Рефлектометры: оценка точности измерений

 | 15.42

"Телеком. Коммуникации и сети" 6/2008, с. 63

Помимо внешних факторов, влияющих на эффективность локализации дефектов в кабеле, а также применяемых в рефлектометрах механизмах их учета, рассмотрим также методы определения неизвестного коэффициента распространения, оказывающего значительное воздействие на точность любого измерения.



Влияние кабеля

На расстояние, в пределах которого рефлектометр способен обнаружить повреждение, влияют также сечение жил проверяемого кабеля, его качество и способ подключения к нему рефлектометра.

Сечение жил оказывает на расстояние самое непосредственное влияние: чем оно больше, тем меньшее затухание претерпевает электрический импульс, подаваемый рефлектометром в этот кабель, и тем больше перекрываемое расстояние.

Старые кабели или кабели с дефектами могут иметь пониженную изоляцию или повышенное затухание, что приводит к сокращению предельного расстояния.

Кроме того, на расстояние действия рефлектометра влияет способ его подключения к кабелю. На практике это подключение должно быть таким, чтобы в проверяемый кабель была передана максимально возможная энергия импульса прибора. Существующие способы подключения рефлектометров были рассмотрены в одной из предшествующих статей данного цикла.

Фильтрация шумов

На проблеме устранения шумов, которые присутствуют в любом кабеле, хотелось бы остановиться немного подробнее. Многие рефлектометры имеют функцию автоматической цифровой фильтрации шумов. Данная функция обеспечивает уникальную многоуровневую систему фильтрации, позволяющую устранить различные типы шумов, возникших от максимального усиления, наводок от энергетических кабелей (от 50 до 400 Гц), звуковых

(от 100 Гц до 20 000 Гц), передачи данных (от 50 кГц до 10 МГц) и радиочастотных (от 500 кГц до 1 ГГц) сигналов. Оператор имеет возможность подбирать для каждой отдельной проверки типы фильтров с необходимыми характеристиками, чтобы обеспечить приемлемое качество принимаемой рефлектограммы. При выборе фильтра информация о нем отображается на дисплее прибора.

Фильтрация шумов может также включаться автоматически, если во время измерения в проверяемой линии появляется случайное напряжение.

Многоуровневая и многофункциональная система фильтрации позволяет пользователю проверять антенны и узлы сотовой связи, на которых может присутствовать принимаемый сигнал.

Следует отметить, что в некоторых случаях включение системы фильтрации помех может замедлить функционирование рефлектометра до такой степени, что работа с дисплеем становится практически невозможной. Примером может служить фильтрация шумов линии электропитания. Длительность одного периода переменного тока с частотой 50 Гц составляет 20 мс, следовательно для создания одной точки на дисплее рефлектометра также необходимо 20 мс. А для обновления изображения на дисплее в 256 точек потребуется более 5,12 с. Один из способов обойти такую большую задержку заключается в использовании фильтра, который позволяет провести проверку, а после фильтрации сохранить полученную характеристику в памяти прибора. Введение характеристики в память прибора может занять достаточно большое время, но последующая работа с сохраненной характеристикой будет такой же быстрой, как при отключенном фильтре.

Исключение не составляет и режим «усреднения», который часто предусматривается производителем для устранения помех, возникших в случае максимального усиления. Этот режим может замедлять регенерацию изображения на дисплее. Так, подавление шумов в 4 раза может снизить скорость регенерации изображения

в 16 раз. При значительном понижении скорости регенерации изображения с дисплеем становится трудно работать. Поэтому данным режимом следует пользоваться только при необходимости.

Еще одно замечание, касающееся проверки кабелей, не отключаемых от оборудования передачи данных. Лучше всего использовать короткие импульсы длительностью 2, 10 или в крайнем случае 100 нс. Тогда система обнаружения ошибок аппаратуры передачи данных не обнаружит данный импульс и не примет его за ошибку в передаче данных.

Немаловажное влияние на качество отображения снимаемой рефлектограммы оказывает также конструкция рефлектометра, а точнее его приемного блока.

Вообще существуют лишь два типа приемного блока рефлектометра — каждый со своими преимуществами и недостатками. Наиболее часто используется узкополосный приемный блок. Он позволяет применять узкополосный усилитель и АЦП (следовательно, потребляет меньшую мощность и имеет меньшую стоимость); перед усилителем располагается схема выборки и хранения. Данная схема позволяет использовать импульсы длительностью до 2 нс, но имеет и отрицательную сторону: она вносит помехи на выводимое на дисплей изображение характеристики и поэтому не может использоваться в рефлектометрах с большой дальностью действия.

