Reflektometr časové domény: 3 důležitá fakta

Autor obálky: https://giphy.com/embed/vNNkcmf2sx6TF6maey

přes GIPHY

Body diskuse

Úvod do reflektometru časové domény

Než se začneme učit o reflektometru v časové oblasti - TDR, dejte nám vědět reflektometr.

Reflektometr: Reflektometr je typ obvodu, který izoluje a vzorkuje dopadající a odražené síly od zátěže pomocí směrového vazebního členu.

Reflektometry jsou hlavní aplikací pasivních mikrovlnných součástek. Reflektometr se používá ve vektorovém síťovém analyzátoru, protože dokáže měřit různé parametry jako – koeficient odrazu pro síť s jedním portem, parametry rozptylu pro síť se dvěma porty. Může být také použit jako náhrada za Měřič SWR nebo také jako monitor napájení.

Reflektometr časové domény: Reflektor v časové oblasti nebo TDR je elektronické zařízení založené na vlastnostech reflektometru, které z odražených vln zjišťuje vlastnosti elektrických vedení.

TDR se používají k zjišťování poruch kabelů, jako jsou kroucené páry kabelů nebo koaxiální kabely. Tento článek se dozvíte více o zařízení, použití reflektoru v časové doméně a jeho vysvětlení.

Reflektometr časové domény
Typický reflektometr časové domény, Image Credit: Megger Ltd. - Megger Ltd, CC BY 3.0, Odkaz

Vědět o 7+ aplikacích mikrovlnného inženýrství a přehledu. Klikněte zde!

Popis reflektometru časové domény

Pracovní princip

TDR analyzuje odražené signály vyslané sama. Aby bylo možné analyzovat odrazy, nejprve vysílá signál podél kabelu a čeká na odraz. Pokud se na přenosovém vedení nebo kabelu vyskytnou nějaké vady nebo neshody, část dopadající vlny se odráží. TDR přijímá odraženou vlnu a poté ji analyzuje za účelem lokalizace a měření poruch. Pokud však nejsou žádné vady nebo je vše v pořádku, pak signál dosáhne na druhý konec bez odrazu a kabel je považován za přijatelný. Pracovní princip reflektometru v časové doméně je téměř podobný pracovnímu principu RADR.

Analýza

TDR analyzuje odraženou vlnu. Interpretuje se, že amplituda odražené vlny určuje impedanci diskontinuity. Odražené impulsy také určují vzdálenost odražené vlny, což dále určuje umístění poruchy.

Metoda

Reflektometr časové domény zahajuje svoji činnost vysíláním impulzních nebo krokových signálů nebo energií. Poté pozoruje odraženou energii nebo signály následně. Nespojitost impedance se měří a analyzuje pomocí odražených pulzů energií, protože amplituda, velikost a tvary vln pomáhají při analýze.

Předpokládejme například, že je impulsní funkce odeslána z TDR směrem k připojené zátěži. V takovém případě reflektometr zobrazuje na displeji impulsní signál a amplituda označuje impedanci nespojitosti. Následující výraz udává vztah mezi impedancí zátěže a velikostí odražené vlny.

P = (R.L - Z0) / (R.L + Z0)

Z0 je charakteristická impedance přenosového vedení nebo koaxiálního kabelu. RL je připojený odpor zátěže.

Jakákoli diskontinuita impedance se pozoruje jako impedance ukončení a impedance ukončení ji nahradí. Proces spočívá v rychlých změnách charakteristické impedance přenosových vedení.

Přenášené signály TDR

Reflektometry v časové doméně používají různé druhy signálů jako dopadající signály. Některé vysílače používají pulzní signály. Některé z nich používají signály rychlého časového kroku náběhu. Některé z nich také používají impulsní funkce signálů.

TDR využívající pulzní signály vysílají puls kabelem. Jejich pevnost závisí na šířce pulzu, který vyslali. Proto jsou upřednostňovány úzké pulzní signály. Existuje však nedostatek pulzů s malou šířkou, protože mají vysoké frekvence. Vysokofrekvenční signály se uvnitř velkých kabelů zkreslují.

Odražené signály TDR

Vlny odražené od impedance zátěže nebo v důsledku impedance diskontinuity jsou obvykle podobné dopadajícím vlnám ve svých tvarech. Přesto se velikost a další vlastnosti mění. Pokud dojde k nějaké změně impedance zátěže, odražená vlna provede přesnou změnu svých parametrů, aby indikovala změny. Například pokud se impedance zátěže zvýší o krok, bude mít odražená vlna také zvýšený stupeň.

Tato vlastnost odražené vlny najde aplikace v mnoha polích pro reflektometr časové domény. TDR se používají k zajištění charakteristických impedancí kabelu, dalších parametrů impedance, bez nesouladu konektorů nebo spojů.

