RU97831U1 - DEVICE FOR ASSESSING QUANTITATIVE AND STATISTICAL CHARACTERISTICS OF INTERNAL INHOMOGENEITIES OF ELECTRIC CABLES - Google Patents

DEVICE FOR ASSESSING QUANTITATIVE AND STATISTICAL CHARACTERISTICS OF INTERNAL INHOMOGENEITIES OF ELECTRIC CABLES Download PDF

Info

Publication number
RU97831U1
RU97831U1 RU2010111384/28U RU2010111384U RU97831U1 RU 97831 U1 RU97831 U1 RU 97831U1 RU 2010111384/28 U RU2010111384/28 U RU 2010111384/28U RU 2010111384 U RU2010111384 U RU 2010111384U RU 97831 U1 RU97831 U1 RU 97831U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
unit
inputs
receiver
Prior art date
Application number
RU2010111384/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Федорович Глаголев
Андрей Сергеевич Дюбов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
Priority to RU2010111384/28U priority Critical patent/RU97831U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU97831U1 publication Critical patent/RU97831U1/en

Links

Abstract

1. Устройство оценки количественных и статистических характеристик внутренних неоднородностей электрических кабелей, содержащее генератор зондирующих импульсов и устройство согласования, выходом связанное с приемником, содержащим усилитель и АЦП, вычислительный блок, содержащий процессор, соединенный входом/выходом с блоком памяти, причем соответствующими входом и выходом вычислительный блок связан соответственно с выходом и соответствующими входами приемника и входом блока индикации, отличающееся тем, что оно содержит блок подключения, выполненный с, по меньшей мере, двумя раздельными входами/выходами со стороны кабеля, которыми являются соответствующие входы/выходы упомянутого устройства согласования, входящего в блок подключения, содержащий также дифференциальную систему, входом соединенную с выходом генератора зондирующих импульсов, а входом/выходом - с выходом/входом устройства согласования, в приемник введен блок памяти рефлектограмм, соответствующим входом соединенный с выходом АЦП, соответствующим входом соединенного с выходом усилителя, вычислительный блок дополнительно содержит последовательно соединенные корректор искажений, амплитудный корректор, блок статистической обработки, соответствующие входы/выходы которого подключены к выходам/входам коррелятора и процессора, управляющий выход которого соединен с управляющими входами амплитудного корректора, корректора искажений, блока памяти рефлектограмм и усилителя приемника, генератора зондирующих импульсов и устройства согласования блока подключения, причем выход дифференциальной системы и соответствующий выход устройств� 1. A device for evaluating the quantitative and statistical characteristics of internal heterogeneities of electric cables, containing a probe pulse generator and a matching device, output coupled to a receiver containing an amplifier and ADC, a computing unit containing a processor connected to the input / output by a memory unit, with corresponding input and output the computing unit is associated respectively with the output and the corresponding inputs of the receiver and the input of the display unit, characterized in that it contains a unit for connecting made with at least two separate inputs / outputs on the side of the cable, which are the corresponding inputs / outputs of the said matching device, which is included in the connection unit, which also contains a differential system, the input connected to the output of the probe pulse generator, and the input / output - with the output / input of the matching device, the trace memory unit is inserted into the receiver, the corresponding input is connected to the ADC output, the corresponding input is connected to the output of the amplifier, the th block further comprises a series-connected distortion corrector, an amplitude corrector, a statistical processing unit, the corresponding inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the correlator and the processor, the control output of which is connected to the control inputs of the amplitude corrector, distortion corrector, trace memory unit and receiver amplifier, a probe pulse generator and a matching device of the connection unit, the output of the differential system and the corresponding output of the devices

Description

Полезная модель относится к импульсной технике и электроизмерениям и может использоваться для оценки количественных и статистических характеристик внутренних неоднородностей симметричных и коаксиальных кабелей, а также для сравнения кабельных цепей по критерию «однородность».The utility model relates to pulsed technology and electrical measurements and can be used to estimate the quantitative and statistical characteristics of the internal inhomogeneities of symmetric and coaxial cables, as well as to compare cable circuits according to the criterion of “uniformity”.

Известны устройства для определения мест повреждения линий электропередачи и связи, называемые рефлектометрами, в основе работы которых лежит зондирование линии импульсами напряжения, создаваемыми генератором зондирующих импульсов, и регистрация приемником обратного потока, возникающего за счет отражения зондирующих импульсов от внутренних неоднородностей кабеля, которыми могут быть обрывы, короткие замыкания и др. По временной задержке отраженного сигнала относительно зондирующего определяется расстояние до повреждения.Known devices for determining places of damage to power lines and communications, called reflectometers, which are based on sounding the line with voltage pulses created by a probe pulse generator and registering by the receiver a reverse flow arising from the reflection of probe pulses from internal cable inhomogeneities, which can be interruptions , short circuits, etc. The time to the damage is determined by the time delay of the reflected signal relative to the probing one.

Одно из таких устройств (см. патент США №6448781, М. кл. G01R 31/11, опубл. 10.09.2002 г.) содержит рефлектометр, подключенный к кабелю и связанный с системой анализа обратного потока. Принцип анализа основан на разделении полученной рефлектограммы на отдельные сегменты, после чего по наклону полученной импульсной характеристики в отдельных сегментах судят о характере неоднородности в определенных местах кабеля, соответствующих этому сегменту на характеристике. Для реализации такого анализа устройство содержит связанные между собой процессор, блоки памяти, в одном из которых хранится информация о различных видах неоднородностей, а в другой заносится информация об импульсной характеристике в отдельных сегментах рефлектограммы. Импульсные характеристики в отдельных сегментах сравниваются с имеющимися в первом блоке памяти характеристиками неоднородностей кабеля, и результат сравнения выводится на устройство индикации (принтер).One such device (see US Patent No. 6448781, M. CL G01R 31/11, published September 10, 2002) contains an OTDR connected to the cable and connected to a backflow analysis system. The analysis principle is based on dividing the received trace into separate segments, after which the slope of the impulse response in individual segments is used to judge the nature of the heterogeneity in certain places of the cable corresponding to this segment on the characteristic. To implement such an analysis, the device contains interconnected processor, memory blocks, in one of which information on various types of heterogeneities is stored, and in the other, information about the impulse response in individual segments of the trace is recorded. The impulse characteristics in individual segments are compared with the characteristics of the cable inhomogeneities in the first memory unit, and the result of the comparison is displayed on the display device (printer).

