DE19546455C1 - Meßverfahren und Meßanordnung zur Ermittlung der Länge einer elektrischen Leitung mit mehrfachen Reflexionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren zur Ermittlung der Länge einer elektrischen Leitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Meßanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Ermittlung der Länge eines für die Nachrichtenübertragung vorgesehenen Kabels oder einer sonstigen elektrischen Leitung wird die Laufzeit eines ges endeten und von der Leitung reflektierten Impulses gemessen. Die Leitung wird herkömmlicherweise am Ende offen betrieben, wo ein eingangsseitig eingespeister Impuls reflektiert wird. Mittels der Formel L = 1/2 (v × t) läßt sich nun die Länge L der Leitung bestimmen, wobei v die Ausbreitungsgeschwindigkeit des ausgesendeten Impulses auf der Leitung und t die gemessene Zeitspanne zwischen Aussenden des Impulses und Empfangen des am Ende der Leitung reflektierten Impulses darstellen.

Befinden sich auf einer solchen Leitung Störstellen oder weitere Unterbrechungen, so können die dadurch auftretenden mehrfachen Reflexionen oft nicht eindeutig örtlich zugeordnet werden.

Aus der DE-OS 23 19 290 ist ein Verfahren und ein Gerät zur Längenmessung und Fehlerortung für eine elektrische Leitung bekannt. Es wird dort am Leitungsanfang ein Meßsignal eingespeist, welches am Leitungsende reflektiert wird, und es wird die Leitungslänge mittels der Formel L = 1/2 (v x t) bestimmt. Es werden dabei zwei aufeinanderfolgende Reflexionsmessungen mit gegenpoligen Impulsen durchgeführt. Auch bei diesem Stand der Technik bestehen die genannten Probleme, die bei vorhandenen Störstellen oder bei weiteren Unterbrechungen aufgrund von Mehrfachreflexionen auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren zur Ermittlung der Länge einer elektrischen Leitung anzugeben, welches eine eindeutige Erkennung und Auswertung des am Leitungsende reflektierten Impulses ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Mittels zwei aufeinanderfolgenden Reflexionsmessungen, die mit unterschiedlichen Abschlüssen am Leitungsende durchgeführt werden, kann durch Subtraktion der beiden dabei aufgenommenen Meßkurven eine Eliminierung der auf der Leitung befindlichen Störstellen erfolgen. Dabei wird die eine Reflexionsmessung vorzugsweise bei offenem Leitungs­ ende und die andere Reflexionsmessung bei kurzgeschlossenem Leitungsende durchgeführt. Dabei ändern nur die durch Kurzschluß bzw. Leerlauf erzeugten Reflexionen ihr Vorzeichen, alle anderen Reflexionen behalten ihre Polarität bei. Durch eine Subtraktion beider Meßkurven erhält man einen im Betrag doppelt so großen Reflexionsimpuls wie die Beträge der von einer Meßeinrichtung ausgesendeten Meßimpulse, die anderen Reflexionen subtrahieren sich zu Null. Somit läßt sich die vom Leitungsende erzeugte Impulsreflexion eindeutig feststellen und zur Bestimmung der Leitungslänge auswerten.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung zu schaffen, mit der das Meßverfahren nach Anspruch 1 durchführbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale. Eine am Leitungsanfang angeschlossene Meßeinrichtung steuert einen am Leitungsende angeschlossenen, umschaltbaren Leitungsabschluß, der zu definierten Zeiten einen Kurzschluß oder einen Leerlauf am Leitungsende erzeugt. Die Fernsteuerung des Leitungsabschluß kann dabei über Funk, über eine separate Steuerleitung oder über das Meßobjekt selbst, also die Leitung, erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung mit ferngesteuertem Leitungsabschluß,

Fig. 2 die Kurve A, die den Verlauf eines impulsförmigen Meßsignals über ein 131 m langes Kabel, welches bei 19 m einen Fehlabschluß aufweist und am Leitungsende im Leerlauf betrieben wird,

Fig. 3 die Kurve B bei einem Kabel gemäß Fig. 2, jedoch mit kurzgeschlossenem Leitungsende, und

Fig. 4 die Kurve B minus A.

Die in Fig. 1 dargestellte Meßanordnung besteht aus einer am Leitungsanfang angeordneten Meßeinrichtung 1, die als Meßsignal einen Einzelimpuls 2 am Leitungsanfang 3 in die Leitung 4 einspeist. Die Leitung 4 ist insgesamt 131 m lang, wobei sich bei einer Länge von 19 m, gerechnet vom Leitungsanfang, ein Fehlabschluß 5 befindet, der somit eine Störstelle darstellt.

