SE435775B - Testutrustning for telefonledningar - Google Patents

Description

7907752-s märt kapacitiva). Vidare erfordras filter för att spärra varje störväxelsignal på ledningen under växelströmmät- ningarna.

Det har nu befunnits möjligt, att genom anslutning av endast tre successiva likspänningstillstånd till led- ningen via kända proppspets-ërkfiare)och propprings-(b- ledare)-motstånd (izstället för direkt till ledningen) och övervakning av den resulterande transientladdningen och stationära strömmen därigenom, att erhålla tillräck- lig information för härledning av tretton olika paramet- rar hos abonnentslingan enligt ovan, därigenom eliminerande separat påläggning av växelströmssignaler för reaktans- testen, Vid en typisk tillämpning kan detta uppnås under en period understigande 3 sekunder, varvid största delen av tiden erfordras för ledningen att "sätta sig“(vid mätning av transientladdningen), då spänningstillståndet på led- ningen växlas. Mättiden blir således direkt beroende på läckresistansen och kapacitansen hos slingan.

I enlighet med föreliggande uppfinning åstadkommes en testutrusning för mätning av en telefonledning med a- och b-ledare, vilken innefattar organ för separat mätning under ett första tillstånd av störströmmar som flyter från a- ledaren till jord genom ett första referensmotstånd och från b-ledaren till jord genom ett andra referensmotstånd.

Under ett andra tillstånd innefattar testutrustningen organ för mätning av transientladdningen och den stationära ström som flyter genom de första och andra motstânden vid inkopp- ling i serie med första likspänningskällor mellan a-leda- ren och jord respektive b-ledaren och jord. Under ett tredje tillstånd innefattar testutrustningen organ för mätning av transientladdningen och den stationära ström som flyter genom de första och andra motstånden vid inkoppling i serie med andra likspänningskällor mellan a-ledaren och jord res- pektive krledsren och jord, vilka andra källor har ett annat spänningsförhållande än de första källorna. 7 Vid en utföringsform är båda sidorna hos slingan jor- dade genom referensmotstånden för mätning av störströmmar- na. En låg likspänning_pålägges på båda sidorna av slingan via motstånden under det andra tillståndet och under det 7907752-5 tredje tillståndet avlägsnas den låga spänningen från den ena sidan. Varje tillstånd resulterar i två värden: ett transient laddningsflöde såsom ett resultat av till- ståndsändringen och ett stationärt strömflöde efter transienten. Strömmarna ger de störspänningar och läck- motstånd som kan förekomma, medan transientladdningarna ger kapacitansvärdena.

Det speciellt karakteristiska för uppfinningen framgår av patentkraven. d En såsom exempel utvald utföringsform av upp- finningen kommer att beskrivas under hänvisning till bi- fogade ritningar.

Fig. 1 är ett schema över en telefonledning kopplad till en testutrustning för mätändamål. _ Fig. 2 illustrerar typiska strömvågformer er- hållna över referensmotstànden under de tre pålagda till- stånden, då inga störande växelströmssignaler före- kommer.

Fig. 3 illustrerar en typisk stationär ström på antingen ae eller b-ledaren, då en störande växel- strömskomponent föreligger och växelströmskomponenten hos denna ström efter likriktning.

Pig, 4 illustrerar det transienta strömflödet, då en stegfunktionsspänning av likspänningstyp pålägges den ena sidan av ledningen under närvaro av en störande växelströmskomponent.

Fig. 1 illustrerar testutrustningen inkopplad till 79@77s2-5 proppspetsen eller a-ledaren (t) och proppringen eller b- ledaren (r) hos en telefonledning 10 (ofta benämnd abon- nentslinga), vilken avslutas i en konventionell telefon- apparat ll. Då telefonluren är pâlagd föreligger normalt en kapacitans C på cirka 0,45,uF över ledningen 10, vilken primärt erhålles till följd av en likspänningsisolerande kondensator i serie med en icke visad ringklocka i telefon- apparaten ll. Med streckade linjer illustreras ett läckmot- stånd Rtg och en ledningskapacitans Ctg i serie med stör- växelspänningar och störlikspänningar Vactg respektive Vdc tg Rrg och en ledningskapacitans Crg i serie med störväxel- spänningar och störlikspänningar Vacrg respektive Vdc från a-ledaren (t) till jord (g), en läckresistans _ IQ från b-ledaren (r) till jord (g), och en läckresistans Rtr och en ledningskapacitans C'tr mellan a-ledaren (t) och b-le- daren (r) hos ledningen 10. Eftersom kondensatorn CP är shuntkopplad med kapacitansen C'tr kommer den totala kapa- citansen mellan a-ledare och b-ledare att vara lika med Ctr = Cp+C'tr. Serieresistanserna hos ledningen 10 represen- teras medelst Rt och Rr. Normalt är denna resistans liten ( C3000 ohm) jämfört med varja läckresistans (77 50000 ohm) hos ledningen 10 och har följaktligen liten inverkan på resistansmätningarna. Linjeresistansen påverkar ej heller noggrannheten hos kapacitansmätningarna, eftersom dessa be- räkningar, som sker först sedan transientspänningarna har avtagit, baseras på det totala laddningsflödet och ej på laddningsflödet under en förutvald tidsperiod.

