Устройство для измерения длины участка кабельной линии Советский патент 1990 года по МПК G01R31/08 

315

Изобретение относится к электротехнике и технике связи и может быть использовано для измерения длины участка кабельной линии при строительстве и реконструкции кабельной линии связи.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение производительности труда при определении длины участка кабельной линии путем измерения длины участка неповрежденной кабельной линии без ее предварительного разрыва.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - схема усилительного участка системы передачи; на фиг.З - векторная диаграмма сигналов.

Устройство содержит первый генератор 1, формирующий испытательный сигнал, фазовый компаратор 2, фильтр 3, индикатор 4, ключ 5, блок 6 уп

равления, блок 7 фазовой автоподстройки частоты, переключатель 8, блок 9 синхронизации, фильтры высоких 10 и нижних 11 частот, второй генератор 12, блок 13 излучения и согласованную нагрузку 14.

Выход первого генератора 1 подключен к первому входу фазового компаратора 2 и второму выводу замыкающего контакта переключателя 8, первый вывод замыкающего контакта которого подключен к второму входу фазового компаратора 2, выход которого соединен с входом фильтра 3, выход которого соединен с входом индикатора 4. Вход фильтра 10 верхних частот соединен с входом фильтра 11 нижних частот и является входом устройства на ближнем конце измеряемой линии, выход фильтра 11 нижних частот подключен к входу блока 9 синхронизации выход которого подключен к управляющему входу переключателя 8, выход фильтра 10 верхних частот подключен к третьему выводу замыкающего контакта переключателя 8 и второму выводу размыкающего контакта переключателя 8. Первый вывод размыкающего контакта переключателя 8 соединен с входом блока 7 фазовой автоподстройки частоты, выход которого подключен к управляющему входу первого генератора 1. Второй генератор 12 соединен с блоком 13 излучения. Информационный выход ключа 5 подключен к согласованной нагрузке 14. Информационный

5

0

5

0

5

0

5

0

5

вход ключа 5 соединен с входом устройства на дальнем конце кабельной линии и вторым выходом блока 6 управления. Управляющий вход ключа 5 соединен с первым выходом блока 6 управления.

Первый генератор 1 испытательного сигнала может быть реализован высокостабильным генератором изменяющейся частоты, имеющим управляющий вход для фазовой автоподстройки частоты; фазовый компаратор 2 осуществляет сравнение сигналов по фазе и может быть реализован известными устройствами данного назначения; фильтр 3 может быть опять реализован полосовым фильтром, настроенным на частоту; блок 6 управления может быть реализован в виде совокупности генератора низкой частоты, порогового устройства и исполнительного устройства в виде обмотки реле, уп-. равляющего работой ключа 5; переключатель 8 может быть реализован контактными группами реле, управляемыми блоком 9 синхронизации; блок 9 синхронизации может быть реализован в виде совокупности порогового устройства и исполнительного элемента, например обмотки реле; второй генератор 12 аналогичен генератору 1 испытательного сигнала, но не имеющий управляющего входа; блок 13 излучения может быть реализован совокупностью антенной системы и усилителя мощности; согласованная нагрузка 14 может быть реализована двухполюсником, комплексное сопротивление которого равно волновому сопротивлению измеряемого кабеля.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим усилительный участок системы передачи протяженностью 1 км (фиг.2). Пусть необходимо (например, при реконструкции системы передачи) разделить кабельную линию между усилительными пунктами, т.е. найти точку, отстоящую от дальнего конца кабельной линии на расстоянии Хд км. К входу измеряемой кабельной линии (на ближнем конце) подключаются входы фильтров 10 и 11 верхних и нижних частот. К выходу измеряемой кабельной линии (на дальнем конце) подключаются сигнальный вход ключа 5 и второй выход блока 6 управления. Над точкой кабельной линии, находя-.

щейся на расстоянии X Хр + JX от дальнего конца, определенной приблизительно (например, с помощью автомобильного спидометра), располагают последовательно соединенные генератор 12 и излучатель 13 (фиг,1), обеспечивающие наведение в кабеле сигнала U. 1 ш Этот сигнал от точки наведения будет распространяться по кабелю в обе стороны. На ближнем конце будет получена сумма прямого сигнала U и сигнала U2, отраженного от дальнего конца. Если на дальнем конце сигнальные входы и выход ключа 5 замкнуты, кабель будет нагружен на согласованную нагрузку 14, равную Z . Векторы сигналов UT и U. показаны на диаграмме (фиг.З).

Разность фаз указанных векторов равна

V4-tf, - 2/iX, (О где д- коэффициент фазы кабеля. Тогда

( /, - t/4)- V Х -

(2)

где V - скорость распространения электромагнитной волны в кабеле;

f - час-тота сигнала. Можно подобрать такое значение частоты, чтобы для заданной длины участка кабельной линии Хд выполнялось соотношение «- lf2 К IT . Эта частота, называемая критическо равна

f „ БУ Р xft

где К - любое целое число

Если X то для f f

Если X Х0 (т.е. X

х,

кр % - - К V + и (f ,

откуда

Таким образом, по величине и f разности фаз векторов Ut и U можно определить величину и X и фактическую длину X Xe +JX участка кабельной линии между точкой наведения сигнала и дальним концом.

Однако, как видно из фиг.2, на ближнем конце не получают отдельно сигналы U, и U4, а в зависимости

от положения ключа 5 на дальнем конце; на ближнем конце получают или сигнал Ut , или сумму сигналов U., +Uj. Как видно из векторной диаграммы (фиг.З), разность фаз ц между U, и U UT -1 U4 определяется выражением

,.Ajsin(Vj-tf,)

„ . arctg .

