Устройство для измерения расстояния до места повреждения проводов и кабелей Советский патент 1984 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение в устройствах для опреде ления расстояния до места повреждения в кабельных линиях при значител ном уровне электрических помех в виде наводок от соседних линий. Известно устройство, содержащее заданхдий генератор, генераторы зондирующих и стробирующих импульсов, схему автосдвига, включающую в себя генераторы быстрого и медленного пилообразного напряжения и компаратор, смеситель (модулятор, усилитель-расширитель и двухкоординатный индикатор на электронно-лучевом приборе ЭЛП 11 . Недостаток устройства - низкая помехоустойчивость, так как наряду с полезным сигналом (реакицей линии на зондирующее воздействие } стробимпульсы модулируются также и сигналом помехи, присутствующим в линии, и шумами смесителя и усилителя-расширителя. На точность измерения оказывает также влияние и дрейф нулевой линии. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения расстояния до места повреждения цроводов и кабе лей, содержащее последовательно соединенные тактовый генератор, делител частоты на два, генератор зондирующих импульсов, клемму для подключения объекта контроля, модулятор, уси литель-расширитель, элемент задержки вход которой соединен с выходом такт вого генератора, а первый выход - с первым входом коммутатора и через генератор стробирующих импульсов с вторым входом модулятора, причем второй вход коммутатора соединен с первым выходом делителя частоты на два, и индикатор 2 . Однако данное устройство характеризуется недостаточной помехоустойчивостью. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости устройства Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения расстояния до места повреждения проводов и кабелей, содержащее посг едовательно соединенные тактовый гене-г ратор, делитель частоты на два, гене ратор ЗОНДИРУ19ЩИХ импульсов, клемму для подключения Объекта контроля, модулятор, усилитель-расширитель импульсов, элемент задержки, вход которого соединен с выходом тактового генератора, а первый выход с первым входом коммутатора и через генератор стробирующих импульсов с вторым входом-модулятора-, причем второй вход коммутатора соединен с первым выходом делителя частоты на два, индикатор, введены первый и второй реверсивные счетчики, блок сравнения, цифроаналоговый преобразователь, мультиплексор и вычитатель кодов, причем первый вход вычитателя кодов соединен с выходом первого реверсивного счетчика и первым входом г-тультиплексора, второй вход вычитателя кодов соединен с выходом второго реверсивного счетчика и вторым входом мультиплексора, а выход вычитателя кодов - с вертикальным входом индикатора и клеммой для подключения к ЭВМ, горизонтальный вход . индикатора соединен с вторым выходом элемента задержки, причем счетный вход первого реверсивного счетчика соединен с первым выходом коммутатора, а счетный вход второго реверсивного счетчика - с вторым выходсял коммутатора, первый вход которого соединен с стробирующим входе блока сравнения, выход которого соединен с входами управления реверсом первого и второго реверсивных счетчиков, первый вход блока сравнения соединен с выходом усилителя-расширителя, а второй - с выходом цифроаналогового преобразователя, вход котрого соединен с выходом мультиплексора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты на два. На чертеже изображена блок-схема предложенного устройства. Устройство состоит из тактового генератора 1, делителя 2 частоты на два, генератора 3 зондирующих импульсов, элемента 4 задержки, генератора 5 стробирующих импульсов, клемм 6 для подключения объекта контроля, модулятора 7, усилителярасширителя 8 импульсов, коммутатора 9, блока 10 сравнения, первого реверсивного счетчика 11, второго реверсивного счетчика 12, мультиплексора 13, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 14, вычитателя кодов 15, индикатора 16, клемм 17 для подключения к ЭВМ. Тактовый генератор 1 синхронизирует работу всего устройства. Он соединен с входом делителя 2 частоты и элементом 4 задержки. Делитель 2 частоты на два по первому выходу обеспечивает запуск генератора 3 зондирующих импульсов с частотой, в два раза меньшей чем . частота стробирующих импульсов генератора 5, и управляет коммутатором 9. По второму выходу он управляет мультиплексором 13. Генератор 3 зондирующих импульсов вырабатывает зондирующее воздействие в виде импульса напряжения и посылает в контролируемую линию через клемму 6 для подключения объекта контроля. Элемент 4 задержки представляет собой генератор быстрого пилообразного напряжения, медленного (.