I den följande beskrivningen av testutrustningen har motsvarande element och vågformer för både a-ledaren och b-ledaren (t resp. r) identifierats med samma referensnum- mer eller beteckning följd av den särskiljande referensbe- teckningen t eller r. Hänvisning kommer emellertid endast att ske till referensnumret med undantag av där det är er- forderligt att särskilja de båda elementen. Vidare är läget i figur l för vågformerna illustrerade i figur 2, 3 och 4 indikerat med motsvarande referensbeteckningar. Dessutom är samtliga omkopplare, vilka endast visats ur illustra- tionssynpunkt, kopplade till sina respektive kontakter med identiska kontaktnummer under styrning av tidstyrnings- 7907152-s kretsar, såsom kommer att förklaras i detalj nedan.

Både a-ledaren och b-ledaren hos ledningen 10 är kopp- lade via ingângsmotstånd Rit och Rir (vardera typiskt 100 kjl) till omkopplare 13, som styr de tre olika spännings- tillstånden som pålägges ledningen 10. Under var och en av de tre mätningsstegen erhålles strömmen och det transienta laddningsflödet genom referensmotstånden Rit och Rir in- direkt genom övervakning av spänningen däröver. Balansen hos testutrustningen kommer att manifestera sig själv från den följande beskrivningen av dess funktion och arbetssätt.

Under initialsteget är båda motstånden Rit och Rir kopplade till jord g för möjliggörande av mätning av varje störväxelspänning Vac eller störlikspänning Vdc på ledningen l0. Ursprungligen med samtliga omkopplare i läge l kopplas störväxelspänningar som erhålles över motstånden Rit respektive Rir via kondensatorer l4, växelström/likströms~ omvandlare 15 och omkopplare 16 till respektive spänning/ frekvensomvandlare l7. Utnyttjande av omvandlarna l7 medger enkel räkning (integreringsteknik för erhållande av kapaci- tansmätvärden). Såsom förklaras nedan utföres likströmsmät- ningarna (vilka ger störlikspänningar Vdctg och Vdcrg, läckresistanser och kapacitanser) med omvandlarna l7 kopp- lade direkt till ledningen 10. Växelströmsmätningarna (störväxelspänningar Vactg och Vacrg) sker genom koppling av omvandlarna 17 via de likströmsblockerade omvandlarna 15 till lndningen 10.

Utsignalerna från kondensatorerna 14 matas även till posüjva U-genomgångsdetektorer 20. Om det föreligger en de- tekterbar störväxelströmskomponent på ledningen 10 kommer amplingsperioden'f att vara mellan två positiv' gående 0-genomgångar för växelströmskomponenten. Samtliga lik- strömsmätningar synkroniseras med hela multiplar av perio- der för störväxelströmskomponenten för erhållande av växel- strömsspärrning. I Följande förenklande antaganden görsbeträffande störväxelströmsskällor: 1) Varje störväxelspänning antages vara periodisk.

Om detta antagande ej gäller, exempelvis om växelspänningen utgöres av bredbandigt vitt brus kommer mätaren alltjämt 79o7va2-5 att sträva att alstra ett växelspänningsmedelvärde men kommer ej att kunna göra några andra mätningar eftersom syn- kronisering av samplingsperioden ej blir möjlig. 2) Varje störväxelspänning på såväl a-ledare som b- ledare antages härröra från en enda källa. Separata käl-, lor för a-ledaren och b-ledaren med likartade amplituder men skiljaktiga frekvenser kommer att resultera i en si- tuation liknande den ovan.

