Устройство для определения мест повреждений кабелей Советский патент 1992 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения мест повреждений типа понижение электрической прочности изоляции кабелей,

Известно устройство для определения места повреждения, содержащее электромагнитный и акустический каналы. Электро- магнитныйканалвключает

последовательно соединенные первый блок преобразования, первый предварительный усилитель, первый полосовой фильтр, первый оконечный усилитель, блок ограничения мгновенных значений, блок формирования сигнала блокировки, а также второй ключевой элемент. Акустический канал содержит последовательно соединенные второй блок преобразования, второй предварительный усилитель, второй полосовой фильтр, сторон оконечный усилитель, первый ключевой элемент, пиковый вольтметр. Один из выходов блока формирования сигнала блокировки через второй ключевой элемент соединен с управляющим входом блока ограничения мгновенных значений, другой выход- с управляющим входом первого ключевого элемента.

Однако это устройство характеризуется недостаточной помехозащищенность по акустическому каналу из-за того, что вне зависимости от введения в устройство - аналог блока ограничения мгновенных значений, а также второго ключевого элемента или нет, акустический канал реагирует на все источники акустических сигналов. При этом возможны ложные срабатывания всего устройства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущность и достигаемому результату является устройство, содержащее измерительный блок, источник радиосигналов, испытуемый кабель и его цепь с поврежденной изоляцией, приемник радиосигналов, приемник акустических сигналов, в состав устройства входит также блок контроля наличия акустических и радиосигналов.

Недостатком прототипа является низкая помехозащищенность устройства по акустическому каналу, что обусловлено возможностью ложного срабатывания схемы совпадения в блоке контроля наличия акустических и радиосигналов при малых уровнях сигналов, сопоставимых с уровнем

VI 00

о ел

помех. Это ложное срабатывание будет наблюдаться в местах, удаленных от места повреждения, когда акустический сигнал от электрического пробоя либо вообще отсутствует из-за значительного затухания, либо он по амплитуде настолько мал, что не регистрируется приемником.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности устройства по акустическому каналу.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем испытуемый кабель и его цепь с поврежденной изоляцией, подключенную к измерительному блоку, к выходу которого подключен источник радиосигнала, а также содержащем приемник радиосигнала и приемник акустического сигнала, введена цепь, реализующая корреляционный интеграл, содержащая оптимальный фильтр, детектор и пороговое устройство, при этом вход оптимального фильтра соединен с выходом приемника акустического сигнала, выход оптимального фильтра соединен со входом детектора, выход детектора соединен с одним входом порогового блока, другой вход порогового блока подключен к выходу приемника радиосигналов, а к выходу порогового устройства подключены показывающий прибор и головные телефоны.

Применение в устройстве цепи, реализующей корреляционный интеграл, позволяет получить сигнал, определяемый зависимостью

Увых (t) / U(t)S(t- Т )dt, (1)

где U(t) - принятый сигнал с выхода приемника радиосигналов;

S(t- С ) - ожидаемый сигнал с выхода детектора;

t - временный сдвиг между принятым и ожидаемым сигналами.

Выражение (1) описывает оптимальную операцию обнаружения.

Физический смысл оптимальной операции обнаружения состоит в том, что умножение принимаемого сигнала U(t) на ожидаемый сигнал S(t- т ) обеспечивает подавление помех, не совпадающих с ожидаемым сигналом по времени и по частоте. При этом S(t- т ) - это реакция введенного оптимального фильтра на входное воздействие в виде короткого импульса ( б - функция).

Оптимальный фильтр согласован только с сигналом определенной формы, т.е. требуется изменения его схемы для согласования с сигналом иной формы. Из этого следует, что оптимальным фильтром обеспечивается при прочих равных условиях максимальное значение отношения энергии полезного сигнала к спектральной плотности помехи, Таким образом, реакции оптимального фильтра на сигнал, отличный от сигнала, возникающего при электрическом пробое изоляции и отличающийся от сигналов, вызванных другими источниками, не будет,

0 На чертеже приведена структурная электрическая схема заявляемого устройства,

Устройство содержит измерительный блок 1, к выходу которого подключен источ5 ник 2 радиосигнала, приемник 3 акустического сигнала, приемник 4 радиосигнала, цепь, реализующую корреляционный интеграл, которая включает оптимальный фильтр 5 (один из вариантов реализации оптималь0 ного фильтра 5, или фильтра Калмана, приведен в 3, детектор 6 и пороговое устройство 7 (схемные решения блоков б и 7 широко известны, их вариант реализации можно найти, например в 4). Показываю-.