Am Leitungsende 6 ist ein Leitungsabschluß 7 angeordnet, der von der Meßeinrichtung 1 auf Kurzschluß oder auf Leerlauf umschaltbar ist. Zur Fernsteuerung des Leitungsabschlusses 7 ist in der Zeichnung eine Steuerleitung 8 mit unterbrochener Linie eingezeichnet, wobei es sich hier auch um eine Funkverbindung zwischen Meßeinrichtung 1 und Leitungsabschluß 7 handeln kann. Die Fernsteuerung kann auch über das Meßobjekt selbst, also die Leitung 4 erfolgen.

Zur Messung der Leitungslänge L speist die Meßeinrichtung 1 einen Einzelimpuls 2 in die Leitung 4 ein. An dem Fehlabschluß 5 und an dem zunächst offenen Leitungsende 6 erfolgen Impulsreflexionen, die in der Meßeinrichtung 1 empfangen werden und einen zeitlichen Verlauf haben, der in der Kurve A von Fig. 2 dargestellt ist. Da dem zeitlichen Verlauf unter Berücksichtigung der Ausbreitungs­ geschwindigkeit eine zurückgelegte Strecke und somit auch eine Leitungslänge zugeordnet werden kann, ist in Fig. 2 der Spannungsverlauf U in Abhängigkeit von der Leitungslänge L aufgetragen.

Der negative Einzelimpuls 9 in der Kurve A resultiert von dem Fehlabschluß 5 bei L = 19 m. Der positive Einzelimpuls 10 resultiert von dem offenen Leitungsende, welches sich bei L = 131 m befindet.

Die in Fig. 3 dargestellte Kurve B zeigt den Spannungsverlauf des Meßsignals bei kurzgeschlossenem Leitungsende.

Die Meßeinrichtung 1 führt nun eine Subtraktion der beiden Kurven durch, so daß sich eine Kurve B minus A ergibt, die in Fig. 4 dargestellt ist. Dort sind die von der Störstelle (Fehlanpassung 5) hervorgerufenen Reflexionen eliminiert und es erscheint lediglich ein im Betrag vergrößerter Differenzimpuls, der exakt die Leitungslänge bei 131m markiert.

Die Abtastung der Impulsreflexionen des Einzelimpulses 2 muß in Echtzeit, also sehr schnell erfolgen, was hohe Anforderungen an die Meßdatenaufzeichnung und -verarbeitung stellt. Eine zweite Möglichkeit ist, eine Pulsfolge in die Leitung 4 einzuspeisen und die verschiedenen Impulsreflexionen zeitversetzt jeweils einzeln in einer Pulspause abzutasten. Es wird also beispielsweise der Reflexionsimpuls des Fehlanschluß 5 nach einem eingespeisten Impuls 2 und der Reflexionsimpuls des Leitungsendes 6 nach dem nachfolgend eingespeisten Impuls 2 abgetastet. Die Anforderungen an die Meßdatenaufzeichnung und -verarbeitung sind wesentlich geringer.

Claims (4)

1. Meßverfahren zur Ermittlung der Länge einer elektrischen Leitung, bei dem ein von einer Meßeinrichtung am Leitungsanfang eingespeistes Meßsignal an einem am Leitungsende befindlichen Leitungsabschluß reflektiert wird, wobei die Meßeinrichtung die Laufzeit t des Meßsignals mißt und daraus die Leitungslänge L unter Verwendung der Formel L = 1/2 (v × t) bestimmt, wobei v die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Meßsignals ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei aufeinanderfolgende Reflexionsmessungen mit unterschiedlichen Leitungsabschlüssen am Leitungsende durchgeführt werden, daß dann eine Subtraktion der beiden dabei gemessenen Meßkurven vorgenommen wird und daß der bei dem dadurch erhaltenen Differenzsignal auftretende, durch die beiden Reflexionen am Leitungsende sich ergebene Differenzimpuls zur Bestimmung der Leitungslänge verwendet wird.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Reflexionsmessung bei offenem Leitungsende (6) und die andere Reflexionsmessung bei kurzgeschlossenem Leitungsende (6) durchgeführt wird.

3. Meßanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Leitungsanfang (3) angeschlossene Meßeinrichtung (1) einen am Leitungsende (6) angeschlossenen, zwischen Leerlauf und Kurzschluß schaltbaren Leitungsabschluß (7) über Funk, über eine Steuerleitung (8) oder über das Meßobjekt selbst, also die Leitung (4), steuert, und daß die Meßeinrichtung (1) einen Einzelimpuls als Meßsignal in die Leitung (4) einspeist und eine Einrichtung zum Aufzeichnen der Reflexion enthält.

4. Meßanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (1) eine Pulsfolge anstelle eines Einzelimpuls in die Leitung (4) einspeist und die verschiedenen Reflexionen nacheinander zeitversetzt in den Pulspausen abtastet.