Såsom ett resultat av antagandet under punkt 2 kan slingan l0 reduceras till en av två ekvivalenter för växel- strömsmätning: en där störväxelströmskällorna på afledaren och b-ledaren ligger i fas och den andra där de befinner sig ur fas. Fasen Q detekteras genom jämförelse av utsig- nalerna från de positiva 0-qenomgångsdetektorerna 20 i en fasdetektor 21. Växelströmspotentialerna mellan a-ledare .och b-leaare kan kalkyleras enligt fö1janae= / 2 2 Vactr= Vac tg + Vac tg - 2' Vactg-Vacrg. cosø» gUtsignalerna från spänning/frekvensomvandlarna 17 matas till räknare 22, vilka vid sina_utgångar ger ett frekvensvärde n över ett i förväg valt intervall, såsom kommer att beskrivas nedan. Dessutom ger en intern 1 MHz klocka 23 en referensutfrekvens fref, som matas till-ytter- ligare en räknare 24. Räknaren 24 ger två utsignaler: 1) ett mätvärde för samp1eperioden'É , vilket är tiden mellan successsiva 0-genomgångar för störväxelströmskom- ponenten Vac, såsom den detekteras medelst den ena eller andra av de positiva 0-genomgångsdetektorerna 20, vilka indirekt styr återställningen av räknaren 24; eller 2) om ej någon växelströmskomponent föreligger den maximala sam9lingsperioden.q:maX, som erhålles varje gång räknaren 22 fylls. fifmax väljs så att den blir längre än perioden* för den lägsta störväxelströmsignalen som förutses. Typiskt utnyttjas qfmax=lO0 ms.

Någon av samplingsperiodspulsernaOf),(f¥ eller qïmax kopplas av en omkopplare 30 och/eller en ELLER-grind 25 79-87752-5 till en beräkningsenhet 26, vilken även mottar räkne- och fasutsignalerna nt och nr och ø, såsom visas för att utföra olika beräkningar, som bestäms av formlerna ,i tabell I och II i slutet av denna beskrivning.

Omkopplaren 30 är från början förbunden med utgången hos detektorn 20t. Om_emellertid ej någon störväxelströms- signal detekteras överföres informationen till beräknings- enheten 26, vilken styr förbindningen av omkopplaren 30 till utdetektorn 20r. Detta medger att en störsignal på antingen a-ledaren och/eller b~ledaren kan styra återställ- ningen av räknaren 22 och 24.

Dessutom ger beräkningsenheten 26 återställningssig- naler för räknarna 22 och 24 varje gång en styrsignal mot- tages från ELLER-grinden -2$. Enheten 26 utmatar även de beräknade värdena till en lagrings- och àtergivningsenhet 27 samt ger styrsignaler till de olika omkopplarna; Så snart mätningarna för omkopplarpositionerna l är kompletta ändras omkopplarna 13 och 16 till positionerna 2 under styrning _' från enheten 26 för mätning av störlikspänningar. Omkopplar- na 13 och 16 förskjutes sedan till position 3. Här pålägges en intern spänningskälla Vs (typiskt är Vs=50V) på både a- och b-ledarna via motstånden Rit respektive air och ett annat set av likspänningsmätningar sker såväl som mätning av magnituden för transientladdningsflödet genom motstånden Rit och Rir.

Då ett stationärt tillstånd uppnåtts, vilket bestäms genom två successiva mätningar av samma magnitud kopplas b-ledaren åter till jord via motståndet Rir, såsom indi- keras medelst omkopplarlägena 4 och ett ytterligare set lik- spännings- och laddningsflödesmätningar sker. Det bör no- teras, att motståndet Rir ej nödvändigtvis behöver kopplas till jord utan kan kopplas till en spänningskälla med en -annan amplitud. Betydelsefullt är att förhållandet mellan de två_spänningar som pålägges motstånden Rit och Rir är olika för positionerna 3 och 4.

