SU792177A1 - Устройство дл измерени рассто ни до места повреждени в кабеле - Google Patents

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения расстояния до места повреждения в кабельных линиях связи.

Известны устройства, содержащие амперметры, вольтметры и регулируемые источники напряжения [1J. Погрешностью известных устройств является необходимость проведения измерений с двух сторон кабельной линии, сложность и трудоемкость измерений и низкая точность определения места повреждения кабельной линии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения расстояния до места повреждения в кабеле, содержащее источник опорного напряжения, опорный резистор, коммутационный элемент, инвертор, интегратор, ключ, блок сравненияформирователь и входные клеммы, соединенные с соответствующими жилами исследуемого кабеля [2] . Однако отсутствует возможность определить места повреждения изоляции в однопроводных кабелях или кабелях со всеми поврежденными жилами.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерения.

Достигается это тем, что в извест5 ное устройство, содержащее источник опорного напряжения, блок сравнения, интегратор и входные клеммы, соединенные с соответствующими выводами поврежденных жил исследуемого кабе10 ля, введены триггер, блок дифференцирования, преобразователь токнапряжение, амплитудный детектор, преобразователь напряжение-частота, элемент совпадения, блок цифровой 15 индикации и двухполюсный элемент с релейной характеристикой, причем положительный полюс источника опорного напряжения соединен с первым входом блока сравнения, второй вход ко20 торого соединен с первой входной клеммой, и с выходом интегратора, вход которого соединен с первым входом элемента совпадения и с выходом триггера, первый вход которого сое25 динен с выходом блока сравнения,а второй вход триггера соединен с выходом блока дифференцирования,вход которого соединен с входом амплитудного детектора и с выходом преобра30 зователя ток-напряжение”, вход ко3 торого соединен с второй входной клеммой, отрицательные полюса источ-. ника опорного напряжения, блока дифференцирования и интегратора соединены с общей шиной, выход амплитудного детектора через преобразователь напряжение-частота соединен с вторым входом элемента совпадения, выход которого соединен, с входом блока цифровой индикации, а двухполюсный элемент с релейной характеристикой соединен с соответствующими выводами поврежденных жил исследуемого кабеля.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие.его работу .

Устройство содержит источник опорного напряжения 1, блок сравнения 2, триггер 3, интегратор 4, преобразователь ток-напряжение 5, блок дифференцирования 6, амплитудный детектор 7, преобразователь напряжение-частота 8, элемент совпадения 9, блок цифровой индикации 10, двухполюсный элемент с релейной характеристикой и входные клеммы 12 и 13. Исследуемый кабель обозначен цифрой 14.

Устройство работает следующим образом.

Соответствующие выводы поврежденных жил 15 и 16 исследуемого кабеля 14 соединяются с входными клеммами и 13 устройства.К противоположным выводам поврежденных жил 15, 16 исследуемого кабеля 14 подключается двухполюсный элемент с релейной характеристикой 11.

На вход интегратора 4 поступает сигнал с выхода триггера 3, который находится, например, в состоянии,соответствующем отрицательному значению выходного напряжения триггера 3. Выходное напряжение интегратора 4 U _n = U-r-^t, изменяющееся по линейному закону, через входную клемму 12 подается в исследуемый кабель 14 (здесь - выходное и_т напряжение триггера 3,ΐ_π ^_ постоянная времени интегратора 4), а также на один из входов блока сравнения 2. Когда значение U_и достигает значения напряжения U_o, подаваемого на второй вход блока сравнения 2 с выхода источника опорного напряжения 1, выходной сигнал блока сравнения 2 подтвердит исходное состояние триггера 3 (значение и_овыбирается равным пороговому напряжению двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11). В этот момент времени t₀ напряжение на полюсах двухполюсного элемента с релейной характеристикой -11 еще не достигло значения 1)₀ и ток через него равен нулю.

При этом через сопротивления R_x, йх^участков поврежденных жил 15 и исследуемого кабеля 14 от входных;

клемм 12 и 13 до места повреждения и сопротивления утечки R_yT в месте повреждения 17 исследуемого кабеля 14 течет ток i _х , создаваемый напряжением.

Значение этого тока преобразуется в значение напряжения с помощью преобразователя ток-напряжение 5,выходное напряжение которого U_п изменяется по линейному закону. Напряжение UU и, следовательно, напряжение U_n продолжают линейно нарастать до момента времени ц, когда напряжение на полюсах двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11 достигает напряжения переключения U_o. В этот момент t дифференциальное сопротивление двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11 резко уменьшается и, следовательно, изменяется скорость нарастания тока в исследуемом кабеле 14, а также скорость изменения напряжения U_n на выходе преобразователя „ток-напряжение 5 (пунктирная линия на фиг. 2,б).При этом на выходе блока дифференцирования б появится импульс U^, переключающий триггер 3 в состояние, которое соответствует положительному значению Uy.