Широкополосный приемный блок не имеет схемы выборки и хранения, потому что в ней используются широкополосный усилитель и АЦП. Преимуществом такой конструкции является низкий уровень шумов, позволяющий идеально использовать ее в рефлектометрах с большой дальностью действия. Однако такая схема не поддерживает очень короткие импульсы, что является необходимым для рефлектометров малой дальности действия.

Коэффициент распространения…

Как уже говорилось, прибор определяет расстояние до неоднородности, исходя из скорости распространения сигнала в кабеле и времени его прохождения до неоднородности и обратно. Скорость обычно представляется в виде коэффициента, показывающего, насколько скорость распространения сигнала в данном кабеле отличается от скорости света, и берется из таблиц или определяется опытным путем. В импортных приборах чаще всего используется коэффициент распространения (VOP или PVF), выраженный в процентах (<100 %),

в отечественных — коэффициент укорочения (g) (>1).

Коэффициент распространения и коэффициент укорочения связаны между собой следующим соотношением:

g = 1/VOP = 1/PVF

Данное соотношение поможет определить неизвестный коэффициент укорочения импортного кабеля, если известен коэффициент распространения — для использования приборов российского производства.

Правильность выбора коэффициента распространения оказывает значительное влияние на точность любого сделанного измерения, следовательно для получения как можно более точных результатов необходимо знать технологию определения коэффициента распространения для каждого конкретного кабеля.

… и методы его определения

Если коэффициент распространения импульса для проверяемого кабеля неизвестен, его можно рассчитать либо использовать альтернативные методы измерения.

1. Известна скорость распространения. В данной ситуации коэффициент распространения рассчитывается по формуле:

VOP = V/C,

где V — скорость распространения электрического импульса по данному кабелю.

С — скорость света в вакууме (300 м/мкс).

2. Известна диэлектрическая константа (e) изоляционного материала. Для этого случая имеем:

VOP = 1/e,

где e представляет собой относительную диэлектрическую постоянную для данного кабеля. Например, для полиэтилена e = 2,25. Следовательно, VOP = 1/ 2,25 = 0,667.

3. Имеется небольшой отрезок кабеля того же типа, что и тестируемый кабель. Подключите рефлектометр к отрезку кабеля и настройте его таким образом, чтобы на дисплее можно было видеть импульс, отраженный от конца кабельного отрезка. Переместите курсор в начало отраженного импульса и изменяйте коэффициент VOP до тех пор, пока значение расстояния до конца кабельного отрезка не будет равно его реальной длине (с учетом измерительного кабеля прибора).

4. Известна длина кабеля, и имеется хорошая пара. Подключите рефлектометр к хорошей паре и настройте его таким образом, чтобы на дисплее можно было видеть импульс, отраженный от конца кабеля. Переместите курсор в начало отраженного импульса. Изменяйте коэффициент VOP до тех пор, пока значение расстояния до дальнего конца кабеля, выводимое на дисплей, не будет равно реальной длине кабеля с учетом измерительного кабеля прибора. Затем подключите рефлектометр к проверяемой паре и, используя полученное значение коэффициента VOP, определите расстояние до повреждения.

Если данная технология будет применена по отношению к большим многопарным кабелям, следите за тем, чтобы хорошая и проверяемая пары принадлежали к одному повиву кабеля. Длина пары, принадлежащей к внешнему повиву кабеля, значительно превышает длину пары кабеля, принадлежащей к его внутреннему повиву.

5. Известна длина кабеля, но нет хорошей пары. В данном случае необходимо иметь доступ к кабелю с обеих сторон (см. графики на с. 64 внизу). Используя любое значение коэффициента VOP, установите приблизительное расстояние (X) до повреждения со стороны А. Используя при измерении тот же VOP, установите приблизительное расстояние (Y) до повреждения со стороны В. После этого вы можете рассчитать точное расстояние до повреждения…

…со стороны А по формуле:

(X/(X + Y)) x L, где L — известная длина кабеля.

…со стороны В по формуле:

(Y/( X +Y2)) x L, где L — известная длина кабеля. l

«А-КОМ Академия»

[email protected]

Robo User
Web-droid editor

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *