FR3134455A1 - Procédé et dispositif d’analyse de défauts par réflectométrie au moyen d’une estimation de fonction de transfert - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur un procédé et un dispositif d’analyse de défauts par réflectométrie basés sur l’estimation d’une fonction de transfert à une résolution fréquentielle supérieure à celle normalement permise en tenant compte des limitations intrinsèques aux convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique et notamment de leurs fréquences d’échantillonnages. Figure 3
Description
L’invention concerne le domaine de l’analyse de défauts impactant des lignes de transmission, tels que des câbles électriques. L’invention concerne le domaine particulier de la réflectométrie, notamment appliquée au diagnostic filaire, qui englobe le domaine de la détection, la localisation et la caractérisation de défauts dans des lignes de transmission simples ou des réseaux filaires complexes. Plus généralement l’invention s’applique également à tout domaine technique dans lequel une méthode de réflectométrie est mise en œuvre afin de caractériser l’environnement dans lequel le signal se propage. En particulier, l’invention s’applique aux domaines du radar, lidar, sonar, mais aussi au contrôle non destructif par ondes acoustiques ou électriques.
L’invention porte sur un procédé et un dispositif d’analyse de défauts par réflectométrie basés sur l’estimation d’une fonction de transfert à une résolution fréquentielle supérieure à celle normalement permise en tenant compte des limitations intrinsèques aux convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique et notamment de leurs fréquences d’échantillonnages.
Les câbles sont omniprésents dans tous les systèmes électriques, pour l’alimentation ou la transmission d’information. Ces câbles sont soumis aux mêmes contraintes que les systèmes qu’ils relient et peuvent être sujets à des défaillances. Il est donc nécessaire de pouvoir analyser leur état et d’apporter des informations sur la détection de défauts, mais aussi leur localisation et leur type, afin d’aider à la maintenance.
Les méthodes de réflectométrie usuelles permettent ce type de tests. Elles utilisent des signaux de test ou référence, appelés aussi signaux de sonde ou signaux de réflectométrie. La forme de ces signaux change significativement lors de leur propagation aller–retour dans un câble, ces changements étant la conséquence des phénomènes physiques d’atténuation et de dispersion.
Les méthodes de réflectométrie connues fonctionnent selon le procédé suivant. Un signal de référence maitrisé, par exemple un signal impulsionnel périodique ou encore un signal multi-porteuses, est injecté à une extrémité du câble à tester. Plus généralement, dans les méthodes modernes de réflectométrie, le signal de référence utilisé est choisi en fonction de ses propriétés d’autocorrélation, c’est-à-dire que le signal corrélé par lui-même doit produire un résultat aussi proche que possible d’un peigne de Dirac. Le signal se propage le long du câble et se réfléchit sur les singularités qu’il comporte.
Une singularité dans un câble correspond à une modification des conditions de propagation du signal dans ce câble. Elle résulte le plus souvent d’un défaut qui modifie localement l’impédance caractéristique du câble en provoquant une discontinuité dans ses paramètres électriques linéiques.
Le signal réfléchi est rétro-propagé jusqu’au point d’injection, puis est analysé par le système de réflectométrie. Le retard entre le signal injecté et le signal réfléchi permet de localiser une (ou plusieurs) singularité(s), correspondant à un défaut électrique, dans le câble. Un défaut peut résulter d’un court-circuit, d’un circuit ouvert ou encore d’une dégradation locale du câble voire d’un simple pincement du câble.
Les méthodes de réflectométrie utilisent un principe proche de celui du radar: un signal électrique, le signal de sonde, souvent de haute fréquence ou large bande, est injecté en un ou plusieurs endroits du câble ou du réseau de câbles à tester. Le signal se propage dans le câble ou le réseau et renvoie une partie de son énergie lorsqu’il rencontre une discontinuité électrique. Une discontinuité électrique peut résulter, par exemple, d’un branchement, de la fin du câble ou d’un défaut électrique à un endroit quelconque du câble. L’analyse des signaux renvoyés au point d’injection permet d’en déduire des informations sur la présence et la localisation de ces discontinuités, donc des défauts éventuels. Une analyse dans le domaine temporel ou fréquentiel est habituellement réalisée. Ces méthodes sont désignées par les acronymes TDR venant de l’expression anglo-saxonne « Time Domain Reflectometry » et FDR venant de l’expression anglo-saxonne « Frequency Domain Reflectometry ». En particulier, les méthodes de réflectométrie temporelle TDR réalisent une analyse du signal mesuré en effectuant un calcul d’intercorrélation entre ce signal mesuré et le signal injecté pour plusieurs valeurs temporelles. Le résultat de ce calcul est appelé réflectogramme temporel. L’analyse des pics d’amplitude du réflectogramme permet de caractériser la présence et la position de défauts éventuels dans le câble.
Un système de réflectométrie utilise en général un convertisseur numérique analogique pour convertir le signal de test numérique généré en signal analogique à injecter dans le câble sous test et un convertisseur analogique numérique pour convertir le signal réfléchi mesuré en un signal numérique.
Ces deux composants fonctionnent chacun à une fréquence d’échantillonnage donnée qui est limitée par la technologie de ces composants.
Cependant, dans le domaine de la réflectométrie temporelle, pour caractériser le plus précisément possible les signatures des défauts potentiels présents sur le réseau de câbles à analyser, il est nécessaire d’obtenir la meilleure résolution temporelle possible tout en respectant les contraintes des fréquences d’échantillonnage en émission et réception.
Pour améliorer la résolution temporelle et donc spatiale en réflectométrie temporelle, plusieurs solutions sont envisagées dans l’état de l’art.
Concernant l’acquisition du signal de test rétropropagé dans le câble, en utilisant un signal périodique, il est possible de réaliser des mesures avec un haut niveau de suréchantillonnage au moyen de techniques de suréchantillonnage telles que celles décrites dans les publications de brevet FR3067815 ou FR2926141 du Demandeur.
La technique de suréchantillonnage décrite dans FR2926141 est basée sur plusieurs mesures du signal à une fréquence d’échantillonnage basse mais en déphasant pour chaque mesure l’horloge du convertisseur analogique numérique d’une durée inférieure à la période d’échantillonnage.
La technique de suréchantillonnage décrite dans FR1755478 est basée sur une horloge de convertisseur analogique numérique fonctionnant à une fréquence spécifique qui produit des instants d’échantillonnage qui, une fois remis dans le bon ordre, constituent une mesure équivalente à celle qui serait réalisée avec une fréquence d’échantillonnage plus élevée.
Des techniques de suréchantillonnage existent donc pour augmenter la résolution temporelle du signal mesuré sans augmenter la fréquence d’échantillonnage du convertisseur analogique numérique.
Cependant, concernant l’injection du signal de test dans le câble, les techniques précitées ne sont pas applicables et la résolution temporelle du signal de test généré est limitée par la fréquence d’échantillonnage du convertisseur numérique analogique.
Ainsi, il n’est pas possible d’injecter dans le câble à analyser un signal de test composé d’impulsions dont la largeur temporelle est inférieure à la période d’échantillonnage du convertisseur numérique analogique, autrement dit des impulsions de très courtes durées. Cela entraine une limitation sur la résolution spatiale des défauts qu’il est possible d’analyser, par exemple des défauts superficiels qui génèrent une singularité dont la signature temporelle dans le réflectogramme serait de durée inférieure à la période d’échantillonnage.
Pour améliorer la résolution temporelle au niveau de l’injection du signal de test, une première approche consiste à augmenter la fréquence d’échantillonnage du convertisseur numérique analogique, cependant cela présente l’inconvénient d’une complexité plus élevée pour ce composant et pour les autres composants qui s’interfacent avec lui.
Une autre approche consiste à utiliser plusieurs convertisseurs numériques analogiques fonctionnant en parallèle avec des horloges déphasées de façon équilibrée. Une sommation de toutes les sorties des convertisseurs est réalisée au moyen d’un mélangeur sommateur. Le signal résultant a une fréquence d’échantillonnage apparente plus élevée, par contre la dynamique de ce signal est très fortement altérée lors du processus en comparaison avec la dynamique native du convertisseur numérique analogique. En outre la présence du mélangeur sommateur entraine une complexité supplémentaire dans la partie analogique du dispositif ce qui peut entrainer des défauts analogiques supplémentaires.
Il n’existe donc pas de solution satisfaisante pour améliorer la résolution temporelle en émission dans un système de réflectométrie temporelle.
L’invention propose une nouvelle méthode de réflectométrie temporelle basée sur une estimation de la fonction de transfert du câble ou réseau de câble sous test, la fonction de transfert étant estimée à une résolution fréquentielle supérieure à celle qui est normalement compatible de la fréquence d’échantillonnage du convertisseur numérique analogique.
Ainsi l’invention permet de caractériser plus finement les éventuels défauts du câble avec une résolution spatiale plus élevée que celle qui serait obtenue avec un système équivalent qui n’utiliserait pas l’invention.
L’invention s’applique à tout type de câble électrique, en particulier des câbles de transmission d’énergie, dans des installations fixes ou mobiles. Les câbles concernés peuvent être coaxiaux, bifilaires, en lignes parallèles, en paires torsadées ou autre.
L’invention s’applique plus généralement à tout système implémentant une méthode de réflectométrie pour caractériser le medium dans lequel le signal de réflectométrie se propage.
L’invention porte sur un procédé d’analyse de défauts par réflectométrie dans un réseau de lignes de transmission dans lequel un premier signal de test est préalablement injecté, le procédé comprenant les étapes de :
- Acquérir une mesure du premier signal de test après sa propagation dans le réseau de lignes,
- Numériser le signal mesuré à une première fréquence d’échantillonnage,
- Echantillonner le premier signal de test à la première fréquence d’échantillonnage,
- Convertir le signal mesuré numérisé et le premier signal de test échantillonné dans le domaine fréquentiel,
- Déterminer une estimée de la fonction de transfert du réseau en calculant le ratio entre lesdits signaux dans le domaine fréquentiel,
- Générer un second signal de test ayant une seconde fréquence d’échantillonnage,
- Déterminer les fréquences présentes dans le second signal de test,
- Réaliser une interpolation de la fonction de transfert estimée pour les fréquences présentes dans le second signal de test,
- Convertir le second signal de test dans le domaine fréquentiel,
- Calculer le produit de la fonction de transfert interpolée et du second signal de test dans le domaine fréquentiel,
- Déterminer une estimée d’une mesure du second signal de test après sa propagation dans le réseau de lignes en convertissant le résultat dudit produit dans le domaine temporel.
Selon un aspect particulier de l’invention, le premier signal de test et le second signal de test sont des signaux périodiques.
Selon un aspect particulier de l’invention, le second signal de test est composé d’une impulsion temporelle répétée périodiquement et ayant une durée d’impulsion inférieure à la fréquence d’échantillonnage du premier signal de test.
Selon un aspect particulier de l’invention, la mesure du premier signal de test est numérisée au moyen d’un convertisseur analogique numérique fonctionnant à une fréquence d’échantillonnage inférieure à la première fréquence d’échantillonnage, le signal numérisé en sortie du convertisseur analogique numérique étant suréchantillonné à la première fréquence d’échantillonnage.
Selon un aspect particulier de l’invention, le premier signal de test est injecté dans le réseau de câbles avec une fréquence d’échantillonnage inférieure à la première fréquence d’échantillonnage et le procédé comprend une étape de suréchantillonnage du premier signal de test à la première fréquence d’échantillonnage.
Selon un aspect particulier de l’invention, les 4 premières étapes sont itérées pour plusieurs signaux de test à différentes fréquences d’échantillonnage et l’étape d’interpolation de la fonction de transfert est réalisée en sélectionnant, pour chaque fréquence à interpoler, l’un des signaux de test selon un critère prédéterminé.
Selon un aspect particulier de l’invention, le critère prédéterminé consiste à sélectionner le signal de test qui présente l’amplitude la plus élevée pour la fréquence à interpoler.
Selon un aspect particulier de l’invention, l’étape d’interpolation est réalisée au moyen d’une interpolation linéaire, séparément sur le module et sur la phase du signal.
L’invention a aussi pour objet un dispositif d’analyse de défauts par réflectométrie dans un réseau de lignes de transmission dans lequel un premier signal de test est préalablement injecté, le dispositif comprenant un équipement de mesure et une unité de calcul configurés pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’invention.
Selon une variante, le dispositif selon l’invention comprend en outre un module d’injection du premier signal de test dans le réseau de câble comprenant un convertisseur numérique analogique, l’équipement de mesure comprenant un convertisseur analogique numérique.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux dessins annexés suivants.
La décrit un synoptique d’un exemple de système de réflectométrie temporelle. L’invention se positionne dans le contexte des méthodes de réflectométrie pour détecter, localiser ou caractériser les défauts impactant un câble ou un réseau de câble.
Sur la , on a représenté un câble à tester 104 qui présente un défaut 105 à une distance quelconque d’une extrémité du câble. Sans sortir du cadre de l’invention, le câble 104 peut être remplacé par un réseau de câbles complexes interconnectés entre eux. Le câble simple 104 de la est représenté dans un but purement illustratif afin d’expliciter le principe général d’une méthode de réflectométrie.
Un système de réflectométrie 101 selon l’invention comprend un composant électronique 111 de type circuit intégré, tel un circuit à logique programmable, par exemple de type FPGA, ou micro-contrôleur, adapté à exécuter deux fonctions. D’une part, le composant 111 permet de générer un signal de réflectométrie s(t) à injecter dans le câble 104 sous test. Ce signal généré numériquement est ensuite converti via un convertisseur numérique-analogique 112 puis injecté 102 à une extrémité du câble. Le signal s(t) se propage dans le câble et est réfléchi sur la singularité engendrée par le défaut 105. Le signal réfléchi est rétropropagé jusqu’au point d’injection 106 puis capturé 103, converti numériquement via un convertisseur analogique-numérique 113, et transmis au composant 111. Le composant électronique 111 est en outre adapté à exécuter les étapes du procédé selon l’invention qui sera décrit ci-après pour, à partir du signal s(t) reçu, déterminer un réflectogramme ou plusieurs réflectogrammes.
Le ou les réflectogramme(s) peuvent être transmis à une unité de traitement 114, de type ordinateur, assistant numérique personnel ou autre pour afficher les résultats des mesures sur une interface homme-machine.
Le système 101 décrit à la est un exemple de réalisation nullement limitatif. En particulier les deux fonctions exécutées par le composant 111 peuvent être séparées dans deux composants ou dispositifs distincts comme cela est illustré sur l’exemple de la . Le point d’injection et le point de mesure du signal peuvent également être pris en des endroits quelconques du câble et non à son extrémité.
Sur la , on a représenté un premier dispositif 101 dédié à la génération du signal de réflectométrie et à son injection dans le câble et un second dispositif 116 dédié à la mesure du signal en un point quelconque du câble puis au calcul du réflectogramme via un composant 115.
Le composant 115 peut être un composant électronique de type circuit intégré, tel un circuit à logique programmable, par exemple de type FPGA ou un micro-contrôleur, par exemple un processeur de signal numérique, qui reçoit les mesures de signal et est configuré pour exécuter le procédé selon l’invention. Le composant 115 comporte au moins une mémoire pour sauvegarder les derniers échantillons de signal généré et injecté dans le câble et les derniers échantillons de signal mesuré.
Comme cela est connu dans le domaine des méthodes de diagnostic par réflectométrie temporelle, la position dDFd’un défaut 105 sur le câble 104, autrement dit sa distance au point d’injection du signal, peut être directement obtenue à partir de la mesure, sur le réflectogramme temporel calculé R(t), de la durée tDFentre le premier pic d’amplitude relevé sur le réflectogramme et le pic d’amplitude correspondant à la signature du défaut.
La représente un exemple de réflectogramme R(n) obtenu à l’aide du système de la ou 1b, sur lequel on observe un premier pic d’amplitude à une abscisse N et un second pic d’amplitude à une abscisse N+M. Le premier pic d’amplitude correspond à la réflexion du signal au point d’injection dans le câble, tandis que le second pic correspond à la réflexion du signal sur une discontinuité d’impédance provoquée par un défaut
Différentes méthodes connues sont envisageables pour déterminer la position dDF. Une première méthode consiste à appliquer la relation liant distance et temps : dDF =Vg·tDF/2 où Vgest la vitesse de propagation du signal dans le câble. Une autre méthode possible consiste à appliquer une relation de proportionnalité du type dDF/ tDF= Lc/t0où Lcest la longueur du câble et t0est la durée, mesurée sur le réflectogramme, entre le pic d’amplitude correspondant à la discontinuité d’impédance au point d’injection et le pic d’amplitude correspondant à la réflexion du signal sur l’extrémité du câble.
La schématise un organigramme des étapes de mise en œuvre d’un procédé d’analyse de défauts par réflectométrie selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le procédé de la est exécuté par le composant 111,115 dédié au calcul du réflectogramme.
L’invention vise à réaliser des mesures de réflectométrie à partir d’un signal temporel périodique injecté dans le câble à tester au moyen d’un convertisseur numérique analogique CNA de fréquence d’échantillonnage Fcnaprédéfinie.
Simultanément, le dispositif selon l’invention réalise une mesure de la réponse du câble soumis au signal injecté. Cette mesure est réalisée au moyen d’un convertisseur analogique numérique CAN de fréquence d’échantillonnage Fcan.
Autrement dit, en référence aux figures 1a et 1b, le signal est injecté dans le câble en 102 via le convertisseur numérique analogique CNA 112 et est mesuré en 103 via le convertisseur analogique numérique CAN 113.
Le procédé décrit à la reçoit en entrée d’une part une copie du signal 1 numérique de test qui a été injecté dans le câble et d’autre part une mesure 4 du signal rétropropagé. Le signal de test 1 est un signal périodique, par exemple un signal impulsionnel périodique c’est-à-dire qu’une impulsion temporelle de durée Timpest répétée périodiquement avec une période Pimp.
Optionnellement, le signal de mesure 4 est suréchantillonné d’un facteur pour obtenir un signal échantillonné à une fréquence plus élevée Facq.
Le suréchantillonnage peut être réalisé au moyen de toute technique connue de l’état de l’art, par exemple :
- En utilisant directement un convertisseur analogique numérique fonctionnant à une fréquence d’échantillonnage élevée Facq,
- En combinant plusieurs acquisitions à des fréquences d’échantillonnages inférieures mais avec des déphasages temporels complémentaires. Pour K phases d’acquisition, la fréquence du convertisseur analogique numérique est égale à
- En utilisant la technique décrite dans la demande de brevet du demandeur FR1755478 ou FR2926141.
Le signal mesuré 4 à la fréquence d’échantillonnage Facqest ensuite converti en fréquentiel au moyen d’une transformation de Fourier Discrète (étape c), éventuellement implémentée par une Transformation de Fourier Rapide.
La copie 1 du signal numérique injecté est aussi suréchantillonné pour obtenir un signal numérique 2 à la même fréquence d’échantillonnage Facqque le signal mesuré 4. L’étape a de suréchantillonnage peut être réalisée au moyen d’un échantillonneur bloqueur.
Le signal 2 en sortie de l’étape a est ensuite converti dans le domaine fréquentiel à l’étape b au moyen d’une transformation de Fourier discrète. Les transformées de Fourier discrètes b et c ont la même taille, autrement dit le même nombre d’échantillons en fréquence.
Les sorties des étapes b et c correspondent aux signaux fréquentiels 3 et 5 qui sont respectivement le dénominateur et le numérateur de la fonction de transfert du système sous test.
A l’étape d, on calcule le rapport entre le signal mesuré 5 et le signal de test 3 dans le domaine fréquentiel. La division de l’étape d est réalisée échantillon par échantillon, ce qui est possible car les deux signaux ont la même taille.
En sortie de l’étape d, on obtient le signal 6 qui est une première estimation de la fonction de transfert du câble sous test à la fréquence d’échantillonnage Facq. Le signal 6 est un signal numérique discret et complexe.
Un objectif de l’invention est d’obtenir un réflectogramme ayant un niveau de précision correspondant à ce qui aurait été obtenu avec un signal 1 qui aurait été injecté dans le câble à une fréquence d’échantillonnage plus élevée. On rappelle qu’on ne souhaite pas augmenter la fréquence d’échantillonnage du convertisseur numérique analogique du fait des limitations intrinsèques de ce composant.
Pour cela, un objectif est de suréchantillonner la fonction de transfert 6.
On génère alors un signal 7 de même nature que le signal de test 1 mais à une fréquence d’échantillonnage plus élevée que la fréquence d’échantillonnage Fcna. De plus, le signal 7 est un signal impulsionnel périodique, à la différence du signal 1 qui est un signal périodique mais pas obligatoirement impulsionnel. Par exemple, le signal 7 est un signal périodique impulsionnel dont l’impulsion a une durée plus courte que celle du signal de test 1 qui a été injecté dans le câble et de même période que le signal de test 1.
A l’étape e on détermine ensuite les raies fréquentielles qui sont contenues dans le signal 7, sous forme d’une liste de fréquences 8. L’étape e peut être réalisé en déterminant l’inverse de la période du signal, les raies fréquentielles étant des multiples de cette fréquence. Les valeurs extrêmes de la liste de fréquences 8 doivent être contenues dans la plage de définition fréquentielle du signal 6, si ce n’est pas le cas, c’est que la fréquence d’échantillonnage du signal 7 était trop élevée. Il faut alors soit baisser la fréquence d’échantillonnage du signal 7, soit rehausser le facteur de suréchantillonnage utilisé pour obtenir les signaux 4 et 2. Avantageusement, l’idée est de choisir un facteur de suréchantillonnage élevé, combiné à un signal impulsionnel 7 ayant des raies fréquentielles les plus élevées possibles en fréquence sans excéder les limites qui découlent du choix effectué pour sur la bande de fréquence du signal 6.
Ensuite, à l’étape f, on interpole la fonction de transfert estimée 6 aux fréquences données par la liste de fréquences 8. L’interpolation est réalisée dans un plan complexe et consiste en une double interpolation sur le module et sur la phase respectivement. Les interpolations séparées sur le module et sur la phase peuvent être réalisées chacune au moyen d’une interpolation linéaire ou barycentrique par exemple.
On obtient alors une fonction de transfert suréchantillonnée 9 pour toutes les fréquences présentes dans le signal suréchantillonné 7.
Le signal suréchantillonné 7 est converti dans le domaine fréquentiel au moyen d’une Transformation de Fourier Discrète g de taille compatible avec celle du signal 9.
Ensuite, à l’étape h, on réalise un produit complexe échantillon par échantillon entre le signal 9 et le signal 10 en sortie du module de FFT g. On obtient alors un signal 11 qui est une version fréquentielle de la réponse du câble sous test à l’injection du signal suréchantillonné 7. On réalise enfin une Transformation de Fourier Discrète inverse i pour obtenir le signal temporel 12 correspondant à la mesure qui serait obtenue en injectant dans le câble le signal suréchantillonné 7.
Ainsi, le procédé décrit permet d’obtenir une mesure par réflectométrie équivalente à celle qui serait obtenue avec un signal injecté suréchantillonné mais sans augmenter la fréquence d’échantillonnage du convertisseur numérique analogique.
La schématise un second mode de réalisation de l’invention, dans lequel plusieurs mesures 4 du signal rétropropagé sont réalisées à différentes fréquences d’échantillonnages. Pour chaque mesure 4 à une fréquence d’échantillonnage donnée, le signal de test 1 est suréchantillonné via l’étape a à la même fréquence d’échantillonnage.
On obtient ainsi plusieurs estimées 6 de la fonction de transfert du câble en sortie du diviseur d pour les différentes fréquences d’échantillonnage.
L’interpolation f de la est alors réalisée en deux sous étapes.
Dans une première sous étape j, on recherche, pour chaque fréquence de la liste de fréquences à interpoler 8, le signal injecté 3 converti en fréquence dont le module est le plus élevé à la fréquence considérée, en utilisant si nécessaire une interpolation des signaux d’entrée 3. Dans une seconde sous étape k, on réalise l’interpolation à la fréquence sélectionnée sur l’estimée 6 sélectionnée à l’étape j.
Le résultat 9 en sortie de l’interpolation k consiste en une concaténation en fréquence des différentes mesures 6 interpolées aux fréquences de la liste 8.