Достоинством данного устройства является возможность автоматического определения места и вида неоднородностей кабеля. В то же время устройство не позволяет судить о качестве изготовления кабеля путем анализа количественных и статистических характеристик, связанных с его внутренними конструктивными неоднородностями.The advantage of this device is the ability to automatically determine the location and type of cable inhomogeneities. At the same time, the device does not allow one to judge the quality of cable manufacture by analyzing the quantitative and statistical characteristics associated with its internal structural heterogeneities.

Известно также устройство для определения мест повреждения линий электропередачи и связи (см.патент РФ на изобретение №2073253, М. кл.A device is also known for determining the locations of damage to power lines and communications (see RF patent for invention No. 2073253, M. cl.

G01R 31/11, опубл. 10.02.1997 г.), содержащее генератор зондирующих импульсов, состоящий из последовательно соединенных формирователя зондирующих импульсов и блока управления выходным сопротивлением генератора, необходимого для обеспечения согласования выходного сопротивления генератора с волновым сопротивлением исследуемой линии.G01R 31/11, publ. 02/10/1997), containing a probe pulse generator, consisting of a series-connected probe pulse generator and a control unit for the output impedance of the generator, necessary to ensure that the output impedance of the generator matches the wave resistance of the line under study.

Выход блока управления выходным сопротивлением генератора подключен к соответствующему входу приемника, включающего последовательно соединенные между собой смеситель и АЦП с управляемым усилением. Вход блока управления выходным сопротивлением генератора соединен с соответствующими выходом вычислительного блока (микроЭВМ), другой выход которого подключен к другому соответствующему входу приемника, вход/выход которого соединен с соответствующим выходом/входом вычислительного блока, другие выходы которого подключены соответственно ко входам блока индикации и блока синхронизации, соответствующие выходы которого соединены со входом синхронизации формирователя зондирующих импульсов и входом синхронизации приемника.The output of the control unit of the output resistance of the generator is connected to the corresponding input of the receiver, which includes a mixer and an ADC connected in series with each other with controlled amplification. The input of the control unit of the output resistance of the generator is connected to the corresponding output of the computing unit (microcomputer), the other output of which is connected to another corresponding input of the receiver, the input / output of which is connected to the corresponding output / input of the computing unit, the other outputs of which are connected respectively to the inputs of the display unit and the unit synchronization, the corresponding outputs of which are connected to the synchronization input of the probe pulse generator and the synchronization input of the receiver.

В данном устройстве импульсы напряжения на выходе формирователя зондирующих импульсов поступают в блок управления выходным сопротивлением генератора, где для исключения паразитных переотражений от линии входа производят циклическое согласование выходного сопротивления генератора с волновым сопротивлением линии. При этом в первом цикле запоминают половину амплитуды зондирующего импульса при отключении линии. Во втором цикле измеряют амплитуду зондирующего импульса при произвольно установленном значении выходного сопротивления на входе подключенной линии, вычитают из нее величину, запомненную в первом цикле согласования и запоминают знак и величину результата вычитания. В третьем цикле по результатам измерений первого и второго циклов вычисляют величину волнового сопротивления, и по его цифровому коду устанавливают выходное сопротивление генератора зондирующих импульсов с заданной точностью.In this device, voltage pulses at the output of the probe pulse generator enter the control unit of the output impedance of the generator, where, to exclude spurious reflections from the input line, the output impedance is cyclically matched with the line impedance. In this case, in the first cycle, half the amplitude of the probe pulse is memorized when the line is turned off. In the second cycle, the amplitude of the probe pulse is measured at an arbitrarily set value of the output resistance at the input of the connected line, the value stored in the first matching cycle is subtracted from it, and the sign and value of the subtraction result are stored. In the third cycle, according to the results of measurements of the first and second cycles, the wave impedance value is calculated, and the output impedance of the probe pulse generator is set using its digital code with a given accuracy.

Это позволяет повысить точность и достоверность измерений при определении места повреждения линий. При этом на устройстве отображения (блок индикации) наблюдают временную зависимость обратного потока, и оператор по наибольшему отражению судит о месте повреждения.This allows you to increase the accuracy and reliability of measurements when determining the location of damage to the lines. At the same time, the time dependence of the reverse flow is observed on the display device (display unit), and the operator judges the location of the damage by the greatest reflection.

Однако данное устройство, как и предыдущий аналог, не позволяет осуществлять оценку количественных и статистических характеристик внутренних конструктивных неоднородностей линий передачи, т.е. судить о ее качестве.However, this device, like the previous analogue, does not allow the assessment of quantitative and statistical characteristics of internal structural heterogeneities of transmission lines, i.e. judge its quality.

Кроме того, в обоих аналогах не принято мер для разделения зондирующих импульсов и обратного потока. Вследствие этого колебания коэффициента отражения в ближней зоне неразличимы, этот участок рефлектограммы называют «мертвая зона». В последнем аналоге зондирующий импульс, попадая в приемник, вызывает переходный процесс, искажающий рефлектограмму, называемый «эффектом лыжи».In addition, in both analogues, no measures were taken to separate probe pulses and reverse flow. As a result of this, the fluctuations in the reflection coefficient in the near field are indistinguishable, this portion of the trace is called the "dead zone". In the last analogue, a probe pulse, falling into the receiver, causes a transient process that distorts the trace, called the “ski effect”.

