Устройство для контроля состояния изолирующей оболочки кабелей линий связи Советский патент 1986 года по МПК G01R31/08 

Измерительный блок 3 состоит из набора идентичных цепей 18 измерения, включаюгцих регулятор 19 сигнала, измерительный усилитель 20, выключатель 21 повреждений, резисторы 22, 23 и 25, конденсатор 24,переключатель 26 измеряемых кабелей.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля состояния внешней изолирующей антикоррозийной оболочки кабелей средств связи.

Цель изобретения - расширение фy iкциoнaльныx возможностей устройства за счет обнаружения дефектного кабеля в группе.

На фиг.I приведена функциональная схема устройства; на фиг„2 - функциональные схемы блока шздика- ции и генератора пилообразного напряжения.

Устройство содержит клем1 ы 1 для подключения к объекту контроля, источник 2 измерительного напряжения, измерительный блок 3, источник 4 порогового напряжения, фиксатор 5 повреждений, к первому входу которого подсоединен выход источника 4 порогового напряжения, формироЕ атель 6 сигнала повреждений, к входу которого подключен выход фиксатора 5 повреждений, переключатель 7 „Настройка-контроль, суммирующий ус1 1л:итель 8 источник 9 постоянного напряжешяя компаратор 10, блок 11 памяти поврежденных кабелей, блок 12 ::/т);равле- ния, блок 13 индикации, генератор 14 пилообразного напряжения, переключатель 15 вида контроляj инвертор 16 и резистор 17, причем клем ма I для подключения к объекту контроля соединена с соответствующим из мерительным входом измерительного блока 3, первый управляющий вход измерительного блока 3 подключен к второму выходу переключателя 15 вида контроля, первый выход которого подключен к входу инвертора 16j, выход которого соединен с первым входом.

1208518

выключатель 27 компенсирующих токов. Блок 11 памяти поврежденных кабелей содержит группу триггеров 41 и группу светодиодов 42.В описании приведены функциональные схемы блока 13 индикации и генератора 14 пилообразного напряжения. 2 з.п, ф-лы. 2 ил.

фиксатора 5 повреждений и через резистор 17 - с инвертирующим входом компаратора 10 и первым выходом измерительного блока 3, второй управляющий вход которого подключен к первому выходу блока 11 памяти поврежденных кабелей, а третий - к первой группе выходов блока 12 управления и первой группе входов блока 13 индикации, второй вход которого подключен к выходу генератора 14 пилообразного напряжения и сигнальному входу переключателя 15 вида контроля, а третий - к управляющему вхоц,у переключателя 15 вида контроля и к третьему выходу блока управления второй выход которого подключен к входу Пуск генератора 14 пилообразного напряжения, вход Стоп которого подключен к выходу компаратора 10, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине, вы- -ход фиксатора 5 повреждений, подключен к второму входу блока 11 памяти поврежденных кабелей, первый вход которого подключен к первой группе выходов блока 12 управления, четвертый управляющий вход измерительного блока 3 подключен к первому выходу переключателя 7, первый вход которого подключен к выходу ис- точнив:а 9 ясястоянного напряжения, а второй - к выходу суммирующего усилителя 8э инвертирующий вход которого подключен к второму выходу измерительного блока 3, а неинвертирующий - к общей шине, выход источника измерительного напряжения 2 подключен к заземлению.

Измерительный блок 3 состоит из набора идентичных цепей измерения 18, каждая из которых содержит регулятор 19 сигнала, измерительный

