ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ Государственное

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский технический университет связи и информатики
Волго-Вятский филиал
Кафедра общепрофессиональных дисциплин
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Методические указания и описание лабораторной работы
по дисциплине "Направляющие системы связи"
" Определение расстояния до места повреждения кабеля импульсным методом"
Нижний Новгород
2010
Определение расстояния до места повреждения кабеля импульсным методом
Составитель Ю.М. Туляков.
Издание одобрено на заседании кафедры «____» _________ 20___ г.
Протокол № ___
Цель работы: исследовать импульсный метод определения расстояния до
места повреждения кабеля; определить расстояние до места повреждения
кабеля импульсным методом; определить длины кабелей, установленных в
учебных стендах.
Оборудование: Измеритель неоднородностей линий Р5 - 10, учебные
стенды – 3 комплекта.
Лабораторное задание:
1. Изучить принцип импульсных измерений
измерителя неоднородностей линий Р5-10.
и
принцип
работы
2. Изучить порядок подготовки к работе измерителя Р5-10.
3. Определить расстояние до места короткого замыкания пары.
4. Определить расстояние до места обрыва.
Основные теоретические сведения.
Принцип импульсных измерений заключается в подаче в измерительную
линию импульсов напряжения (зондирующих импульсов), которые,
распространяясь по линии, отражаются от неоднородностей волнового
сопротивления (частично или полностью) и возвращаются к месту, откуда
они были посланы.
Зондирующий импульс и отражённые сигналы воспроизводятся на экране
электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с временной развёрткой луча. Сигналы,
отражённые от неоднородностей волнового сопротивления, будут смещены
во времени относительно зондирующего импульса. Величина смещения
отражённого сигнала относительно зондирующего импульса на экране ЭЛТ
пропорциональна расстоянию до неоднородности.
Неоднородность волнового сопротивления характеризуется коэффициентом
отражения и определяется отношением амплитуд отражённого и
зондирующего импульсов:
P = Uотр\Uзонд = Z – Zв\Z + Zв
где Z – сопротивление в месте отражения;
Zв – номинальное волновое сопротивление линии.
Отражённый импульс имеет ту же полярность, что и зондирующий, при
увеличении сопротивления в месте отражения, достигая предельной
амплитуды при обрыве; отражённый импульс меняет полярность при
уменьшении сопротивления линии, достигая предельной амплитуды при
коротком замыкании.
Отсутствие отражённого сигнала свидетельствует о точном согласовании
линии по волновому сопротивлению.
Импульсный метод определения места повреждения (неоднородности
волнового
сопротивления)
реализуется
следующими
способами
зондирования:
а) коротким видеоимпульсом;
1
3
2
4
Импульсные характеристики линий при зондировании видеоимпульсом:
1 – увеличение волнового сопротивления; 2 – обрыв;
3 – уменьшение волнового сопротивления;
4 – короткое замыкание.
б) единичным перепадом напряжения;
1
2
3
4
Импульсные характеристики линий при зондировании ступенчатым
напряжением:
1 – обрыв;
2 – Rн больше волнового сопротивления;
3 – Rн меньше волнового сопротивления;
4 – короткое замыкание.
Метод зондирования коротким видеоимпульсом применяется для поиска и
определения места повреждения и отдельных крупных неоднородностей,
например, разбитости пар симметричных кабелей. При этом получается
отражение от начала и конца неоднородности.
Эффективность этого метода резко снижается при наличии в линии сложных
неоднородностей – следующих друг за другом нескольких протяжённых
неоднородностей волнового сопротивления, плавного изменения волнового
сопротивления вдоль линии и др.
Метод зондирования кабеля единичным перепадом напряжения даёт
полную картину изменения волнового сопротивления вдоль линии.
Используя одновременно два метода, можно получить более полную
информацию о состоянии линии путём сравнения импульсных
характеристик, полученных разными методами зондирования.
Существенным недостатком импульсного метода является слабая
чувствительность к понижению сопротивления изоляции, так как даже
значительно отличающаяся от нормы величина сопротивления изоляции не
изменяет волнового сопротивления линии.
Методика измерений.
Отсчёт измеряемого расстояния ведётся непосредственно по шкале
потенциометра "РАССТОЯНИЕ ". Задержка зондирующего импульса
обеспечивает возможность его наблюдения на экране ЭЛТ в начале
измерения. Эта задержка устанавливается ручкой "УСТ. ОТСЧЁТА".
Импульс со схемы задержки запускает генератор зондирующего импульса.
Зондирующие импульсы поступают в исследуемую линию и на вход
измерителя.
На вход измерителя ("ВХОД - ВЫХОД") поступают также отражённые
импульсы.
Отсчёт расстояния производится следующим образом: в положении "О"
ручки управления задержкой "РАССТОЯНИЕ" зондирующий импульс с
помощью ручки " УСТ. ОТСЧЁТА " совмещается с отсчётной риской на экране
ЭЛТ.
Отраженный импульс ручкой "РАССТОЯНИЕ" совмещается с той же отсчётной
риской. По шкале отсчётного устройства производится отсчёт расстояния с
учётом цены деления шкалы "Расстояния" и переключателя "ДИАПАЗОНЫ
км".
В зависимости от длины измеряемой линии и её затухания можно
производить выбор длительности зондирующего импульса с помощью
переключателя "ЗОНД. ИМП.(µS)".
Величина отражённого сигнала устанавливается удобной для измерения с
помощью ручки "УСИЛЕНИЕ".