Наличие «мертвой зоны» и искажений, обусловленных «эффектом лыжи», в устройствах для определения места неоднородностей линий допустимы, но для оценки количественных и статистических характеристик внутренних конструктивных неоднородностей кабелей - неприемлемы.The presence of a "dead zone" and distortions caused by the "ski effect" in devices for determining the location of line inhomogeneities are acceptable, but are unacceptable for assessing the quantitative and statistical characteristics of internal structural heterogeneities of cables.

Помимо этого при измерениях характеристик внутренних неоднородностей симметричных кабелей необходимо обеспечить симметричный вход/выход, чтобы не нарушить режим работы кабельной цепи. Несоблюдение этого условия приводит к недостоверным результатам. Для устройств поиска мест повреждения это требование не принципиально, поэтому устройства с несимметричным входом могут использоваться как при измерениях на симметричных, так и несимметричных цепях.In addition, when measuring the characteristics of internal inhomogeneities of symmetrical cables, it is necessary to provide symmetrical input / output so as not to disrupt the operation of the cable circuit. Failure to comply with this condition leads to unreliable results. For devices for locating faults, this requirement is not critical, therefore devices with an unbalanced input can be used both for measurements on symmetric and asymmetric circuits.

Кроме того, в случае исследования симметричных кабелей желательно определить места и величины сосредоточенных переходов энергии между соседними парами симметричных кабелей, что невозможно сделать в известных аналогах.In addition, in the case of a study of balanced cables, it is desirable to determine the location and magnitude of the concentrated energy transitions between adjacent pairs of balanced cables, which cannot be done in known analogues.

Устройство по патенту РФ на изобретение №2073253 выбрано в качестве прототипа.The device according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2073253 is selected as a prototype.

Техническим результатом заявляемого устройства является обеспечение возможности оценки количественных и статистических характеристик внутренних конструктивных неоднородностей кабелей, таких как законы и моменты распределения коэффициентов отражения, а также местоположения и величины вызванных неоднородностями сосредоточенных переходов энергии между соседними парами симметричных кабелей при одновременном повышении достоверности измерений и расширении номенклатуры исследуемых кабелей.The technical result of the claimed device is to provide an opportunity to assess the quantitative and statistical characteristics of internal structural inhomogeneities of cables, such as laws and moments of distribution of reflection coefficients, as well as the location and magnitude of inhomogeneities of concentrated energy transitions between adjacent pairs of balanced cables while increasing the reliability of measurements and expanding the range of studied cables.

Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом устройстве оценки количественных и статистических характеристик внутренних неоднородностей электрических кабелей, содержащем генератор зондирующих импульсов и устройство согласования, выходом связанное с приемником, содержащим усилитель и АЦП, вычислительный блок, содержащий процессор, соединенный входом/выходом с блоком памяти, причем соответствующими входом и выходом вычислительный блок связан соответственно с выходом и соответствующими входами приемника и входом блока индикации, отличающемся тем, что оно содержит блок подключения, выполненный с, по меньшей мере, двумя раздельными входами/выходами со стороны кабеля, которыми являются соответствующие входы/выходы упомянутого устройства согласования, входящего в блок подключения, содержащий также дифференциальную систему, входом соединенную с выходом генератора зондирующих импульсов, а входом/выходом - с выходом/входом устройства согласования, в приемник введен блок памяти рефлектограмм, соответствующим входом соединенный с выходом АЦП, соответствующим входом соединенным с выходом усилителя, вычислительный блок дополнительно содержит последовательно соединенные корректор искажений, амплитудный корректор, блок статистической обработки, соответствующие входы/выходы которого подключены к выходам/входам коррелятора и процессора, управляющий выход которого соединен с управляющими входами амплитудного корректора, корректора искажений, блока памяти рефлектограмм и усилителя приемника, генератора зондирующих импульсов и устройства согласования блока подключения, причем выход дифференциальной системы и соответствующий выход устройства согласования блока подключения подключены к соответствующим входам усилителя, являющимся входами приемника, выход блока памяти рефлектограмм, являющийся выходом приемника, подключен ко входу вычислительного блока, которым является вход корректора искажений, а выход вычислительного блока, которым является выход блока статистической обработки, подключен ко входу блока индикации.The achievement of the specified technical result is provided in the proposed device for assessing the quantitative and statistical characteristics of the internal heterogeneities of electric cables, containing a probe pulse generator and a matching device, output connected to a receiver containing an amplifier and ADC, a computing unit containing a processor connected to the memory block by input / output, moreover, the corresponding input and output computing unit is connected respectively with the output and the corresponding inputs nickname and the input of the display unit, characterized in that it contains a connection unit made with at least two separate inputs / outputs from the cable side, which are the corresponding inputs / outputs of the said matching device, which is included in the connection unit, which also contains a differential system input connected to the output of the probe pulse generator, and input / output - with the output / input of the matching device, the receiver has a trace memory unit corresponding to the input connected to the output m ADC, the corresponding input connected to the output of the amplifier, the computing unit further comprises a series-connected distortion corrector, amplitude corrector, statistical processing unit, the corresponding inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the correlator and the processor, the control output of which is connected to the control inputs of the amplitude corrector, distortion corrector, trace memory unit and receiver amplifier, probe pulse generator and device for matching the connection unit moreover, the output of the differential system and the corresponding output of the matching device of the connection unit are connected to the corresponding inputs of the amplifier, which are the inputs of the receiver, the output of the trace memory block, which is the output of the receiver, is connected to the input of the computing unit, which is the input of the distortion corrector, and the output of the computing unit, which is the output of the statistical processing unit is connected to the input of the display unit.

При этом для обеспечения ввода необходимой информации оператором вход процессора может быть соединен с выходом клавиатуры.Moreover, to ensure the input of necessary information by the operator, the input of the processor can be connected to the output of the keyboard.

Устройство согласования может быть выполнено с возможностью согласования выходного сопротивления генератора зондирующих импульсов с волновым сопротивлением кабеля.The matching device can be configured to match the output impedance of the probe pulse generator with the wave impedance of the cable.

Устройство согласования может быть выполнено симметрирующим.The matching device can be performed balancing.

