Импульсный рефлектометр Советский патент 1981 года по МПК G01R27/06 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ РЕФЛЕКТОШТР и шздикатор, причем выход второго генератора пилообразного напряжения подключен к первому входу блока формирования импульсов, выход второго усилителя соединен со вторым входом ключевого элемента и вторым входом блока формирования импульсов, а выход дифференцирующей цепи подключен ко второму входу сумматора через пятый усилитель. На фиг. 1 приведена структурная схема импульсного рефлектометра; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений, поясняющи работу предлагаемого устройства. . Импульсный рефлектометр содержит последовательно соединенные задающий генератор 1 блок 2 электронной задержки, усилитель-огра ничитель 3, генератор 4 зондирующих импуль ; сов, стробоскопический преобразователь 5, усилитель 6, расширитель 7, усилитель 8 и осциллограф 9, ко ьгорому входу которого подсоединен выход задающего генератора 1, который подсоединен ко второму входу стро боскопического преобразователя 5, через последовательно соединенные генератор 10 пилообразного напряжения, блок 11 автосдвига и генератор 12 строб-импульсов, а также генератор 13 пилообразного напряжения, соединенны через блок 11 автосдпига со вторым входом расширителя 7, пинию 14 задержки, подсоеди ненную ко второму выходу стробоскопического преобразователя 5 и ко входу исследуемо го четырехполюсника 15, и последовательно включенные блок 16 формирования импульсо ключевой элемент 17, усилитель 18, дифферен Щ1ру1ощую цепь 19, усилитель 20, сумматор 21, интегратор 22 и индикатор 23, причем выход генератора 13 пилообразного напряже1ШЯ подключен к первому входу блока 16 формирования; импульсов, выход усилителя 8 соединен со вторь1м входом ключевого- элемента 17 и вторым входом блока 16 формирования импульсов, а выход дифференцирующей цепи 19 подключен ко второму входу сумматора 21 через усилитель 24. Устройство работает следующим образом. С выхода генератора 4 зондирующих импу

сов, выполненного на туннельном диоде, на вход стробоскопического преобразователя 5 подаются видеоимпульсы с крутым (0,1- 0,3 не) передним фронтом. Частота повторения определяется частотой повторения задающего генератора 1. Задающий генератор 1 вырабатывает прямоугольное напряжение типа меандр, . которое используется для синхронизации осциллографа 9 и дпя запуска генератора 10 пилообразного напряжения.

С целью вьщеления переднего фронта на входе генератора 10 пилообразного напряжения включена дифференцирующая цепь. С выподается напряжение коммутации с выхода блока 16 формирования импульсов. Напряжение коммутации формируется таким образом, чтобы передний фронт его отставал на небольщой временной интервал от переднего фронта напряжения аналогового сигнала, а задний фронт напряясс;1ия коммутации опережал на некоторое время g задний фронт напряжения аналогового сигнала.

Введение временных задержек о и , необходимо для более четкого выделения сигнала, соответствующего отражениям от неоднородностей. хода задающего генератора 1 импульсное на-, пряжение подается на вход блока 2 электронной задержки, которая содержит интегрирующую цепь и усилитель-ограничитель. Затягивание фрюнтов импульсного напряжения интегрирующей цепью с последующим ограничением позволяет осуществить задержку фронтов импульсного напряжения. Изменением постоянной времени интегрирующей цепи меняется задержка переднего фронта импульсного напряжения, подаваемого на вход усилителяограничителя 3 и далее на вход генератора 4 зондирующих импульсов и, следовательно, в некоторь1х пределах изменяется положение рефлектограммы на экране осциллографа 9. Усилитель-ограничитель 3 формирует напряжение, необходимое для запуска генератора 4 зондирующих импульсов. На фиг. 2а изображена рефлектограмма исследуемого четырехполюсника 15 с одной неоднородностью на входе при подключении его непосредственно ко входу стробоскопического преобразователя 5 без линии 14 задержки (на экране осциллографа 9 изображение устанавливается так, что виден один период импульсного напряжения), В этом случае технически трудно реализовать выделение сигна- ла, соответствующего отражениям от неоднородноста переднего фронта зондирующего импульса, так как эти оба сигнала сливаются. Чтобы облегчить вьщеление сигнала, соответствующего отражениям, на вход стробоскопического преобразователя 5 включена линия 14 задержки. В этом случае рефлектограмма принимает вид, изображенный на фиг. 26. Изображение импульса, соответствующего неодаородности, сдвинуто на верщине зондирующего импульса на время задержки t в линии 14. На фиг. 2в представлена рефлектограмма (эпюра напряжения на выходе усилителя 8 аналогового сигнала) с двумя различными по характеру и величине неоднородностями. Это напряжение подается на второй вход ключевого элемента 17, на первый вход которого