Un avantage de cette seconde variante est qu’elle permet d’améliorer le résultat de l’interpolation notamment dans les zones du spectre contenant un signal trop faible et soumis à des sources de bruits diverses, notamment au bruit de quantification intrinsèque au convertisseur analogique numérique. En particulier, le signal injecté est très faible à proximité des multiples de la fréquence d’échantillonnage du convertisseur numérique analogique, car le signal injecté vu dans le domaine fréquentiel est contenu dans une enveloppe de sinus cardinal qui a la particularité de s’annuler à ces fréquences spécifiques.
Les fréquences d’échantillonnage des signaux 4 sont choisies de sorte que leurs multiples dans la plage de fréquences [0 Facq] ne soient jamais identiques et que la distance minimum entre toute paire de multiples soit la plus élevée possible. Par exemple, en choisissant Fdac1 = 95.237 MHz, et Fdac2 = 90.908 MHz, on obtient les combinaisons de points d’annulation suivants :
Les fréquences les plus rapprochées qu’on puisse trouver entre ces deux ensembles sont : 95.237 MHz et 90.908 MHz qui sont éloignées de 4.329 MHz.
| Fdac1 = 95.237 MHz | Fdac2 = 90.908 MHz |
| 95.237 MHz | 90.908 MHz |
| 190.474 MHz | 181.816 MHz |
| 285.711 MHz | 272.725 MHz |
| 380.949 MHz | 363.633 MHz |
| 476.186 MHz | 454.541 MHz |
| 571.423 MHz | 545.449 MHz |
| 666.660 MHz | 636.357 MHz |
| 761.897 MHz | 727.265 MHz |
| 857.134 MHz | 818.174 MHz |
| 952.371 MHz | 909.082 MHz |
| 1047.609 MHz | 999.990 MHz |
| 1142.846 MHz | 1090.898 MHz |
| 1238.083 MHz | 1181.806 MHz |
| 1333.320 MHz | 1272.715 MHz |
| 1428.557 MHz | 1363.623 MHz |
| 1523.794 MHz | 1454.531 MHz |
| 1545.439 MHz |
Le procédé selon l’invention peut être implémenté sur le composant 111,115 à partir d’éléments matériels et/ou logiciels.
Le procédé selon l’invention peut être implémenté directement par un processeur embarqué ou dans un dispositif spécifique. Le processeur peut être un processeur générique, un processeur spécifique, un circuit intégré propre à une application (connu aussi sous le nom anglais d’ASIC pour « Application-Specific Integrated Circuit ») ou un réseau de portes programmables in situ (connu aussi sous le nom anglais de FPGA pour « Field-Programmable Gate Array »). Le dispositif selon l’invention peut utiliser un ou plusieurs circuits électroniques dédiés ou un circuit à usage général. La technique de l'invention peut se réaliser sur une machine de calcul reprogrammable (un processeur ou un micro contrôleur par exemple) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou tout autre module matériel).
Claims (10)
- Procédé d’analyse de défauts par réflectométrie dans un réseau de lignes de transmission dans lequel un premier signal de test (1) est préalablement injecté, le procédé comprenant les étapes de :
- Acquérir une mesure (4) du premier signal de test après sa propagation dans le réseau de lignes,
- Numériser le signal mesuré à une première fréquence d’échantillonnage,
- Echantillonner (a) le premier signal de test (1) à la première fréquence d’échantillonnage,
- Convertir (c,b) le signal mesuré numérisé et le premier signal de test échantillonné dans le domaine fréquentiel,
- Déterminer (d) une estimée (6) de la fonction de transfert du réseau en calculant le ratio entre lesdits signaux (5,3) dans le domaine fréquentiel,
- Générer un second signal de test (7) ayant une seconde fréquence d’échantillonnage,
- Déterminer (e) les fréquences présentes dans le second signal de test (7),
- Réaliser (f) une interpolation de la fonction de transfert estimée (6) pour les fréquences présentes dans le second signal de test (7),
- Convertir (g) le second signal de test (7) dans le domaine fréquentiel (10),
- Calculer (h) le produit de la fonction de transfert interpolée (9) et du second signal de test dans le domaine fréquentiel (10),
- Déterminer une estimée (12) d’une mesure du second signal de test après sa propagation dans le réseau de lignes en convertissant (i) le résultat dudit produit dans le domaine temporel.