5 щий прибор 8 и головные телефоны 9 представляют собой индикатор, который вместе с блоками 5, 6, 7 входят в состав блока контроля наличия акустического и радиосигнала. Вход оптимального фильтра 5 соединен

0 с выходом приемника 3 акустического сигнала, выход оптимального фильтра 5 соединен со входом детектора б, выход которого соединен с одним входом порогового устройства 7, другой выход порогового устрой5 ства 7 подключен к выходу приемника 4 радиосигналов, к выходу порогового устройства 7 подключены показывающий прибор 8 и головные телефоны 9.

Работа устройства заключается в следу0 ющем.

При нахождении оператора с предлагаемым устройством на достаточно большом расстоянии от места электрического пробоя, отсутствие акустического сигнала на

5 входе приемника 3 акустических сигналов объясняется затуханием этого сигнала. Наличие на входе приемника 3 акустической помехи не приведет к срабатыванию устройства, поскольку оптимальный фильтр 5

0 рассчитан и согласован только с акустическим сигналом от электрической искры, спектр которой отличается от спектра акустических помех промышленных предприятий, транспорта и др.

5 При перемещении оператора в зону повреждения, когда акустический сигнал элек- трической искры воспринимается приемником 3 акустических сигналов, на выходе оптимального фильтра 5 появляется сигнал S(i- т ), который детектируется детектором б и попадает на первый вход порогового устройства 7. На второй вход порогового устройства 7 поступает сигнал U(t) с приемника радиосигналов 4. На выходе порогового устройства 7 появляется сигнал, описываемый зависимостью

ивых(т) /оо U(t)S(t- r)dt.

свидетельствующий о вхождении оператора в зону повреждения. По мере приближения к месту повреждения показания показывающего прибора 8 увеличиваются, увеличивается и уровень громкости в головных телефонах 9. Максимум будет наблюдаться в месте повреждения, определенном с погрешностью, не превышающей размеры котлована, необходимого для устранения данного повреждения, т.е. 0,5... 1 м.

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства заключается в том, что:

-за счет повышения помехозащищенности по акустическому каналу увеличивается вероятность безошибочного (примерно 100%) уточнения места электрического пробоя изоляции при сопоставимых значениях по уровню полезного сигнала и помехи;

-снижается трудоемкость работ при уточнении повреждений, поскольку отпадает необходимость в земляных работах в связи с отсутствием ложного срабатывания устройства. Трудоемкость снижается примерно в 7...8 раз, т.к. при работе с устройством прототипом требуется проводить шурфование грунта в процессе поиска повреждения (от трех до восьми шуфров).

При работе с предлагаемым устройством земляные работы проводятся только в месте

повреждения.

Формула изобретения

Устройство для определения мест повреждений кабелей, содержащее измерительный блок к контролируемому кабелю, выход измерительного блока соединен с входом источника радиосигналов, приемник акустического сигнала, выход которого соединен с первым входом блока контроля наличия акустических и радиосигналов, второй вход которого соединен с выходом приемника радиосигнала, отличающееся

тем, что, с целью повышения помехозащищенности устройства, блок контроля наличия акустических и радиосигналов содержит оптимальный фильтр, детектор, пороговый блок, индикатор, при этом первый вход блока контроля наличия акустических и радиосигналов соединен через последовательно соединенные оптимальный фильтр и детектор с первым входом порогового блока, второй вход которого соединен с вторым

входом блока контроля наличия акустических и радиосигналов, выход порогового блока соединен с входом индикатора.

Использование: электроизмерительная техника. Сущность изобретения: устройство содержит измерительный блок, источник радиосигнала, приемник акустического сигнала, приемник радиосигнала, блок контроля наличия акустического сигнала, содержащий оптимальный фильтр, детектор, пороговый блок, индикатор, состоящий из показывающего прибора, головного телефона. 1 ил.

V

V

KZ