ступенчатого ) пилообразного напряжения (В общем случае это может быть управляемый оператором источник постоянного напряжения) и компаратор, причем его первый выход соединен с генератором 5 стробирующих импульсов, первым входом коммутатора 9 и С1робирующим входом блока 10 сравнения, а второй - с горизонтальным входом индикатора 16, и предназначен для автоматического (или ручного) сдвига во времени строб-импульсов и обеспечения временной оси на экране индикатора 16. Генератор 5 стробиругащих импульсов вырабатывает короткие импульсы, частота которых вдвое выше частоты зондирующих импульсов и которые модулируются по амплитуде сигналом с линии в модуляторе 7. Усилительрасширитель 8 импульсов обеспечивает увеличение длительности промодул рованных в модуляторе 7 стробирующи импульсов. Коммутатор 9 обеспечивает поочеред1ную подачу импульсов с выхода элемента задержки на реверсивные счетчики 11 и 12. Первый (сигнальны вход коммутатора 9 соединен с выходом 4, а второй (управляющий ) - с первым выходом делителя 2 частоты на два, первый выход соединен со счетным входом первого реверсивного счетчика 11, а второй - со счетным входом второго реверсивного счетчика 12. Блок 10 сравнения предназначен для управления реверсом счетчиков 11 и 12. В зависимости от соотношения сиг налов на двух его входах совместно со счетчиками 11 и 12 блок 10 сравнения обеспечивает преобразование амплитуды сигнала с линии в двоичны код. Мультиплексор 13 управляется с второго выхода делителя 2 и обеспечивает поочередное подключение к входу ЦАП 14 выходов реверсивных счетчиков 11 и 12. Причем в такт, когда в линию посылается зондирующе воздействие (информационный такт ), на одном из счетчиков (например 11) формируется код, соответствующий амплитуде полезного и мешающего сиг налов в стробируемый момент времени а в такт, когда линия не зондируется (опорный такт) , на втором счетчике 12 формируется код, соответствующий амплитуде мешающих сигналов в этой же точке линии. ЦАП 14 преобразует код с выходов счетчиков 11 и 12 в напряжение и подает его на второй вход блока 10 сравнения. Вычитатель 15 кодов предназначен для вычитания кодов с выходов счетчиков 11 и 12. Его выход соединен с вертикальным входом индикатора 16 и клеммой для подключения к ЭВМ 17. Индикатор 16 представляет собой двухкоординатную матрицу светоизлучающих элементов или электролучевой прибор. Устройство работает следующим образом. Тактовый генератор 1 формирует импульсы, которые поступают на счетный вход делителя 2 и синхронизируют элемент 4 задержки. Делитель частоты на два каждым вторым импульсом ( через такт J запускает генератор 3 зондирующих импульсов, который, в свою очередь, посылает в линию импульсное воздействие. На выходе элемента 4 задержки формируются импульсы, с каждым тактом сдвигаег ше (автоматически Или вручную I по отношению к запускающим и частота следования которых вдвое выше частоты зондирующих импульсов. Эти импульсы поступают на первый вход коммутатора 9 и на стробирующий вход блока 10 сравнения. При этом делитель 2 управляет коммутатором 9 так, что последний направляет импульс с выхода схемы 4 в информацирнный такт на счетный вход реверсивного счетчика 11, а в опорньй такт - на счетный вход реверсивного счетчика 12. Импульсами с выхода элемента 4 запускается также генератор 5 стробирующих импульсов, с выхода которого короткие стробирующие импульсы поступают на модулятор 7. На втором выходе элемента 4 задержки формируется напряжение развертки, которое поступает на временные входы индикатора 16. В модуляторе 7 стробирующие импульсы модулируются по амплитуде сигналом, поступающим из исследуемой линии, причем в информационный такт эти сигналы представляют собой отраженный от неоднородности зондирующий импульс и сигнал помехи, а в опорный такт - только сигнал помехи. Промодулированные по амплитуде строб-импульсы расширяются в усилителе-расширителе 8 и поступают на первый вход блока 10 сравнения. На второй вход блока 10 сравнения поступает напряжение с ЦАП 14, величина которого определяется кодом на выходах одного из реверсивных счетчиков 11 или 12. Поочередное включение к входу ЦАП 14 кодовых выходов реверсивных счетчиков 11 и 12 обеспечивает мультиплексор 13, управляемый опорными импульсами с второго выхода делителя 2 частоты на два. При этом поступление импульсов на стробирующий вход блока 10 сравнения предшествует установление на его втором входе напряжения, которое определяется кодом соответствующего реверсивного счетчика. В момент поступления импульса на стробирующий вход блока 10 поеданий сравнивает это напряжение с промодулированным по амплитуде и расширенным сигналом, пропорциональным поступающему из исследуемой линии. В зависимости от амплитуды сигнала в стробируемый момент времени на выходе блока 10 сравнения формируются логические ноль или единица в результате чего код в соответствующем реверсивном счетчике изменяется на + 1 в направлении уравновешивания мгновенного значения исследуемого сигнала. В установившемся режиме код в реверсивном счетчике 12 опорного канала соответствует сумме сигналов помехи в линии и напряжения шума, создаваемого модулятором 7, усилителем-расширителем 8 и блоком 10 сравнения, а код в реверсивном счетчике 11 информационного канала сумме сигналов зондирующего импульса отраженного от неоднородности линии, помехи и шума. Эти коды поступают на вычитатель, на выходе которого формируется разность кодов, соответствующая мгновенному значению реакции зондирующего воздействия в исследуемой точке линии.