Reflektometr časové domény
Přenos signálu a odraz od diskontinuity zátěže, Image Credit: Oleg AlexandrovČástečná propustnost, označeno jako public domain, více podrobností o Wikimedia Commons

Aplikace Time Domain Reflector

Reflektory časové domény se používají hlavně pro účely testování velmi dlouhých kabelů. Pokud dojde k poruše u velmi dlouhých kabelů, je prakticky nemožné lokalizovat poruchu po vykopání kilometrů dlouhého kabelu. Tehdy vstoupí do činnosti reflektometr TD. Reflektometr v časové oblasti je schopen měřit odpory na konektorech a dokáže detekovat (detekovat) chyby způsobem před katastrofickými poruchami.

TDR také nacházejí aplikace v komunikačních linkách, protože mohou zachytit každou minutovou změnu impedance linky v důsledku zavedení jakéhokoli odbočky nebo spoje.

Zařízení s reflektometrem v časové oblasti jsou pro PCB zásadní. Desky plošných spojů určené pro vysoké frekvence potřebují pro svoji analýzu chyb TDR. Níže jsou uvedeny některé z hlavních aplikací.

> Analýza polovodičových zařízení

TDR jsou užitečné pro lokalizaci defektů v polovodičovém balíčku. Pomocí vlastnosti doménové reflektometrie poskytuje TDR značky pro každou vodivou stopu. Je výhodné zjistit přesnou polohu otvoru a šortky.

> Měření hladiny pomocí TDR

Jak již bylo zmíněno dříve, TDR jsou užitečná a nezbytná zařízení pro zjišťování a lokalizaci chyb u dlouhých drátů. Pokročilejší zařízení - zařízení pro měření hladiny na základě TDR může zjistit hladinu kapaliny pomocí této starodávné a základní vlastnosti.

Pro účely měření zařízení odesílá signál přes kabel nebo vlnovod. Část signálu se odrazí po dopadu signálu nebo zasáhne cílový povrch média. Nyní zařízení vypočítá periodu výpočtem rozdílu mezi dobou odeslání a dobou přijetí odražené vlny. Období nyní pomáhá určit hladinu tekutiny. Protože zařízení měří hladinu kapaliny, proto se nazývá zařízení pro měření hladiny.

Interní senzory zařízení zpracovávají analyzovaný výstup pomocí analogových signálů. Existují ale také určité potíže, zatímco šíření signálu se mění podle permitivity média. Obsah vlhkosti také velmi mění šíření.

> Aplikace TDR v geotechnickém inženýrství

TDR jsou rozsáhle zapojeny do oblasti geotechnického inženýrství. Používají se k pozorování pohybů svahů pomocí různých nástrojů, jako jsou dálniční řezy, kolejová lože a povrchové doly.

TDR se také používají ke sledování stability. V procesu pozorování je kabel umístěn blízko příslušné oblasti. Jakýkoli nesoulad izolátorů mezi vodiči ovlivňuje elektrickou impedanci koaxiálního kabelu. Koaxiální kabel obklopuje vázaná kniha. Pomáhá interpretovat pohyb Země rychlým zkreslením kabelu. Deformace způsobí špičku na monitoru reflektometrického zařízení. V dnešní době dělají techniky zpracování signálu stejnou práci efektivněji.

> Stanovení vlhkosti půdy

Reflektometry v časové oblasti se používají ke stanovení úrovně vlhkosti půdy. Proces měření je poměrně jednoduchý. TDR je umístěn uvnitř různých půdních vrstev, a poté je zaznamenán počáteční čas srážení a čas, kdy se zvýšila půdní vlhkost. TDR jsou užitečné pro měření rychlosti infiltrace vody.

> Aplikace v zemědělském inženýrství

Jak již bylo zmíněno dříve, TDR mohou měřit obsah půdy. Je to prospěšné a zásadní pro studium zemědělského inženýrství a vědy. Výzkumy a pokročilé studie učinily reflektometry v časové oblasti technicky pokročilejšími pro měření obsahu vlhkosti v půdě a obilí, potravinách a sedimentech. Primární stavební blok však zůstal stejný. TDR jsou velmi známé díky své přesnosti měření.

> Aplikace v údržbě letectví

Vlastnost reflektometrů našla uplatnění v údržbě leteckých rozvodů. Specifičtější vlastností je „Reflectometry časové oblasti šíření spektra“, která se používá k lokalizaci poruchy a preventivní údržbě. Existují dva hlavní důvody používání nemovitosti. Prvním z nich je přesnost měření, protože zařízení poskytuje přesná měření. Druhým z nich je schopnost TDR lokalizovat defekty v širokém rozsahu, který je příliš živý.

Některé další typy reflektometrů v časové doméně

Reflektometr časové domény
Reflektometr s optickou časovou doménou, obrázek podle:
"Optický reflektometr v časové oblasti“(CC BY-NC-SA 2.0) od sjeemz

Reflektometry v časové doméně se časem upravují a vylepšují. Optický reflektometr v časové doméně je jedním z pokročilých typů TDR. Jedná se o ekvivalentní zařízení pro optické vlákno. K dispozici je také zařízení jako Time Domain Transmissometry, které analyzuje přenosy optických vláken. Další dvě varianty jsou: „Spread Spectrum Time Domain Reflectometry (SSTDR)“ a „Coherent Time Domain Reflectometry (COTDR)“.