усилитель 20, выключатель 21 поврежденных кабелей, первый 22 и второй 23 резисторы, конденсатор 24, резистор 25 обратной связи, переключатель 26 измеряемых кабелей, выключатель компенсирующих токов 27, причем в каждой цепи измерения 18 вход подключен к соответствующему измерительному входу измерительного блока 3, первому выводу второго резистора 23, инвертирующему входу измерительного усилителя 20, первые выводы первого резистора 22 и конденсатора 24 соединены с инвертирующим входом измерительного усилителя 20, а вторые выводы - с ег,о выходом неинвертирующий вход измерительного усилителя 20 подключен к общей шине , а выход - через регулятор 19 сигнала к первому выводу резистора 25 обратной связи и к входу переключателя 26 измеряемых кабелей первый выход которого подключен к первому выходу измерительного блока 3, второй выход - к сигнальному входу выключателя 21 поврежденных кабелей, выход которого подключен к второму выходу измерительного блока 3, второй вывод резистора 25 обратной связи подключен к четвертому управляющему входу измерительного блока 3, управляющие входы выключателя 27 компенсирующих токов и переключателя 26 измеряемых кабелей подключены к третьему управляющему входу измерительного блока 3, управляющий вход выключателя 21 поврежденных кабелей подключен к второму управляющему входу измерительного блока 3, второй вывод второго резистора 23 подключен к выходу выключателя 27 компенсирующих токов, сигнальный вход которого подключен к первому управляющему входу измерительного блока 3. Блок 13 индикации содержит указатель 28 вида контроля, индикатор 29 номера кабеля, индикатор 30 состояния кабелей, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 31, вход которого соединен с вторым входом блока 13 индикации, а ВЙ1ХОДЫ разрядов АЦП 31 соединены с входами индикатора 30 состояния кабелей, вход указателя 28 вида контроля соединен с третьим входом блока 20 индикации, входы индикатора 29 номера кабеля соединены с первой группой входов блока 13 индикации.

10

15

20

25

085184

Генератор 14 пилообразного напряжения содержит операционный усилитель 32, конденсатор 33, двухканаль- ный 34 переключатель сброса, вход- ной резистор 35, RS-триггер 36 и источник начального напряжения 37.

Блок управления 12 содержит счетчик 38 номера измеряемого кабеля, мультивибратор 39 и триггер 40.

Блок 11 памяти поврежденных кабелей содержит группу триггеров 41 и группу светодиодов 42.

Устройство функционирует следующим образом.

Контроль за состоянием внещнего антикоррозийного покрытия осуществляется путем слежения за изменением сопротивления между металлической оболочкой или экраном кабелей и землей (грунтом). Особенность устройства заключается в том, что с его помощью выявляется возникновение дополнительной утечки (проводимости) через защитное покрытие на фоне изменяющейся величины проводимости изолирующей оболочки, вызванной изменением температуры грунта, в котором заложены кабели, Отслеживание изменения температуры грунта производится на основе сравнения изменения проводимостей изоляции всех кабелей, кроме измеряемого, с изменением проводимости измеряемого кабеля, причем все кабели измеряются поочередно по одному, а все другие в это время служат как бы эталоном.

После установки устройства на узле связи прежде всего производится его настройка под параметры контролируемых кабелей, а затем устройство следит за состоянием кабелей. При настройке устанавливают регуляторы 19 сигнала в такое положение, чтобы токи через них были одинаковыми в каждой из цепей измерения 18. Контроль за состоянием кабелей осуществляют, в конечном счете, по различию между токами через регуляторы 19 сигнала.

Рассмотрим прежде всего функционирование некоторых основных узлов устройства.

Между грунтом и общей шиной устройства приложено измерительное напряжение от источника 2 измерительного напряжения. Ток утечки через антикоррозийное покрытие протекает через первый резистор 22, входящий в цепь измерения 18 и создает на вы30

35

40

J5

50

55

s

ходе измерительного усилителя 20 напряжение5 пропорциональное проводимости антикоррозийного покрытия, Это напряжение вызьшает ток через регуляторы сигнала 19, При установке устройства на узле связи производится его настройка, при которой регуляторы сигнала 19 выставляются в такое положение, чтобы токи через все регуляторы были равны заданной величине. Переключатели измеряемых кабелей 26 нормально находятся в нижнем положении, при этом точка соединения регулятора сигнала 19 и резистора 25 обратной связи через переключатель 26 измеряемых кабелей и выключатель 21 поврежденных кабелей присоединяется к инвертирующему входу суммирующего усилителя 8. Выход этого усилителя через переключатель (тумблер)7 Настройка-контроль присоединен к резисторам 25 обратной связи. Таким образом, при указанном положении переключателей на выходе суммирующего усилителя 8 формируется напряжение, пропорциональное взвешенной сумме сигналов всех измерителей вес определяется пололсением соответствующего регулятора сигнала.

При переключении одного нз переключателей измеряемого кабеля точка соединения регулятора 19 сигнала и резистора 25 обратной связи оказывается подключенной к компаратору 10. Полярность напряжения на выходе компаратора 10 определяется суммой токов через регулятор 19 сигнала, резистор 25 обратной связи, резистор 17, подключенный через инвертор 16 и переключатель 15 вида контроля к генератору 14 пилообразного напряжения.