Наличие в блоке подключения дифференциальной системы позволяет разделить зондирующие импульсы от обратного потока и не допустить прохождения зондирующих импульсов в усилитель приемника, что обеспечивает исключение участка рефлектограммы, называемого «мертвой зоной», а также устранить переходный процесс, называемый «эффектом лыжи», искажающие рефлектограмму, что повышает достоверность измерений.The presence in the connection block of a differential system allows you to separate the probe pulses from the reverse flow and prevent the probe pulses from passing into the receiver amplifier, which eliminates the trace portion called the “dead zone”, as well as eliminates the transient process called the “ski effect” that distort the trace, which increases the reliability of measurements.

Выполнение устройства согласования в блоке подключения с возможностью согласования выходного сопротивления генератора зондирующих импульсов с волновым сопротивлением кабеля также позволяет повысить достоверность измерений.The implementation of the matching device in the connection unit with the possibility of matching the output impedance of the probe pulse generator with the wave impedance of the cable also improves the reliability of the measurements.

Выполнение устройства согласования в блоке подключения симметрирующим и выполнение его с, по меньшей, мере, двумя раздельными входами/выходами со стороны кабеля дает возможность расширить номенклатуру исследуемых кабелей путем обеспечения измерений характеристик симметричных кабелей, а также определять величину и местоположение вызванных неоднородностями сосредоточенных переходов энергии между соседними парами симметричных кабелей.The implementation of the matching device in the connection block symmetrical and its implementation with at least two separate inputs / outputs on the cable side makes it possible to expand the range of the studied cables by providing measurements of the characteristics of balanced cables, as well as determine the magnitude and location of the concentrated energy transitions caused by inhomogeneities between adjacent pairs of balanced cables.

Введение в приемник блока памяти рефлектограмм позволяет при многократном зондировании накапливать (усреднять) зарегистрированный обратный поток, увеличивая отношение сигнал/шум, что повышает достоверность измерений и позволяет накапливать статистику распределения коэффициента отражения по кабелю.The introduction of reflectograms into the memory block allows the accumulation (averaging) of the recorded reverse flow during multiple sensing, increasing the signal-to-noise ratio, which increases the reliability of measurements and allows the accumulation of statistics of the reflection coefficient distribution over the cable.

Введение в вычислительный блок корректора искажений, амплитудного корректора, блока статистической обработки, коррелятора позволяет получить гистограмму распределения коэффициентов отражения, статистические характеристики и авто и взаимно корреляционные функции, т.е. появляется возможность оценки количественных и статистических характеристик внутренних конструктивных неоднородностей кабеля.Introduction to the computational unit of the distortion corrector, amplitude corrector, statistical processing unit, correlator allows you to get a histogram of the distribution of reflection coefficients, statistical characteristics and auto and cross-correlation functions, i.e. it becomes possible to assess the quantitative and statistical characteristics of internal structural inhomogeneities of the cable.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена структурная схема устройства оценки количественных и статистических характеристик внутренних неоднородностей электрических кабелей,The proposed utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows a structural diagram of a device for assessing the quantitative and statistical characteristics of internal heterogeneities of electric cables,

на фиг.2. приведена принципиальная схема блока 2 подключения, на фиг.3а приведена рефлектограмма кабельной цепи, на которой показан участок «мертвая зона» (1), отражения от внутренних неоднородностей кабеля (участок 2) и отражение от дальнего конца кабеля (участок 3).figure 2. a schematic diagram of the connection unit 2 is shown, FIG. 3a shows a trace of a cable chain showing the “dead zone” section (1), reflections from internal cable inhomogeneities (section 2) and reflection from the far end of the cable (section 3).

на фиг.3б показан участок рефлектограммы с искажением «эффект лыжи» (1) и переходным процессом (2).on figb shows a plot of the trace with distortion "ski effect" (1) and the transition process (2).

на фиг 3в. показан участок рефлектограммы после устранения искажений «эффект лыжи», на входе амплитудного корректора (1) и после амплитудной коррекции (2),on fig 3c. the trace portion is shown after elimination of the “ski effect” distortions, at the input of the amplitude corrector (1) and after the amplitude correction (2),

на фиг 3г. приведена гистограмма распределения коэффициентов отражения от внутренних неоднородностей кабеля (1) и аппроксимирующая ее гауссова кривая (2).on fig. a histogram of the distribution of reflection coefficients from internal cable inhomogeneities (1) and a Gaussian curve approximating it (2) are presented.

на фиг.4 приведена блок схема алгоритма программы, установленной в процессоре 15 вычислительного блока 10.figure 4 shows the block diagram of the algorithm of the program installed in the processor 15 of the computing unit 10.

Согласно фиг.1 предлагаемое устройство содержит генератор 1 зондирующих импульсов, блок 2 подключения, включающий дифференциальную систему 3 и устройство 4 согласования, выходом/входом соединенное с входом/выходом дифференциальной системы 3. При этом вход дифференциальной системы 3, являющийся входом блока 2 подключения, соединен с выходом генератора 1 зондирующих импульсов, а устройство согласования выполнено с, по меньшей мере, двумя раздельными входами/выходами для подключения кабеля 5, в том числе симметричного.According to figure 1, the proposed device contains a probe pulse generator 1, a connection unit 2, including a differential system 3 and a matching device 4, with an output / input connected to the input / output of the differential system 3. Moreover, the input of the differential system 3, which is the input of the connection unit 2, connected to the output of the probe pulse generator 1, and the matching device is made with at least two separate inputs / outputs for connecting the cable 5, including a balanced one.

Следует отметить, что устройство 4 согласования может быть выполнено симметрирующим и с возможностью согласования выходного сопротивления генератора 1 зондирующих импульсов с волновым сопротивлением кабеля 5.It should be noted that the matching device 4 can be made balancing and with the possibility of matching the output impedance of the probe pulse generator 1 with the wave impedance of cable 5.