Så snart detta har genomförts har tillräckligt med in- formation matats till beräkningsenheten 26 för att till en början kunna ange de erhållna mätresultat som visas i tabellerna och slutligen de tretton kalkylerade parametrar- 1991752-s na. För detta har således endast tre olika spänningstill- stånd pålagts motstånden Rit och Rir”. I positionerna l och 2 är båda motstånden kopplade till jord, i position 3 är bdda motstånden kopplade till VS, i position 4 är Rir åter kopplad till jord medan Rit alljämt är kopplad till källan vs. e _ ~ Den aktuella utgångsfrekvensen f.från omvàndlarna 17 är proportionell mot den aktuella strömmen i genom _motstånden Ri. Üverföringsfunktionen för omvandlarna 17 är således f=1<-i +f° , där K är en företärkningeterm och fo där utfrekvensen från omvandlaren 17; då i = 0. Om t är ett mått på tiden och n är ett räknevärde för perioder av f erhålles den aktuella frekvensen f enligt följande: of = an/at. j Genom omändring kan_strömmen.i och laddningsflödet q be- 'räknas i termer av n och t enligt följande: i = i/k (an/at éfo) _ q = jmf; = i/kßàn - fo jag -För en ändlig samplingsperiod'f erhålles laddnings- ef-iöaet enligt. fö1jenae=f q = ia: = l/km _- fofï) medelvärdet i för strömmen erhålles genom följande: F' _ L ï = i/qfiat = i/kua/g .- fo) o . där N = jfdn, dvs räknevärdet ackumulerat under o " . -periodenïl Frekvensen fs för störväxelspänningen är därvid fs=1/ff .

Figur 2 illustrerar typiska laddningsflöden och sta- tionära strömmar som flyter genom referensmotstånden Rit och Rir under olika mätintervall, då en störlikspänning med annan storlek är närvarande på såväl a- som b-ledaren. Om denna spänning ej förekom skulle strömmarna itl och irl vara 0 under det första intervallet, då omkopplarna be- finner sig i positionerna l och 2; Transientladdningsflö- det Qt ooh Qr under tillstânden 2 och-3 erhålles till följd av ändringen i spänning som pålägges båda sidorna av led- '7-907752-5 ningen 10. Detta resulterar även i en annan stationär ström it och ir under tillstånden 2 och 3.

En växelströmskomponent som erhålles till följd av närvaron av en störväxelspänning på ledningen lO visas superponerad på en stationär ström i i figur 3. Laddnings- flödet q för en cykel' av störsignalen indikeras även. Den ekvivalenta strömutsignalen från växelström/likströmsomvand- laren 15 visas även nederst i figur 3.

Figur 4 illustrerar transientladdningen som flyter efter en ändring av tillståndet p-l till p (dvs från till- stånd 2 till tillstånd 3). Transienten betraktas vara slut, då konsekutiva sanpel ej visar någon detekterbar medel- strömsändring, dvs im_l=im. Transientladdningsflödet blir ÉTZ _ m-É Q = q - i _ . ffs 1 m l 1 Detta är ej nödvändigtvis den totala laddningen i kapacitansen men är relaterad till denna. Således kan kapa- citansvärdena bestämmas direkt från mätningarna genom på- läggande av korrektioner för läokresistansen, såsom visas i bifogade tabeller. Det bör noteras, att tillståndsänd- ringen är synkroniserad med perioden T under styrning från beräkningsenheten 26. Läckresistansvärdena kalkyleras från de stabila, posttransienta strömvärdena ip, som enkelt kan erhållas från formlerna ovan.

De erhållna mätvärdena som visas i tabellerna l och 2 bestäms från informæjonen som matas till beräkningsenhe- ten 26 under respektive omkopplingslägen. Dessa värden kan sedan utnyttjas för mellanberäkningarna såsom visas, så- väl som för erhâllande av de önskade tretton kalkylerade parametrarna, som senare matas till lagrings- och återgiv- ningsenheten 27. 7907752-5 "°i - Tabell l Omkopplar- Erhållna Mellanbe- Kalkylerade í positioner Mätvärden räkningar parametrar ' l _1- . ac tl VaCtg-iac trRlt i i f . i ac rl Vacrg=1aC rrRir - i ,-/ , f L = 2 2.. _ _ _ .