Таким образом, изменение полярности на выходе компаратора 10 произойдет в тот момент 5 когда сумма токов через регулятор 19 сигнала, резистор 25 обратной связи и резистор 17 изменит знак (пройдет через нуль)..

Выход компаратора 10 управляет остановкой роста напряжения генератора 14 пилообразного напряжения., поэтому после остановки роста это напряжение будет отражать различие между током через резистор 25 обратной связи, пропорциональным напряжению на выходе суммирующего уси1208518д

л

лителя 8 и током через регулятор 9 сигнала данного кабеля. Контроль за этим различием лежит в основе принципа работы устройства. При на5 стройке устройства переключатель тумблер) 7 Настройка-контроль переводится в нижнее положение Наст. ройка. Тем самым на все резисторы 2:5 обратной связи (обозначим ах RO )

10 подается напряжение E , Ток через эти резисторы равен

Ном

R

Ji li.r.f- ос

30

Настройка заключается в том, что ве- 15 сопротивлений регуляторов 19 сигнала выставляются в такое положение,, чтобы ток через них был равен 1| , . Для этого следует установить кулевое напряжение на выходе генера- 0 тора 14 пилообразного напряжения и регуляторы 19 сигнала выставить в положение, соответствующее смене знака напряжения на выходе компаратора 10, Переключатель 26 измеряемых - кабелей при настройке цепи измерения 18 каждого кабеля необходимо перевести в верхнее положение. Это удобно производить путем изменения состояния (вручную) счетчика номера измеряемого кабеля 38 (фиг,2) блока 12 управления.

После настройки всех регуляторов 19 сигнала переключатель 7 Настройка-контроль переводят в верхнее по- 35 ложение Контроль,, Очевидно, что на вькоде суг-мирующего усилителя 8 устанавливается напряжение и,, , при котором сумма токов через резисторы 25 обратной связи равна сумме токов через регуляторы 19 сигнала.

Измерение состояния оболочек кабелей производится по двум параметрам: измеряется относительное откло- нание проводимости оболочки и абсолютная величина дополнительной провод ш-i ости,

Напр5-1жение от генератора 4 пилообразного напряжения поступает на выключателей 27 компенсирующего тока. Через второй резистор 23 протекает компенсирующий ток, изме- НЯЮПШЙС51 в соответствии с изменением н,апряжения генератора 14 пилообразного напряжения. Очевидно, в тот мо- 5: « Мент,, когда ток -через второй резистор 23 станет равным (но противоположным по знаку) току дополнительной згтечки через поврежденную обо4U

4,5

50

Ном

R

Ji li.r.f- ос

Настройка заключается в том, что ве- сопротивлений регуляторов 19 сигнала выставляются в такое положение,, чтобы ток через них был равен 1| , . Для этого следует установить кулевое напряжение на выходе генера- тора 14 пилообразного напряжения и регуляторы 19 сигнала выставить в положение, соответствующее смене знака напряжения на выходе компаратора 10, Переключатель 26 измеряемых кабелей при настройке цепи измерения 18 каждого кабеля необходимо перевести в верхнее положение. Это удобно производить путем изменения состояния (вручную) счетчика номера измеряемого кабеля 38 (фиг,2) блока 12 управления.

После настройки всех регуляторов 19 сигнала переключатель 7 Настройка-контроль переводят в верхнее по- ложение Контроль,, Очевидно, что на вькоде суг-мирующего усилителя 8 устанавливается напряжение и,, , при котором сумма токов через резисторы 25 обратной связи равна сумме токов через регуляторы 19 сигнала.

Измерение состояния оболочек кабелей производится по двум параметрам: измеряется относительное откло- нание проводимости оболочки и абсолютная величина дополнительной провод ш-i ости,

Напр5-1жение от генератора 4 пилообразного напряжения поступает на выключателей 27 компенсирующего тока. Через второй резистор 23 протекает компенсирующий ток, изме- НЯЮПШЙС51 в соответствии с изменением н,апряжения генератора 14 пилообразного напряжения. Очевидно, в тот мо- Мент,, когда ток -через второй резистор 23 станет равным (но противоположным по знаку) току дополнительной згтечки через поврежденную обо

7

лочку кабеля, сравняются токи через регулятор 19 сигнала и резистор 25 обратной связи. Р1апряжение на выходе компаратора 10 при этом изменит знак (станет положительным). Последнее приведет к остановке роста напряжения генератора 14 пилообразного напряжения. Действительно, напряжение с выхода компаратора 10 поступает на вход Стоп генератора 14 пилообразного напряжения и попадает (фиг.2) на R-вход RS-триггер а 36 этого генератора. RS-триггер 36 перебрасывается в состояние Нуль и формирует нулевой потенциал на входе операционного усилителя 32, т.е. нулевой потенциал на входном резисторе 35. Прекращается заряд конденсатора 33 и, соответственно, изменение напряжения на выходе генератора 14 пилообразного напряжения .