Устройство также содержит приемник 6, включающий последовательно соединенные усилитель 7, АЦП 8 и блок 9 памяти рефлектограмм, причем к соответствующим входам усилителя 7, которые являются входами приемника 6, подключены выходы дифференциальной системы 3 и устройства 4 согласования, а выход блока 9 памяти рефлектограмм, являющийся выходом приемника 6, подключен ко входу вычислительного блока 10, которым является вход корректора 11 искажений.The device also contains a receiver 6, including a series-connected amplifier 7, ADC 8 and the trace memory unit 9, and the outputs of the differential system 3 and the matching device 4 are connected to the corresponding inputs of the amplifier 7, which are the inputs of the receiver 6, and the output of the trace memory unit 9, which is the output of the receiver 6, is connected to the input of the computing unit 10, which is the input of the corrector 11 distortion.

Вычислительный блок 10 также содержит последовательно соединенные амплитудный корректор 12, блок 13 статистической обработки, выход которого является выходом вычислительного блока 10, а выход корректора 11 искажений подключен ко входу амплитудного корректора 12, соответствующие входы/выходы блока 13 статистической обработки соединены соответственно с выходами/входами коррелятора 14 и процессора 15, другие выходы/входы которого соединены со входами/выходами блока 16 памяти.The computing unit 10 also contains a series-connected amplitude corrector 12, a statistical processing unit 13, the output of which is the output of the computing unit 10, and the output of the distortion corrector 11 is connected to the input of the amplitude corrector 12, the corresponding inputs / outputs of the statistical processing unit 13 are connected respectively to the outputs / inputs correlator 14 and processor 15, the other outputs / inputs of which are connected to the inputs / outputs of the memory unit 16.

Выход блока 13 статистической обработки соединен со входом блока 17 индикации, а процессор 15 входом связан с клавиатурой 18, а управляющим выходом - с управляющими входами амплитудного корректора 12, корректора 11 искажений, блока 9 памяти рефлектограмм, усилителя 7, устройства 4 согласования и генератора 1 зондирующих импульсов.The output of the statistical processing unit 13 is connected to the input of the indication unit 17, and the processor 15 is connected to the keyboard 18 by the input and the control output to the control inputs of the amplitude corrector 12, distortion corrector 11, trace memory unit 9, amplifier 7, matching device 4, and generator 1 probe pulses.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Генератор 1 зондирующих импульсов генерирует импульс напряжения, который может иметь прямоугольную форму, причем амплитуда и форма импульса может задаваться оператором через клавиатуру 18 или управляющими командами процессора 15. Период следования импульсов определяется удвоенным временем распространения импульса от начала до конца исследуемого кабеля 5. Далее через блок 2 подключения импульсы поступают в двухпроводную цепь исследуемого кабеля 5.The work of the proposed device is as follows. The probe pulse generator 1 generates a voltage pulse, which can have a rectangular shape, and the amplitude and shape of the pulse can be set by the operator through the keyboard 18 or by the control commands of the processor 15. The pulse repetition period is determined by the doubled pulse propagation time from the beginning to the end of the cable under investigation 5. Then through the block 2 connections, the pulses enter the two-wire circuit of the test cable 5.

Блок 2 подключения имеет в своем составе устройство 4 согласования, которое служит для согласования выходного сопротивления генератора 1 зондирующих импульсов и волнового сопротивления кабеля 5, при этом оно имеет, по меньшей мере, два входа/выхода, что позволяет работать в режиме общего и раздельного входов. В режиме общего входа анализируется обратный поток одной цепи кабеля, а в режиме с раздельными входами принимается обратный поток, образованный переходом зондирующих импульсов между цепями исследуемого кабеля 5. Причем выполнение устройства 4 согласования симметрирующим дает возможность работы с симметричными кабелями и позволяет определить величину и местоположение вызванных неоднородностями сосредоточенных переходов энергии между соседними парами симметричных кабелей.The connection unit 2 includes a matching device 4, which serves to coordinate the output impedance of the probe pulse generator 1 and the wave impedance of cable 5, while it has at least two inputs / outputs, which allows operating in the common and separate inputs mode . In the common input mode, the reverse flow of one cable circuit is analyzed, and in the mode with separate inputs, the reverse flow is received, formed by the transition of the probe pulses between the circuits of the cable under test 5. Moreover, the implementation of the balancing device 4 makes it possible to work with symmetrical cables and allows you to determine the size and location of the cables heterogeneities of concentrated energy transitions between adjacent pairs of balanced cables.

Входящее в блок 2 подключения дифференциальная система 3 обеспечивает разделение зондирующих импульсов и обратного потока таким образом, что зондирующие импульсы не проходят в усилитель 7 приемника 6. В случае попадания зондирующих импульсов в усилитель 7 происходит его насыщение, что приводит к искажениям рефлектограммы. Необходимость использования дифференциальной системы 3 возникает при работе в режиме общего входа.The differential system 3 included in the connection unit 2 ensures separation of the probe pulses and the reverse flow so that the probe pulses do not pass into the amplifier 7 of the receiver 6. If probe pulses get into the amplifier 7, it is saturated, which leads to distortion of the trace. The need to use differential system 3 occurs when working in the common input mode.

Распространяясь по кабелю 5 зондирующие импульсы частично отражаются от неоднородностей образуя обратный поток, который через блок 2 подключения поступает в приемник 6, усилитель 7 которого усиливает сигнал обратного потока, а АЦП 8 преобразует его в цифровую форму. Отсчеты сигнала обратного потока записываются в блок 9 памяти рефлектограмм. Предлагаемое устройство может осуществлять многократное зондирование кабеля 5, при этом блоком 9 памяти рефлектограмм выполняется накопление (усреднение) зарегистрированного потока, что увеличивает отношение сигнал/шум. В результате на выходе приемника формируется рефлектограмма кабеля 5 (фиг.3а).The probe pulses propagating through cable 5 are partially reflected from inhomogeneities, forming a reverse flow, which, through the connection block 2, enters the receiver 6, the amplifier 7 of which amplifies the reverse flow signal, and the ADC 8 converts it to digital form. The samples of the return flow signal are recorded in the block 9 memory traces. The proposed device can carry out multiple sensing of the cable 5, while the block 9 of the memory of the trace is the accumulation (averaging) of the recorded stream, which increases the signal-to-noise ratio. As a result, a trace 5 of the cable 5 is formed at the output of the receiver (Fig. 3a).