10

arctg

sin(2- cf.)

(A,/A,) + cos(i/r lf)

где А и А . соответственно амплитуды сигналов U, и иг .

Если величина Л Ц ц( - ц мала, то

dtf

(J rJ - .-- - -

V- e + /

где at- коэЛЛициент затухания кабеля. Тогда 2()

ЛХ

KtT

V (5)

Так как и X через ц; явно не выражается, градуировку индикатора можно выполнить по обратной формуле

у лх

к1 х .

Если величина ЛХ мала, то

...

(6)

,

В точке кабельной линии (фиг.1) определенной приблизительно с помощью второго генератора 12 и блока 13 излучения в кабельной линии, наводится гармонический сигнал с час4Q тотой f , определенной по формуле (3). Этот сигнал распространяется по кабелю в обе стороны. При замыкании ключа 5 на дальнем конце кабельная линии оказывается нагруженной

45 на согласованную нагрузку 14 и отражение сигнала отсутствует. При разомкнутом ключе 5 кабельная линия находится в режиме холостого хода и сигнал , отражаясь от дальнего кон50 Ца, распространяется в сторону ближнего конца. Работой ключа 5 управляет блок 6 управления, который вторым выходом подключен к измеряемой кабельной линии, вследствие-чего упсс равляющий сигнал низкой частоты fH )от блока 6 управления управляет работой ключа 5 и распространяется по кабельной линии в сторону ближнего конца.

Таким образом, на ближнем конце принимается управляющий сигнал низкой частоты fH14 ,прямой сигнал Ц частоты Јкри периодически с частотой управляющего сигнала низкой частоты f 5 отраженный от дальнего конца сигнал U г частоты f к . Управляющий сигнал низкой частоты f выделяется с помощью фильтра 11 нижних частот и блока 9 синхронизации и управляет работой переключателя 8. В положении переключателя 8, показанном на фиг.1 и соответствующем замкнутому положению ключа 5, блоком 7 фазовой автоподстройки частоты осуществляется настройка генератора 1 испытательного сигнала таким образом, что частота и фаза испытательного сигнала устанавливаются равными соответствен но частоте и фазе принимаемого прямого сигнала, выделенного с помощью фильтра 10 верхних частот. Стабильность генератора 1 испытательного сигнала должна быть достаточной для того, чтобы указанные параметры сохранялись с требуемой точностью на время переключения переключателя 8 в противоположное положение, равное половине периода управляющего сигна- ла низкой частоты fH. В этом положении переключателя 8 с помощью фазового компаратора 2 осуществляется сравнение по фазе прямого сигнала U и суммы сигналов прямого U1 и отраженного от дальнего конца U сигналов. Результирующий после сравнения сигнал с частотой управляющего сигнала низкой частоты fj.(4через фильтр 3, настроенный на эту часто- ту, поступает на индикатор 4, шкала которого градуируется в соответствии с выражением (6).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять из- мерение длины участка неповрежденной кабельной линии без ее предварительного разрыва, что обеспечивает экономический и технический эффект при реконструкции кабельных систем передачи.

Формула изобретения

Устройство для измерения длины участка кабельной линии, содержащее первый генератор, индикатор, вход которого соединен с выходом фильтра, вход которого соединен с выходом фазового компаратора, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом ключа, информационный вход которого соединен с входом устройства на дальнем конце кабеля, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения производительности труда, в него введены блок фазовой автоподстройки частоты, переключатель, блок синхронизации,фкг.ьтр верхних частот, фильтр нижних частот второй генератор, блок излучения и согласованную нагрузку, вход которой соединен с информационным выходом ключа, причем вход устройства на ближнем конце кабеля соединен с входами соответственно фильтра верхних частот и фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом блока синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, первый вывод размыкающего контакта которого соединен с входом блока фазовой автоподстройки частоты, выход которого соединен с входом первого генератора, выход которого -соединен с первым входом фазового компаратора, второй вход которого соединен с первым выводом замыкающего контакта переключателя, второй вывод замыкающего контакта которого соединен с выходом первого генератора, а третий вывод замыкающего контакта и второй вывод размыкающего контакта переключателя соединены с выходом фильтра верхних частот, причем выход второго генератора соединен с входом блока излучения, а второй выход блока управления соединен с информационным входом ключа.

i(u)t-fo)

Изобретение относится к электротехнике и технике связи и может быть использовано для измерения длины участка кабельной линии при строительстве и реконструкции кабельной линии связи. Цель изобретения - снижение трудоемкости и повышение производительности труда - достигается путем измерения длины участка неповрежденной кабельной линии без предварительного разрыва ее. Устройство содержит первый генератор 1, фазовый компаратор 2, фильтр 3, индикатор 4, ключ 5, блок 6 управления, блок 7 фазовой автоподстройки частоты, переключатель 8, блок 9 синхронизации, фильтр 10 верхних частот, фильтр 11 нижних частот, второй генератор 12, блок 13 излучения, согласованную нагрузку 14. С помощью второго генератора 12 и блока 13 излучения в кабельной линии наводится сигнал, который распространяется к ближнему и дальнему концам линии. На дальнем конце к кабельной линии периодически подключается согласованная нагрузка 14, в результате чего на ближнем конце поочередно принимаются прямой сигнал и сумма прямого и отраженного сигналов. На ближнем конце эти сигналы преобразуются, и на индикаторе 4 фиксируется расстояние от дальнего конца линии до места наведения сигнала. Это позволяет осуществлять измерение длины участка неповрежденной кабельной линии без предварительного разрыва ее. 3 ил.

фиъ. 2

jjg

фи&.З