Полученное на выходе генератора 14 пилообразного напряжения напряжение соответствует току дополнительной утечки через повреждение в оболочке кабеля, т.е. пропорционально проводимости места повреждения .

Напряжение с генератора 14 пилообразного напряжения попадает на АЦП 31 блока индикации 13(фиг.2 Выходы разрядов АДП 31 подключены к индикатору 30 состояния кабеля, на котором высвечивается число, соответствующее величине проводимости места повреждения кабеля. На индикаторе 29 номера кабеля в это время высвечивается номер кабеля, измеряемого в данный момент, а на указателе 28 вида контроля светится надпись Измерение абсолютной величины проводимости.

Процесс смены вида контроля вы- зьшается очередным импульсом мультивибратора 39 блока 12 управления. Этим импульсом производится кратковременное переключение двухканаль- ного переключателя 34 сброса, в результате чего зарядится конденсатор 33 генератора 14 пилообразного напряжения до начального напряжения от источника 37 начального напряжения. Одновременно производится переброс RS-триггера 36 в состояние Единица, при этом появляется напряжение на входе резистора 35 и начинает изменяться напряжение генератора 14 пилообразной формы. Тем

же импульсом мультивибратора 39 производится переброс RS-триггера 36, который переключает указатель 28 вида контроля, зажигая надпись Контроль относительного изменения проводимости, и, кроме того, перебра- сьшает переключатель 15 вида контроля (фиг.1) в нижнее положение. При этом снимается напряжение с выкJQ лючателей компенсирующих токов и подается напряжение на вход инвертора 16 и через него - на резистор 17. Остановка генератора 14 пилообразного напряжения в этом случае

.- произойдет в тот момент, когда ток через резистор 17 равен разности токов через регулятор 19 сигнала и резистор 25 обратной связи.

В этом случае напряжение генераJ- тора 14 пилообразного напряжения соответствует относительному изменению проводимости оболочки кабеля. Значение этого напряжения используется для принятия решения о пов25 реждении оболочки кабеля. Принятие решения о повреждении- производится фиксатором 5 повреждения, в котором сравнивается указанное напряжение с сигналом источника 4 порогового напряжения. В случае превышения порога выдается сигнал о повреждении, при этом срабатывает сигнализация в формирователе 6 сигнала повреждения и, кроме того, срабатывает соответствующий

триггер 41 в блоке 1 памяти поврежденных кабелей. Срабатывание триггера 41 приводит к свечению светодиода 42, указьшающего, что . поврежден данный кабель, и кроме того, приводит к размыканию выключателя 21 поврежденных кабелей и отключает цепь измерения поврежденного кабеля от суммирующего усилителя, однако контроль состояния

45 этого кабеля продолжается, так как переключатель 26 измеряемьлс кабелей подключает цепь измерения 18 к компаратору 10 помимо выключателя 21 поврежденных кабелей. При

50 этом триггер 41 находится в состоянии Авария до вмешательства оператора.

Таким образом, применение данного устройства позволит помимо автомати55 ческого контроля за электрическими характеристиками кабелей, производимого известными приборами, одновременно вести автоматическое слежение

30

40

за состоянием внешней оболочки и осуществлять раннюю диагностику нарушения целостности этой оболочки. Это позволит оперативно производить необходимые ремонтные работы до нарушения нормальных электрических параметров кабелей и значительно сократить объем периодических измерений характеристик кабел€1Й, выполняемых измерительными лабораториями, а также уменьшить объем предре монтных измерительных работ.