Зарегистрированная рефлектограмма далее поступает в вычислительный блок 10 - на вход корректора 11 искажений, который служит для устранения искажений типа «эффекта лыжи», при этом данный блок может быть выполнен таким образом, что осуществляет устранение искажений либо на основе регрессионного анализа, либо методами аппроксимации (фиг.3б). Далее рефлектограмма поступает в амплитудный корректор 12, где осуществляется устранение искажений рефлектограммы, вызванных затуханием и дисперсией импульсов при распространении по кабельной цепи. Коррекция производится с учетом формы, длительности зондирующего импульса и импульсной характеристики кабеля 5. (фиг.3в) Для этого в блок 16 памяти записываются не только коэффициенты укорочения (как это делается в известных устройствах обнаружения мест неоднородностей кабеля), но и параметры импульсной характеристики исследуемого кабеля 5. После этого откорректированные импульсы поступают в блок 13 статистической обработки, в котором производится пересчет амплитуды рефлектограммы в коэффициент отражения. Кроме того, из рефлектограммы исключаются начальный и конечный участки, поскольку в них присутствуют отражения несогласованности от концевых неоднородностей, и рефлектограмма представляется вариационным рядом коэффициентов отражения, по которому определяются статистические характеристики кабеля 5 (фиг.3г).The registered trace then goes to the computing unit 10 - to the input of the corrector 11 distortions, which serves to eliminate distortions of the type “ski effect”, while this block can be performed in such a way that eliminates distortion either on the basis of regression analysis, or by approximation methods ( figb). Then the trace goes to the amplitude corrector 12, where the distortion distortion caused by the attenuation and dispersion of the pulses during propagation along the cable circuit is eliminated. Correction is made taking into account the shape, duration of the probe pulse and the impulse response of cable 5. (Fig. 3c) For this, not only shortening factors (as is done in known devices for detecting places of cable inhomogeneities) are recorded in the memory unit 16, but also the parameters of the impulse response of the studied cable 5. After that, the corrected pulses are sent to the statistical processing unit 13, in which the amplitude of the trace is converted to the reflection coefficient. In addition, the initial and final sections are excluded from the trace, since there are reflections of inconsistency from the end heterogeneities in them, and the trace is represented by a variational series of reflection coefficients, which determine the statistical characteristics of cable 5 (Fig. 3d).

В корреляторе 14 вычисляются авто и взаимно корреляционные функции вариационных рядов коэффициентов отражения и коэффициентов переходов для выявления зависимостей, характеризующих внутренние неоднородности кабеля 5.In the correlator 14, the auto and cross-correlation functions of the variational series of reflection coefficients and transition coefficients are calculated to identify dependencies characterizing the internal heterogeneities of cable 5.

Зарегистрированная рефлектограмма и результаты расчета (гистограмма распределения коэффициентов отражения, статистические характеристики, авто и взаимно корреляционные функции) выводятся на блок 17 индикации.The recorded trace and calculation results (histogram of the distribution of reflection coefficients, statistical characteristics, auto and cross-correlation functions) are displayed on the display unit 17.

Функционирование устройства осуществляется процессором 15, под управлением программы, записанной в блоке 16 памяти.The functioning of the device is carried out by the processor 15, under the control of a program recorded in the memory unit 16.

Как уже было сказано выше, измерения могут производиться в многократном цикле для получения большей достоверности. При этом на основе результатов измерений процессор 15 задает параметры зондирующих импульсов (например, длительность или период следования), подбирает наилучшее согласование с линией, устанавливает оптимальный коэффициент усиления и коэффициенты коррекции, следит за отношением сигнал/шум зарегистрированной рефлектограммы.As mentioned above, measurements can be performed in a multiple cycle to obtain greater reliability. At the same time, on the basis of the measurement results, the processor 15 sets the parameters of the probe pulses (for example, the duration or the repetition period), selects the best matching with the line, sets the optimal gain and correction factors, monitors the signal-to-noise ratio of the recorded trace.

Для ввода начальных установок и управления устройством может использоваться клавиатура 18. Кроме того устройство может иметь интерфейс для связи с внешним компьютером для передачи на него рефлектограмм и результатов обработки.A keyboard 18 may be used to enter the initial settings and control the device. In addition, the device may have an interface for communication with an external computer for transmitting reflectograms and processing results to it.

Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства.Consider an example of the execution of the blocks of the proposed device.

В качестве генератора 1 зондирующих импульсов может быть использован цифровой функциональный генератор типа АНР-3122 (производитель «Актаком»).As the generator 1 of the probe pulses, a digital functional generator of the ANR-3122 type (manufacturer Aktakom) can be used.

В качестве приемника 6 может быть использован цифровой осциллограф, с функцией передачи зарегистрированных сигналов в персональный компьютер, например осциллограф АСК-3107 (производитель «Актаком»). Генератор и осциллограф имеют порты для связи с компьютером, их работой управляет загруженная в компьютер программа.As the receiver 6, a digital oscilloscope can be used, with the function of transmitting the registered signals to a personal computer, for example, the ASK-3107 oscilloscope (manufactured by Aktakom). The generator and the oscilloscope have ports for communication with the computer, their work is controlled by the program downloaded to the computer.