Для того, чтобы сделать импульсные измерения в процессе эксплуатации
линии связи максимально объективными, необходима фиксация нормально
наблюдаемой характеристики (при известных положениях ручек
длительности импульса, выходного сопротивления измерителя, диапазона
измерения и усиления) и сопоставления её с картой линии связи.
Таким образом, осуществляется привязка отражений на экране к ориентирам
на местности, позволяющая производить отсчёт не от места подключения
прибора, а от ближайшей к месту повреждения постоянно действующей
неоднородности (кабельной вставки и др.).
При наличии зарисованной импульсной характеристики линии, отражающей
все её неоднородности, место повреждения определяется по появлению
нового всплеска.
После устранения повреждения следует повторно просмотреть линию
прибором и зафиксировать импульсную характеристику, если после
устранения повреждения появилось новое заметное отражение.
Порядок выполнения работы.
ВНИМАНИЕ! В измерителе имеются источники высокого напряжения. Вблизи
высоковольтного блока и 5-го анода ЭЛТ имеются символы
,
предупреждающие об опасности.
При случайном попадании на вход прибора внешнего напряжения сработает
схема защиты и сгорит плавкая вставка 0,25 А. В этом случае на экране ЭЛТ
будет отсутствовать отражённый импульс.
Перед включением измерителя обязательно установите ручку
левое положение.
в крайнее
Установите органы управления в исходное положение:
"УСИЛЕНИЕ" - в крайнее левое положение.
"РАССТОЯНИЕ" - 0.
" УСТ. ОТСЧЁТА " - в крайнее левое.
"КОМПЕНС." - в крайнее левое.
"ФИЛЬТР" - "≈".
Подключите к разъёму "ВХОД - ВЫХОД" соединительный кабель.
Включите тумблер "СЕТЬ" на блоке питания, при этом должна загореться
сигнальная лампочка. Включите тумблер "ПИТАНИЕ" на передней панели
измерителя, должна загореться сигнальная лампочка на этом блоке.
Отрегулируйте яркость, фокусировку и положение луча на экране ЭЛТ.
Плавно вращайте ручку " УСТ. ОТСЧЁТА " вправо, пока на экране появится
зондирующий импульс.
Установите переключателем тумблера "ДИАПАЗОНЫ" (км) диапазон
измерения: 1 км или 3 км. Результат измерения расстояния будет более
точным, если отсчёт будет производиться в конце диапазона измерения.
Установите ручку "ЗОНД. ИМП.(µS)" в положение: 0,05; 0,1 или 0,3.
Установите ручку "ВЫХ. СОПР." на величину волнового сопротивления
измеряемой линии. При измерении кабелей типа МКС ручка устанавливается
в сером секторе (выходное сопротивление от 100 до 250 Ом).
Установите ручку "УКОРОЧЕНИЕ" в положение, соответствующее значению
коэффициента укорочения измеряемого типа кабеля. Для кабеля типа МКС
1.15…1.36.
При импульсных измерениях на линиях с неизвестным коэффициентом
укорочения его можно ориентировочно вычислить по формуле
γ=√ε
где ε – диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля.
Установите ручку "ОБЩ. – РАЗД." На левой панели прибора в положение
"ОБЩ. 1" в случае измерений на одной паре или в положение " РАЗД." в
случае измерений по методу перехода энергии.
Подключите к разъёму соединительного кабеля присоединительный кабель
или (в случае измерения по методу перехода энергии) блок входных цепей.
При измерении на одной паре одну её жилу подключите к выводу "ВХ.1"
присоединительного кабеля, вторую к выводу " ".
Для получения более чёткой импульсной характеристики произведите
подрегулировку ручек "ВЫХ. СОПР." и "ФИЛЬТР".
Примечание:
1. При S < 1 км необходимо ручку "ЗОНД. ИМП.(µS)"
установить в положение "0,05".
2. Числовое значение "ДИАПАЗОНЫ км" необходимо разделить на 100
шкалы "РАССТОЯНИЕ". Результаты измерений занесите в таблицу.
Параметр
Расстояние
Стенд №
до
Номера пар
Величина, м
места обрыва
Расстояние
короткого
замыкания
до
Контрольные вопросы.
1. Принцип импульсного метода измерений.
2. Сравнение способов зондирования кабелей.
3. Достоинства и недостатки импульсного метода измерений.
4. Что такое коэффициент отражения?
5. В каких пределах изменяется коэффициент отражения?
6. Что такое разбитость пар? К чему она приводит?
7. Как добиваются объективности
эксплуатации линий связи?
импульсных
измерений
при
8. Схема зондирования при определении расстояния до обрыва или
короткого замыкания цепи. Расчётная формула.
Содержание отчета:
1. Цель работы.
2.Результаты измерений и расчётов (таблицы).
3.Анализ результатов и выводы по лабораторной работе.
4.Возможности прибора Р5 - 10.
Список литературы.
1.Руководство по эксплуатации линейно-кабельных сооружений
местных сетей связи. Москва. 1998 год. Утверждено начальником
Управления электросвязи Госкомсвязи России 05.06.98.
2.Ю.А.Парфёнов. Кабели электросвязи. Москва. 2003 год. ЭКОТРЕНДЗ.
3.И.И.Власов, М.М.Птичкин. Измерения в цифровых сетях связи.
Москва. 2004 год. ПОСТМАРКЕТ.
4.В.М.Леонов, И.Б.Пешков, И.Б.Рязанов, С.Д.Холодный. Основы
кабельной техники. Москва. 2006 год. Образовательно-издательский
центр "Академия".
5.Верник С.М., Кушнир Ф.В., Савенко В.Г. Измерения в технике связи.
Связь. 1976.
6. Верник С.М., Гроднев И.И. Линии связи. Радио и связь. 1988.