Vacir jvactg+vacrg2 Vact; Vacrg Cosø ß fsi l/rf V i 2 itl Vdctg= ~ itl-Rit , R. : Vdcrg= - irl- lr i irl Vfictr= Vdctg -Vdcrg _ 3 _; T - t2 ItZ-itz :Ltl I V ï I =ï -ï R =vtg2 vtg3 Qtra r2 r2 r2 rl tg ______ V _ tr2 'Itr " Ita vtr3 Vs Vtg2=vs_I 1:2 ' Rit känd v =v -I- _-Ri rg2 s rå r Vtrz v -v -- _ _ __ rg2 rg3 V _ VtrZ-Vtgü Vrg2 Rrg' tr3 I _ _ I _ I E; ë 4 its Itfltafltl *Z r3 Vers I ir3 Ir3=ir3_irl l Vtg3=*"s';t3'Ri1-. v i V 3'V 2 m2 i . t t V vrg3=o-Ir3 .mr Rtr- __ _ rg2 i V _v _._V Ir3 + Ir2 Vr 3 ^ tr3" tg3 rg3 g vvovvsz-5 ^H@o.~+m Ü +nuU^u@w+mnw+flwvNHG+uuO ^H»U+ uU+fl ïw~ø:m»mV^H»w.~+muu+fl +~pw^www+flov~»o|^mHw+flwv^Hpw+m»o+fi í¶~o|@»øv^~»w.N+m»w+fi I m m +Høo^muø+fiwvNuc|^ »o+flov^upo+ uo+fi uo+flov^uuw.~+muU+fl ovmuo wV~uo@. ~flwm>\finHuu ovmuo wvwuoê ~flww>\Huwuo ovmvo ovmumß vHww>\Hnmuu HÜHD. UEÜHMÛ* wwmnwfiæxflmm u»m\~uuuw www mnm\Humnw mp? w Embnmnw 20 »«mu»fim\Hufiw www m hmmcfluxmu GwUum>vmE nwcofluflmom lwncmfifiwä mnfiflmflnm |umHmmOxEO HH fiflwflmfi

Claims (4)

7907752-5 12 Patentkrav I

1. f Testutrustning för mätning av en telefonledning (10) med a- och b-ledare(t resp. rjför att möjliggöra beräkning av läckresistanser, ledningskapacitanser och störspänningar mellan a-ledaren (t) och jord, b-ledaren (r) och jord, samt a-ledaren och b-ledaren direkt från mätningarna, vilken ut- rnstning innefattar organ (13, VS) för påläggande av tre successiva likspänningstillstånd mellan a-ledaren och jord respektive b-ledaren och jord, varvid de två pålagda spän- ningarna i ett tillstånd skiljer sig från de två pâlagda spänningarna i de andra och tredje tillstånden åtminstone avseende storleken respektive förhållandet, och organ (17, 22) för separat mätning av den ström som i stationärt tillstånd flyter till a- och b-ledaren under vart och ett av de tre tillstånden, k ä n n e t e c k n a d av att var och en av de tre successiva spänningstillstânden på- lägges-från a-ledaren (t) till jord och b-ledaren (r) till jord via första respektive andra referensmotstând (Riv, Rit), och organ (17, 22) för separat mätning av transient- laddningsflödet genom de första och andra motstånden till a-ledaren respektive b-ledaren. I

2. Testutrustning enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a d av att den innefattar organ (14, 15, 17) för sepa- rat mätning av varje störström som flyter från a-ledaren (t) till jord genom det första referensmotståndet (Riv) och b-ledaren (r) till jord genom det andra referensmotståndet (Rit), organ (13, 26, Vä) för påläggande av första och andra likspänningar via nämnda första och andra motstånd från a-ledaren till jord respektive b-ledaren till jord och för följande separat mätning (17, 22) av transient- laddningen och den stationära strömmen genom nämnda mot- stånd, samt organ (13, 26, Vš) för påläggande av tredje och fjärde likspänningar med ett annat förhållande än nämnda första och andra spänningar via de första och andra motstânden från a-ledaren till jord respektive b-ledaren till jord och för följande separat mätning av .ge-n w.@ 79o77s2-s 13 transientladdningen och den stationära strömmen genom nämnda motstånd.

3. ' Testutrustning enligt krav 2, k ä n n e t e c k- n a d av att tre av de fyra likspänningarna har samma storlek.

4. Testutrustning enligt krav 2, k ä n n e t e c k- n a d av att den innefattar organ (14, 15, 17) för mät- ning av varje växelströmskomponent i störströmmarna, organ (20) för detektering av 0-genomgångar för växelströms- komponenten i störströmmarna och organ (26) som då någon detekterbar ändring i medelströmmen mellan intilliggande 0-genomgångar för växelströmskomponenten ej föreligger avslutar mätningen av transientladdningen och initierar mätningen av den stationära strömmen.