Блок подключения 2 может быть выполнен на специализированных операционных усилителях, например AD815, AD8056 (производитель Analog Device) по схеме, приведенной на фиг.2. Для организации второго входа/выхода блока 2 подключения (вход/выход устройства 4 согласования) необходимо использовать две схемы фиг.2., соединенные по входу. Схема имеет симметричный вход/выход, при этом имеющийся в ней перестраиваемый резистор (R11) обеспечивает согласование выходного сопротивления с волновым сопротивлением подключаемого кабеля 5.The connection unit 2 can be performed on specialized operational amplifiers, for example AD815, AD8056 (manufacturer Analog Device) according to the circuit shown in figure 2. To organize the second input / output of the connection unit 2 (input / output of the matching device 4), it is necessary to use two circuits of Fig. 2 connected at the input. The circuit has a symmetrical input / output, while the tunable resistor (R11) available in it ensures matching the output impedance with the wave impedance of the connected cable 5.

В качестве вычислительного блока 10 может быть использован персональный компьютер, соединенный с генератором и осциллографом.As the computing unit 10 can be used a personal computer connected to a generator and an oscilloscope.

В нашем устройстве в качестве процессора 15 вычислительного блока 10 может быть использован процессор персонального компьютера, на котором установлена программа, блок-схема алгоритм которой приведен на фиг.4. Под управлением программы, компьютер соединенный с генератором и осциллографом может выполнять функции вычислительного блока: управление генератором, коррекция искажений, амплитудная коррекция, статистическая и корреляционная обработка отсчетов сигнала обратного потока, зарегистрированного осциллографом, хранение и отображение результатов. Блоком индикации 17 и клавиатурой 18 в этом случае служат соответственно монитор и клавиатура персонального компьютера. В качестве персонального компьютера можно использовать компьютер типа Foxconn 6627 МА, Celeron 3066, 512 Mb, HDD 80, GeForce 7300 GS.In our device, as the processor 15 of the computing unit 10, a processor of a personal computer can be used on which a program is installed, the block diagram of which is shown in FIG. 4. Under the control of the program, a computer connected to the generator and the oscilloscope can perform the functions of a computing unit: control the generator, distortion correction, amplitude correction, statistical and correlation processing of samples of the backflow signal recorded by the oscilloscope, storing and displaying the results. The display unit 17 and the keyboard 18 in this case are respectively the monitor and keyboard of a personal computer. As a personal computer, you can use a computer such as Foxconn 6627 MA, Celeron 3066, 512 Mb, HDD 80, GeForce 7300 GS.

Структурная схема заявляемого устройства может быть также реализована на основе серийно выпускаемых рефлектометров, например Рейс-205 (производитель Стэлл), Ри-20 м (производитель Эрстед). Рефлектометры подключаются к исследуемому кабелю через блок подключения (фиг.2) и регистрируют рефлектограммы цепей исследуемого кабеля. При такой реализации рефлектометр выполняет функции генератора 1, приемника 6 и часть функций вычислительного блока 10. Зарегистрированные рефлектограммы в виде файлов отсчетов передаются в компьютер, где под управлением программы выполняется коррекция искажений и амплитудная коррекция, рассчитываются статистические характеристики неоднородностей, выполняется корреляционная обработка. Результаты расчетов отображаются на мониторе и сохраняются в файле отчетов.The structural diagram of the claimed device can also be implemented on the basis of commercially available reflectometers, for example, Flight-205 (manufacturer Stell), Ri-20 m (manufacturer Oersted). OTDRs are connected to the test cable through the connection unit (figure 2) and register reflectograms of the tested cable circuits. With such an implementation, an OTDR performs the functions of a generator 1, a receiver 6, and part of the functions of a computing unit 10. Registered OTDRs in the form of sample files are transmitted to a computer, where distortion correction and amplitude correction are performed under program control, statistical characteristics of inhomogeneities are calculated, and correlation processing is performed. The calculation results are displayed on the monitor and saved in the report file.

Claims (4)

1. Устройство оценки количественных и статистических характеристик внутренних неоднородностей электрических кабелей, содержащее генератор зондирующих импульсов и устройство согласования, выходом связанное с приемником, содержащим усилитель и АЦП, вычислительный блок, содержащий процессор, соединенный входом/выходом с блоком памяти, причем соответствующими входом и выходом вычислительный блок связан соответственно с выходом и соответствующими входами приемника и входом блока индикации, отличающееся тем, что оно содержит блок подключения, выполненный с, по меньшей мере, двумя раздельными входами/выходами со стороны кабеля, которыми являются соответствующие входы/выходы упомянутого устройства согласования, входящего в блок подключения, содержащий также дифференциальную систему, входом соединенную с выходом генератора зондирующих импульсов, а входом/выходом - с выходом/входом устройства согласования, в приемник введен блок памяти рефлектограмм, соответствующим входом соединенный с выходом АЦП, соответствующим входом соединенного с выходом усилителя, вычислительный блок дополнительно содержит последовательно соединенные корректор искажений, амплитудный корректор, блок статистической обработки, соответствующие входы/выходы которого подключены к выходам/входам коррелятора и процессора, управляющий выход которого соединен с управляющими входами амплитудного корректора, корректора искажений, блока памяти рефлектограмм и усилителя приемника, генератора зондирующих импульсов и устройства согласования блока подключения, причем выход дифференциальной системы и соответствующий выход устройства согласования блока подключения подключены к соответствующим входам усилителя, являющимся входами приемника, выход блока памяти рефлектограмм, являющийся выходом приемника, подключен ко входу вычислительного блока, которым является вход корректора искажений, а выход вычислительного блока, которым является выход блока статистической обработки, подключен ко входу блока индикации.1. A device for evaluating the quantitative and statistical characteristics of internal heterogeneities of electric cables, containing a probe pulse generator and a matching device, output coupled to a receiver containing an amplifier and ADC, a computing unit containing a processor connected to the input / output by a memory unit, with corresponding input and output the computing unit is associated respectively with the output and the corresponding inputs of the receiver and the input of the display unit, characterized in that it contains a unit for connecting made with at least two separate inputs / outputs on the side of the cable, which are the corresponding inputs / outputs of the said matching device, which is included in the connection unit, which also contains a differential system, the input connected to the output of the probe pulse generator, and the input / output - with the output / input of the matching device, the trace memory unit is inserted into the receiver, the corresponding input is connected to the ADC output, the corresponding input is connected to the output of the amplifier, the th block further comprises a series-connected distortion corrector, an amplitude corrector, a statistical processing unit, the corresponding inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the correlator and the processor, the control output of which is connected to the control inputs of the amplitude corrector, distortion corrector, trace memory unit and receiver amplifier, a probe pulse generator and a matching device of the connection unit, the output of the differential system and the corresponding output of the device the coordination of the connection block is connected to the corresponding inputs of the amplifier, which are the inputs of the receiver, the output of the trace memory block, which is the output of the receiver, is connected to the input of the computing unit, which is the input of the distortion corrector, and the output of the computing unit, which is the output of the statistical processing unit, is connected to the input of the block indication. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вход процессора соединен с выходом клавиатуры.2. The device according to claim 1, characterized in that the input of the processor is connected to the output of the keyboard. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство согласования выполнено с возможностью согласования выходного сопротивления генератора зондирующих импульсов с волновым сопротивлением кабеля.3. The device according to claim 1, characterized in that the matching device is configured to match the output impedance of the probe pulse generator with the wave impedance of the cable. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство согласования выполнено симметрирующим.
Figure 00000001
4. The device according to claim 1, characterized in that the matching device is made symmetrical.
Figure 00000001
RU2010111384/28U 2010-03-23 2010-03-23 DEVICE FOR ASSESSING QUANTITATIVE AND STATISTICAL CHARACTERISTICS OF INTERNAL INHOMOGENEITIES OF ELECTRIC CABLES RU97831U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111384/28U RU97831U1 (en) 2010-03-23 2010-03-23 DEVICE FOR ASSESSING QUANTITATIVE AND STATISTICAL CHARACTERISTICS OF INTERNAL INHOMOGENEITIES OF ELECTRIC CABLES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111384/28U RU97831U1 (en) 2010-03-23 2010-03-23 DEVICE FOR ASSESSING QUANTITATIVE AND STATISTICAL CHARACTERISTICS OF INTERNAL INHOMOGENEITIES OF ELECTRIC CABLES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU97831U1 true RU97831U1 (en) 2010-09-20