Формула изобрет ени

1. Устройство для контроля состония изолирующей оболочки кабелей линий связи, содержащее клеммы для подключения к объекту контроля, источник измерительного напряясения, измерительный блок, источник порогового напряжения, фиксатор повреждений, к первому входу которого подключен выход источника порогового напряжения, формирователь сигнала повреждений, к входу которого подключен выход фиксатора повреждений, отличающееся тем, что, с делью расширения функ- циональных возможностей за счет обнаружения дефектного кабеля в группе, в него введены переключатель Настройка-контроль,, суммирующий усилитель, источник постоянного напряжения, компаратор5 блок памяти поврежденных кабелей, блок управления, блок индикации, генератор пилообразного напряжения, переключатель вида контроля,, инвертор и резистор, причем каждая клемма для подключения к объекту контроля соединена с соответствующим .измерительным входом измерительного блока, первый,управляющий вход измерительного блока подключен к второму выходу переключателя вида контроля первый ВЕхкод которого подключен к входу Инвертора, выход которого соединен с.первым входом фиксатора повреждений и через резистор - с инвертирующим входом компаратора и первым выходом измерительного блока, второй управляющий вход которого подключен к первому блока памяти поврежденных кабелей,, а третий - к первой группе выходов блока управления и первой группе входов блока индикации, второй вход которого подключен к выходу генера

5

0

5

0

5

5

0

5

тора пилообразного напряжения п сигнальному входу переключателя вида контроля, а третий - к уг;рав. ющему входу переключателя вида контроля и к третьему выходу блока упр,авления, второй выход которого подключен к входу Пуск генератора пилообразного напряжения, вход Стоп которого подключен к выходу компаратора, неинвертируюшд й вход которого подключен к общей шине, выход фиксатора повреждений подключен к второму входу блока памяти повре:вденных кабелей, первый вход которого подключен к первой группе выходов блока управления, четвертый управляющий вход измерительного блока подключен к первому выходу переключателя Настройка-контроль, первый вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а второй - к вьгходу суммирующего усилителя, инвертирующий вход которого подключен к второму выходу измерительного блока, а не- инБертируюш;ий - к общей шине, выход источника измерительного напряжения подключен к заземлению.

2. Устройство по п,. 1 , о т л и - чающееся тем, что измерительный блок состоит из набора идентичных цепей измерения, кажд,ая из которых содержит регулятор сигнала, измерительный усилитель, первый и второй резисторы, конденсатор, резистор обратной связи, выключатель поврежденных кабелей, переключатель измеряемых кабелей и выключатель кoмпeнcиpi oш x токов, причем в каждой цепи измерения вход подключен к соответствующему измерительному; входу измерительного блока, первому выводу второго резистора, инвер- тир лощему входу измерительного уси- лит(У1Я, первые выводы первого резистора и конденсатора соединены с инвертирующим входом измерительного усилителя, вторые выводы - с его выходом, неинвертирующий вход измерительного усилителя подключен к общеш шине, а выход через регулятор сигнала - к первому выводу резистора обратной связи и к входу переключателя измеряемых кабелей, первый выход которого подключен к пер- вомз выходу измерительного блока, второй выход - к сигнальному входу выключателя поврежденных кабелей, выход которого подключен к второму

выходу измерительного блока, второй вывод резистора обратной связи подключен к четвертому управляющему входу измерительного блока, управляющие входы выключателя компенсирующих токов и переключателя измеряемых кабелей подключены к третьему управляющему входу измерительного блока, упрайляющий вход выключателя поврежденных кабелей подключен к второму управляющему входу измерительного блока, второй вьюод второго резистора подключен к выходу выключателя компенсирующих токов, сигнальный вход которого подключен к первому управляющему входу измерительного блока.

0851812

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок индикации содержит указатель вида контроля, индикатор номера кабеля,

5 индикатор состояния кабелей и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока индикации, а выходы разрядов аналого-цифрового преобразователя

10 соединены с входами индикатора состояния кабелей, вход указателя вида контроля соединен с третьим.входом блока индикации, входы индикатора номера кабеля соединены с пер15 вой группой входов блока индикации.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет расширить функциональные воз- можностн устройства за счет обнаружения дефекта кабеля в грунте. Устройство содержит источники 2 и 4 соответственно измерительного и порогового напряжения, фиксатор 5 повреждения, формирователь 6 сигнала повреждений, переключатель 7, суммирующий усилитель 8, источник 9 постоянного напряжения, компаратор 10, блок 12 управления, блок 13 индикации, генератор 14 пилообразного напряжения, переключатель 15 вида контроля,инвертор 16и резистор 17. i (Л N9 О 00 СП 00 Vtr.t

Составитель А.Пржебельский Редактор Л.Авраменко Техред Т.Тулик Корректор Л.Пилипенко

Заказ 282/56Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР.

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.Проектная, 4