Heijastin
Aikatason heijastusmittarilla tai TDR ( Time Domain Heijastusmittari Englanti) on mittauslaite elektroniikka käytetään kuvaamaan ja paikantaa vikoja kaapelit metallia ( kierretty pari , koaksiaalikaapeli , jne.) Ja, alalla optiikka , optiset kuidut . Sitä voidaan käyttää myös epäjatkuvuuksien löytämiseen liittimestä , piirilevystä (PCB) tai mistä tahansa sähköisestä piiristä . Sitä käytetään myös tasoristeykseen lähestyvän junan nopeuden laskemiseen, jotta vältetään sen liian pitkä sulkeutuminen, jos juna on suhteellisen hidas. Vastaava optisen kuidun laite on optinen ajanheijastusmittari .
Kuvaus
Aika-alueen reflektometri lähettää pulssin , jonka johdin nousee hyvin nopeasti. Impedanssilla sovitetun linjan tapauksessa lähetetty pulssi absorboituu täysin linjan lopussa eikä mikään signaali heijastu takaisin ajan reflektometriin. Impedanssin epäjatkuvuus aiheuttaa osan häiriösignaalin palauttamisesta lähteelle. Se on samanlainen kuin tutka .
Impedanssin kasvu luo heijastuksen, joka vahvistaa alkuperäistä impulssia, kun taas lasku luo heijastuksen, joka vastustaa alkuperäistä impulssia.
Tuloksena oleva heijastunut pulssi mitataan aika-alueen reflektometrin tulosta / lähdöstä ja näytetään tai piirretään ajan funktiona, ja koska signaalin etenemisnopeus on suhteellisen vakio tietylle materiaalille, sen voidaan nähdä funktiona pituuden pituudesta. kaapeli.
Tämän herkkyyden vuoksi impedanssin vaihteluille voidaan käyttää aikatason reflektometriä kaapelin impedanssiominaisuuksien, jatkosten ja liittimien sijaintien, niihin liittyvien häviöiden ja kaapelin pituuden arvioimiseksi.
Selitys
Tarkastellaan tapausta, jossa kaapelin pää on oikosulussa (eli päätetty 0 ohmin impedanssilla ). Kun pulssi nousee, laukaisupisteen jännite "nousee" hetkessä annettuun arvoon ja rytmi alkaa levitä kaapelia pitkin oikosulkuun. Kun pulssi saavuttaa oikosulun, energiaa ei absorboida. Sen sijaan käänteinen pulssi heijastuu ja palaa oikosulusta lähteeseen. Vasta kun tämä epäsuotuisa heijastus saavutti lopulta laukaisupisteen, jännite siinä laukaisupisteessä yhtäkkiä putoaa nollaan, mikä osoittaa, että kaapelin päässä on oikosulku. Toisin sanoen TDR: llä ei ollut mitään viitteitä siitä, että sillä olisi kaapelin päässä oleva shuntti , ennen kuin sen säteilevä pulssi oli kulkenut kaapelia pitkin valon nopeudella ja kaiku palasi samalle nopeudelle. Vasta tämän edestakaisen matkan jälkeen shuntti voidaan havaita TDR: llä (olettaen, että tiedetään signaalin etenemisnopeus kyseisessä testattavassa kaapelissa, niin tällä tavalla voidaan mitata etäisyys oikosulkuun).
Samanlainen vaikutus tapahtuu, jos kaapelin pää on avoin piiri (päättyy ääretön impedanssi). Tässä tapauksessa heijastus heijastuu kuitenkin identtisesti alkuperäisen pulssin kanssa ja lisää sitä sen sijaan, että peruuttaisi sen. Sitten edestakaisen matkan jälkeen RDT: n jännite hyppää yhtäkkiä kaksinkertaiseksi alun perin sovelletusta jännitteestä.
Huomaa, että kaapelin päähän sovellettu teoreettinen ihanteellinen pääte absorboi impulssin täysin aiheuttamatta heijastuksia. Tässä tapauksessa on mahdotonta määrittää kaapelin todellista pituutta. Onneksi täydelliset lopput ovat hyvin harvinaisia, ja vaatimaton kokoinen ajatus syntyy melkein aina.
Heijastuksen suuruutta kutsutaan "heijastuskertoimeksi ρ". Tämä kerroin on välillä +1 (avoin piiri) ja -1 (oikosulku). Nolla-arvo tarkoittaa, että heijastusta ei ole. Heijastuskerroin lasketaan seuraavasti:
missä Zo määritellään siirtovälineen ominaisimpedanssiksi ja Zt on linjan toisessa päässä olevan päätelaitteen impedanssi
Kaikkia keskeytyksiä voidaan pitää lopetusimpedansseina ja korvata Zt. Tämä sisältää äkilliset muutokset ominaisimpedanssissa. Esimerkiksi painetulla piirillä raidan leveys, joka on kaksinkertaistettu puoleensa, muodostaisi epäjatkuvuuden. Osa energiasta heijastuu takaisin lähteeseen, loput energiasta välitetään. Tätä kutsutaan myös "levittämiskeskukseksi".
Käyttää
Kaapelitesti
Heijastimia käytetään erittäin pitkien kaapeleiden testaamiseen paikan päällä, kun kilometrin pituista kaapelia ei voida kaivaa tai irrottaa. Ne ovat välttämättömiä tietoliikennelinjojen ennaltaehkäisevälle hoidolle, koska ne voivat paljastaa liittimien lisääntyvän vastustason korroosion kautta, kasvavan eristehäviön kosteuden imeytymisen aiheuttaman hajoamisen kautta kauan ennen katastrofaalisen vian tapahtumista. RDT: n käyttö voi havaita ongelman muutaman senttimetrin sisällä.