Family

ID=42939618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010111384/28U RU97831U1 (en) 2010-03-23 2010-03-23 DEVICE FOR ASSESSING QUANTITATIVE AND STATISTICAL CHARACTERISTICS OF INTERNAL INHOMOGENEITIES OF ELECTRIC CABLES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU97831U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2651641C1 (en) * 2017-04-27 2018-04-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Method of the cable quality evaluation
RU2660222C1 (en) * 2017-02-13 2018-07-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method for determining the distance to inhomogeneity or damage of a two-wire line by its reflectogram
RU205414U1 (en) * 2021-05-15 2021-07-13 Общество с ограниченной ответственностью «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЭНЕРГОКОМ» HIGH-VOLTAGE DEVICE FOR REGISTRATION OF DAMAGE PLACES OF INSULATING MATERIALS OF POWER CABLE LINES BY REMOTE METHOD OF DIRECT CONNECTION TO THE CABLE LINE

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2660222C1 (en) * 2017-02-13 2018-07-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method for determining the distance to inhomogeneity or damage of a two-wire line by its reflectogram
RU2651641C1 (en) * 2017-04-27 2018-04-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Method of the cable quality evaluation
RU205414U1 (en) * 2021-05-15 2021-07-13 Общество с ограниченной ответственностью «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ЭНЕРГОКОМ» HIGH-VOLTAGE DEVICE FOR REGISTRATION OF DAMAGE PLACES OF INSULATING MATERIALS OF POWER CABLE LINES BY REMOTE METHOD OF DIRECT CONNECTION TO THE CABLE LINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8222906B2 (en) Adaptive pulse width time domain reflectometer
US8339141B2 (en) Method and apparatus for locating a fault in an electrical conductor, with interference compensation
CN104459340A (en) Switched load time-domain reflectometer de-embed probe
US10048309B2 (en) Method and device for automatically measuring physical characteristics of a cable, in particular the propagation velocity
CN103529128A (en) On-line fatigue crack detecting system and on-line fatigue crack detecting method
ATE461456T1 (en) REAL-TIME DEVICE CHARACTERIZATION AND ANALYSIS
CN104459228A (en) Time-domain reflectometer de-embed probe
US20070034012A1 (en) Systems and methods for non-destructive testing of tubular systems
JP5575467B2 (en) Calibration method for transmission line pulse test system
US7126321B2 (en) Apparatus and method for measuring transmission delay time of a signal propagation path between printed circuit boards
TW200604538A (en) Fixture characteristic measurement device, method, program, recording medium, network analyzer, and semiconductor test device
CN203572806U (en) On-line fatigue crack detection system
RU97831U1 (en) DEVICE FOR ASSESSING QUANTITATIVE AND STATISTICAL CHARACTERISTICS OF INTERNAL INHOMOGENEITIES OF ELECTRIC CABLES
ATE419541T1 (en) CALIBRATION OF A TESTER AND TEST BOARD BY GOLDEN SAMPLE
US10509064B2 (en) Impedance measurement through waveform monitoring
US20230018215A1 (en) Noise intrusion position estimation device and noise intrusion position estimation method
JP2013544369A (en) System frequency response test using continuous sweep frequency
JP4141961B2 (en) Method of measuring effective directivity and / or effective source port consistency of system calibrated vector network analyzer, method of creating calibration standard set
RU2654377C1 (en) Method for determining of damaged point of power transmission lines
WO2019234412A2 (en) Partial discharge location device and method
US10591522B2 (en) Measurement apparatus
WO2007090467A1 (en) Detecting a transmission behavior by sampling a reflection signal
RU2685048C1 (en) Method of determining places of inhomogeneities and damage of power transmission lines
RU2431139C1 (en) Method of acoustic-emission control of pressurised vessels and device to this effect
RU2660222C1 (en) Method for determining the distance to inhomogeneity or damage of a two-wire line by its reflectogram

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120324