- Procédé d’analyse de défauts par réflectométrie selon la revendication 1 dans lequel le premier signal de test (1) et le second signal de test (7) sont des signaux périodiques.
- Procédé d’analyse de défauts par réflectométrie selon la revendication 2 dans lequel le second signal de test (7) est composé d’une impulsion temporelle répétée périodiquement et ayant une durée d’impulsion inférieure à la fréquence d’échantillonnage du premier signal de test (1)
- Procédé d’analyse de défauts par réflectométrie selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la mesure (4) du premier signal de test est numérisée au moyen d’un convertisseur analogique numérique fonctionnant à une fréquence d’échantillonnage inférieure à la première fréquence d’échantillonnage, le signal numérisé en sortie du convertisseur analogique numérique étant suréchantillonné à la première fréquence d’échantillonnage.
- Procédé d’analyse de défauts par réflectométrie selon la revendication 4 dans lequel le premier signal de test (1) est injecté dans le réseau de câbles avec une fréquence d’échantillonnage inférieure à la première fréquence d’échantillonnage et le procédé comprend une étape de suréchantillonnage (a) du premier signal de test à la première fréquence d’échantillonnage.
- Procédé d’analyse de défauts par réflectométrie selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les étapes (a) à (d) sont itérées pour plusieurs signaux de test à différentes fréquences d’échantillonnage et l’étape d’interpolation (k) de la fonction de transfert est réalisée en sélectionnant (j), pour chaque fréquence à interpoler, l’un des signaux de test selon un critère prédéterminé.
- Procédé d’analyse de défauts selon la revendication 6 dans lequel le critère prédéterminé consiste à sélectionner (j) le signal de test qui présente l’amplitude la plus élevée pour la fréquence à interpoler.
- Procédé d’analyse de défauts selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’étape d’interpolation (f,k) est réalisée au moyen d’une interpolation linéaire, séparément sur le module et sur la phase du signal.
- Dispositif d’analyse de défauts par réflectométrie dans un réseau de lignes de transmission dans lequel un premier signal de test est préalablement injecté, le dispositif comprenant un équipement de mesure (101,116) et une unité de calcul (114) configurés pour mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- Dispositif selon la revendication 9 comprenant en outre un module d’injection (111,112) du premier signal de test dans le réseau de câble comprenant un convertisseur numérique analogique (112), l’équipement de mesure comprenant un convertisseur analogique numérique (113).
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|---|---|---|---|
| FR2203383A FR3134455B1 (fr) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | Procédé et dispositif d’analyse de défauts par réflectométrie au moyen d’une estimation de fonction de transfert |
| PCT/EP2023/059324 WO2023198647A1 (fr) | 2022-04-12 | 2023-04-07 | Procédé et dispositif d'analyse de défauts par réflectométrie au moyen d'une estimation de fonction de transfert |
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| FR2203383A FR3134455B1 (fr) | 2022-04-12 | 2022-04-12 | Procédé et dispositif d’analyse de défauts par réflectométrie au moyen d’une estimation de fonction de transfert |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR3134455B1 FR3134455B1 (fr) | 2024-04-05 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| FR2926141A1 (fr) | 2008-01-03 | 2009-07-10 | Commissariat Energie Atomique | Procede pour l'amelioration de la precision de detection et de localisation de defauts par reflectometrie dans un reseau electrique cable |
| US20180059164A1 (en) * | 2015-03-27 | 2018-03-01 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Method of characterizing a section of a transmission line, in particular section corresponding to a connector or series of connectors linking a measurement apparatus to a cable |
| US20190178929A1 (en) * | 2016-08-17 | 2019-06-13 | General Electric Technology Gmbh | Improvements in or relating to locating faults in power transmission conduits |
| US20200166560A1 (en) * | 2017-07-28 | 2020-05-28 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Reflectometry system for analysing defects in at least one transmission line, the system comprising a complex correlator |
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2022
- 2022-04-12 FR FR2203383A patent/FR3134455B1/fr active Active
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2023
- 2023-04-07 WO PCT/EP2023/059324 patent/WO2023198647A1/fr unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3134455B1 (fr) | 2024-04-05 |
| WO2023198647A1 (fr) | 2023-10-19 |
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