С выхода вычитателя 15 код, соответствующий мгновенному значению реакции линии на зондирующее воздействие, может быть заведен на ЭВМ для 1альнейшей обработки и подается на вертикальные входы индикатора 16,

на временные входы которого подается медленно изменяющееся напряжение развертки (или его код } элемента 4 задержки. В результате на экране индикатора 16 наблюдается изображение временной диаграммы импульсной характеристики реакции линии на зондирующее воздействие. По изображению импульсной характеристики можно измерить величину и характер неоднородности и временной интервал, соответствующий расстоянию до неоднородности.

В предложенном устройстве в информационный такт и в опорный такт сигналы с линии до момента преобразования напряжения в код проходят одни и те же элементы - модулятор 7, усилитель-расширитель 8 и блок 10 сравнения, что обеспечивает полное вычитание всех мешающих сигналов (помехи шумов, дрейфа нуля ) из полезного сигнала. Благодаря преобразованию мгновенного значения сигнала, поступающего из исследуемой линии в код, обеспечивается также стыковка устройства с ЭВМ.

Если в качестве двухкоординатного индикатора 16 используется ЭЛП, то между входом индикатора 16 и вычитателем 15 кодов необходимо поставить цифроаналоговый преобразователь (на схеме не показан ).

Предложенное решение позволяет практически полностью избавиться от влияния низкочастотных помех в линии, шумов и дрейфа нуля в усилителе вертикального тракта, что позволяет обнаружить даже незначительные изменения волнового сопротивления кабельной линии.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ, содержащее последовательно соединенные тактовый генератор, делитель частоты на два, генератор зондирующих импульсов, клемму для подключения объекта контроля,модулятор, усилитель-распределитель импульсов, элемент задержки, вход которого соединен с выходом тактового генератора, а первый выход - с первым входом коммутатора и через генератор стробирующих импульсов с вторым входом модулятора, причем второй вход коммутатора соединен с первым выходом делителя частоты на два, индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены первый и второй реверсивные счетчики, блок сравнения, цифроанашоговый преобразователь, мультиплексор и вычитатель кодов, причем первый вход вычитателя кодов соединен с выходом первого реверсивного счетчика и первым входом мультиплексора, второй вход вычитателя кодов соединен с выходом второго реверсивного счетчика и вторым входом мультиплексора, а выход вычитателя кодов - с вертикальным входом индикатора и клеммой для подключения к ЭВМ, горизонтальный вход индикатора соединен с вторым выходом,элемента задержки, причем счетный вход первого реверсивного счетчика соединен с первым вых9дом коммутатора, а счетный вход второго реверсивного счетчика - с вторым выходом коммутатора, первый вход которого соединен со стробирующим входом блока сравнения, выход которого соединен с входами управления реверссм первого и второго реверсивных счетчиков, первый вход блока сравнения соединен с выходом усилителя-расширителя, а второй - с ел дом цифроаналогового преобразователя, вход Которого соединен с выходом мультиплексора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты на два.