С выхода усилителя 8 аналоговый сигнал подается на второй вход блока 16 формирования импульсов, где сигнал интегрируется и ограничивается на уровне U (фиг. 2г). После дифференцирования и ограничения снизу вьзделяется сигнал формирования переднего фронта илшульса коммутации (фиг. 2е). На первый вход блока 16 формирования импульсов подается также напряжение с выхода генератора 13 пилообразного напряжения, которое усиливается и ограничивается на уровне Uj (фиг. 2ц). После дифференцирования и ограничения сверху пилообразного напряжения выделяется сигнал формирования заднего отрицательного фронта импульсов коммутации (фиг. 2ж).

Положительными и отрицательными импуль, сами запускается и соответственно срабатывается заторможенный мультивибратор блока 16 формирования импульсов, выходное напряжение которого (фиг. 2з) подается на первый вход ключевого злемента 17. Сигнал, соответствующий отражениям от неоднородностей (фш-.2и), усиливается усилителем 18 и подается на вход дифференцирующей цепи 19.

С выхода дифференцирующей цепи 19 напряжение сигнала (фиг. 2к) подается на входы усилителей 20 и 24 положительных и отрицательных импульсов. Усилитель 20 осуществляет ограничение сигнала снизу, а усилитель 24 - сверху.

Один из усилителей 20 и 24 содержит инвертор шш имеет на один каскад усиления больше, чем другой для получения на выходе сумматора , 21 однополярных импульсов (фиг. 2л). С выхода сумматора 21 напряжение сигнала подается на вход интегратора 22, на выходе которого уровень постояуной составляющей пропорционален коэффициенту отражения в исследуемом четырехполюснике 15, который регистрируется индикатором 23, шкала которого проградуирована в значениях коэффициента отражения.

Во время измерения коэффициента отражения индикатором 23 по экрану осциллографа 9 определяется характер неоднородности и расстояние до нее.

Дифференцирующая цепь 19, усилители 20 и 24 положительных и отрицательных илстульсов и сумматор 21 необходимы дня исключения погрешности, возникающей при различных расстояниях от входа импульсного рефлектометра до неоднородностей исследуемого четырехполюсника 15.

На фиг. 2м приведена рефлектограмма исследуемого четырехполюсника 15 с коротким замыканием на некотором расстоянии от входа импульсного рефлектометра. Пунктирной линией обозначена рефлектограмма

при коротком замыкании в исследуемом четырехполюснике 15 на большем расстоянии от входа импульсного рефлектометра, чем в первом случае (передние фронты совпадают). 5 Эпюра напряжения сигнала, соответствуюшего отражениям от неоднородностей (выход ключевого элемента 17) имеет вид, изображенный на фиг. 2н. Видно, что для двух случаев (когда коэффициент отражения О 1) длительность сигналов, соответствующих отражениям от неоднородностей, оказывается различной. С целью устранения погрешности, вызываемой этим эффектом, в импульсный рефлектометр включена дифференцирующая цепь 19.

5

Импульсный рефлектометр позволяет Повысить точность и расширить предель измерения.

Формула изобретения

0

Импульсный рефлектометр, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, блок электронной задержки, усилительограничитель, генератор зондирующих импульсов, стробоскопический преобразователь, пер5вый усилитель, расширитель, второй усилитель и осциллограф, при этом выход задающего генератора подсоединен ко второму входу осциллографа непосредственно и ко второму входу стробоскопического преобразователя через последовательно соединенные первый

0 генератор пилообразного напряжения, блок автосдвига и генератор строб-импульсов, а также второй генератор пилообразного напряжения, соединенный со вторым входом расширителя через блок автосдвига, отли5чающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения, в него введены линия задержки, по|дсоединеш1ая ко второму выходу стробоскопического преобразователя и ко входу ис0следуемого четырехполюсника, а также последовательно включенные блок формирования импульсов, ключевой элемент, третий усилитель, дифференцирующую цепь, четвертый усашггель, сумматор, интегратор и ин5дикатор, причем выход второго генератора пилообразного напряжения подключен к первому входу блока формирования импульсов, выход второго усилителя соединен со вторым входом ключевого элемента и вторым входом блока формирования и тульсов, а выход дифференцирующей цепи подключен ко второму входу сумматора через пятый усилитель. Источники информаш1и,

принятые во внимание при экспертизе

S

1. Веденский Ю. В. и др. Импульсный рефлектометр с субнаносекундным разрешением. Приборы и техника эксперимента, N 1, 1975, с. 37.