервания, е необходимо да се включи секцията с R1b в електрическата верига. Това изисква неповреден обратен проводник в кабела. Връщащият проводник действа като тестов проводник на волтметър за измерване на спада на напрежението V в участъка с R1b. Закон на Ом:
Техническата реализация (въпреки очевидната простота на идеята) е доста сложна. Съпротивлението на изолацията на връщащия проводник трябва да бъде много по-голямо от съпротивлението на теча, който се изследва. Волтметърът трябва да показва напрежение на R1b. Ако има лоша изолация на връщащия проводник, тогава грешната стойност на напрежението ще достигне волтметъра. За да се гарантира точността на измерванията на R, изолацията на връщащия проводник трябва да бъде поне 400 пъти по-голяма от повредения. За течове с висока устойчивост такова правило е доста трудно за изпълнение. Ако търсите теч от 50 MΩ, трябва да намерите обратен проводник с изолация от поне 20 GΩ. Това е фундаментално ограничение за локализиране на теча.
Първо, токът на утечка от 50 MΩ от източник от 400 V е само 8uA. За да се осигури точност от 0,1%, трябва да се измерва с разделителна способност най-малко 8 nA. Спад на напрежениетоучастък от медно ядро с диаметър 1,2 mm и дължина 1 km е само 130 μV. Това напрежение трябва да се измерва с точност най-малко 0,15 µV. Второ, измерванията трябва да се извършват на линии, в които винаги има смущения, често надвишаващи нивото на полезния сигнал. Процесите обикновено са нестабилни и всички измервания трябва да се извършват едновременно. По-рано, за да се решат тези проблеми, увредената вена беше включена в класическата мостова схема (Murray или Varley). Мостът беше балансиран, което позволи да се постигне достатъчна чувствителност на метода и защита срещу смущения. В съвременните методи този ефект се постига чрез използването на многобитов ADC и цифрова обработка на сигнала. Освен това класическите мостови методи са интегрирани в един процес на измерване. Това по-специално дава възможност за уверено локализиране на изолационни повреди до 20 MΩ в електроразпределителната мрежа. Само съвременният RFL може да направи това.