Рефлектометр для кабельных линий

Рефлекто́метр для кабельных линий (англ. TDR, Time Domain Reflectometer) — измерительный прибор предназначенный для регистрации параметров и выявления дефектов в кабельных линиях локационным (рефлектометрическим) методом.

Рефлектометр для кабельных линий Riser Bond 1270

Импульсная рефлектометрия — это интенсивно развивающаяся область измерительной техники, которая основывается на получении информации об измеряемой линии по анализу реакции линии на зондирующее (возмущающее) воздействие.

В импульсных рефлектометрах для металлических кабелей в качестве зондирующего импульса используется электрический импульс напряжения малой длительности. Импульсные рефлектометры для металлических кабелей позволяют оператору сделать анализ реакции линии на зондирующее воздействие (проанализировать рефлектограмму) и тем самым определить расстояние до места дефекта (обрыва, короткого замыкания, низкоомной утечки), определить наличие в кабеле неоднородностей волнового сопротивления (кабельных вставок, муфт, ответвлений и т. д.).

История появления[править | править код]

Переход от аналоговой связи к цифровой привел к тому, что начали предъявляться более серьезные требования к параметрам линий передачи данных. Прибором, использующимся для поисков повреждений и неоднородностей в кабелях, предназначенных для передачи цифрового сигнала является рефлектометр для кабельных линий. Существует несколько разновидностей этого устройства. Одни из них предназначены для работы с металлическими (проводящими) кабелями, другие разработаны специально для проверки волоконно-оптических кабелей. В традиционной аналоговой телефонии от линии связи требовалось соответствовать, всего двум основным параметрам:

целостность изоляции (отсутствие утечек на землю или на соседний провод)
отсутствие обрывов или короткого замыкания проводов в кабеле

Переход на цифровые технологии передачи данных предъявил к кабелям целый ряд новых требований по таким параметрам как:

единый тип используемого кабеля в линии связи
стабильные волновые параметры по всей длине кабеля
определённый вид амплитудно частотной характеристики АЧХ
нормированный уровень шума
жёсткие требования к качеству и числу соединений в линии
отсутствие параллельных отводов от кабеля

и др. Так как переход на цифровые технологии пришлось осуществлять на базе существующих сетей связи, в которых все эти моменты ранее не учитывались и чаще всего не отражались ни в какой проектной документации, необходимо было проверять каждый кабель на предмет возможности использования его для передачи цифрового сигнала. Эти задачи решают рефлектометры для кабельных линий.

Принцип работы[править | править код]

Принцип работы рефлектометра для кабельных линий заключается в следующем. Рефлектометр подключается к кабелю и посылает вдоль него короткий электрический импульс. Если на пути прохождения импульса встречается препятствие, обрыв, неоднородность и т. д., сигнал (или часть сигнала) отражается. Характеристика отраженного сигнала во многом зависит от того, по какой причине он отразился и вернулся обратно. Прибор фиксирует возвращенный сигнал и измеряет его параметры, соотнося их с изначальными, а также учитывая время, через которое он отразился обратно. В память устройства вложены программы, способные проанализировать полученную информацию и сделать вывод о том, на каком расстоянии находится помеха и каков ее характер. Эта информация выводится на дисплей. Благодаря применению рефлектометра, возможно быстро находить дефекты на линии связи и иметь представление об их характере. Это позволяет узнать, какие меры необходимо предпринять для их устранения. Современные рефлектометры имеют высочайший уровень точности.

Возможности[править | править код]

Рефлектометр для кабельных линий может применяться как для диагностики линий связи, так и для проверки силовых и сигнальных кабелей. В зависимости от мощности, дальность его действия может варьироваться от 10 до 50 километров. С его помощью можно определять места обрыва проводов, места короткого замыкания, плавающие дефекты, перепутанные пары, параллельные отводы. Удобной особенностью современных рефлектометров является то, что их можно подключать к компьютеру. Это дает возможность сохранять результаты измерений и сравнивать их с информацией, полученной ранее.

Характеристики[править | править код]

На расстояние, в пределах которого рефлектометр способен обнаружить повреждение, влияют также сечение жил проверяемого кабеля, его качество и способ подключения к нему рефлектометра. Чем больше сечение жил кабеля, тем меньшее затухание претерпевает электрический импульс, подаваемый рефлектометром в этот кабель, и тем больше перекрываемое прибором расстояние.

Старые кабели или кабели с дефектами могут иметь пониженное сопротивление изоляции или повышенное затухание, что приводит к сокращению предельного расстояния. Кроме того, на расстояние действия рефлектометра влияет способ его подключения к кабелю. Подключение должно быть таким, чтобы в проверяемый кабель была передана максимально возможная энергия импульса прибора. Многие рефлектометры имеют функцию автоматической цифровой фильтрации шумов. Данная функция обеспечивает многоуровневую систему фильтрации, позволяющую устранить различные типы шумов, возникших от различных наводок. Существуют 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. Прибор определяет расстояние до неоднородности, исходя из скорости распространения сигнала в кабеле и измеренного времени его прохождения до неоднородности и обратно. Скорость распространения сигнала в кабеле 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 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.