В момент ц полярность выходного напряжения триггера 3 меняется,и выходное напряжение интегратора 4 линейно убывает до момента t£ равенства U_n напряжению U_o. В момент t£ по сигналу с выхода блока сравнения триггер 3 устанавливается вновь в состояние - Uy, полярность его выходного напряжения меняется, а напряжение на выходе интегратора 4 начинает вновь линейно нарастать.Когда напряжение на полюсах двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11 достигнет значения U_o, сигнал с выхода блока дифференцирования 6 переключит триггер 3 в состояние + Uy, и описанный процесс повторится. При этом на выходе триггера формируются импульсы, период следования которых пропорционален значению R_x· Значение полупериода Т следования этих импульсов определяется из выражения (u„_d-u₀) = и_т4 т, (1) где U_n<- максимальное значение выходного напряжения интегратора 4 в моменты , to, и т.д., откуда

Т = (% -U_o) Си /U_T.

Очевидно, что значение R* можно определить по отношению падения напряжения на нем к значению тока в моменты t<, t₃ и т.д. (значению максимального тока в исследуемом кабеле 14)

Выходное напряжение преобразователя ток-напряжение 5 в эти момен5 ты времени пропорционально значению i_Xx

V„₍-<_MB = -lV_nZV_o)R/R_x;

где R - коэффициент преобразователя 'ток-напряжение5. Выходное напряже- j ние последнего поступает на вход амплитудного детектора 7, а напряжение Uи на его выходе пропорционально максимальному значению U_n. Напряжение с выхода амплитудного детекто- jq ра 7 преобразуется в частоту fj с помощью преобразователя напряжениечастота 8, функция преобразования которого определяется как f_x = = К₄/Ндд = К^/К_ги_п^, где К^- коэффициент преобразования преобразователя *5 напряжение частота 8, Kg ~ коэффициент преобразования амплитудного детектора 7 .

На входы элемента совпадения 9 поступают сигналы с выходов тригге- 20 ра 3 и преобразователя напряжениечастота 3. Интервал времени Т запол няется импульсами, следующими с частотой ίχ,πρκ этом количество импульсов N в блоке цифровой индикации 10 ,τ.β.Ν = R_X

Если значение R соответствует значению километрического сопротивления 30 жилы, исследуемого кабеля 14, то значение N пропорционально расстоянию до места повреждения.

Устройство позволяет измерять с высокой точностью расстояние до мес- 35 та повреждения при повреждении всех жил кабеля, а также при повреждении однопроводного кабеля.

Claims (2)

1. торого соединен с второй входной кламмой, отрицательные полюса источника опорного напр жени , блока дифференцировани  и интегратора соединены с общей шиной, выход амплитудного детектора через преобразователь напр жение-частота соединен с вторым входом элемента совпадени , выход которого соединен, с входом бло ка цифровой индикации, а двухполюсны элемент с релейной характеристикой соединен с соответствующими выводами поврежденных жил исследуемого кабел . На фиг. 1 приведена функциональна схема устройства; на фиг. 2 - времен ные диаграммы, по сн ющие.его работу . Устройство содержит источник опор ного напр жени  1, блок сравнени  2, триггер 3, интегратор 4, преобразова тель ток-напр жение 5, блок дифференцировани  6, амплитудный детектор 7, преобразователь напр жение-часто та 8, элемент совпадени  9, блок цифровой индикации 10, двухполюсный элемент с релейной характеристикой 11и входные клеммы 12 и 13. Исследуемый кабель обозначен цифрой 14. Устройство работает следующим образом . Соответствующие вЬшоды поврежденных жил 15 и 16 исследуемого кабел  14 соедин ютс  с входными клеммами 12и 13 устройства.К противоположным выводам поврежденных жил 15, 16 исследуемого кабел  14 подключаетс  двухполюсный элемент с релейной характеристикой 11. На вход интегратора 4 поступает сигнал с выхода триггера 3, который находитс , например, в состо нии,соответствующем отрицательному значению выходного напр жени  триггера 3 Выходное напр жение интегратора 4 Uj U- -:p-t, измен кндеес  по линейному закону, через входную клемму 12 подаетс  в исследуемый кабель 14 (здесь - выходное U-,- напр жение триггера 3,(1п посто нна  времени интегратора 4), а также на один из входов блока сравнени  2. Когда значение J достигает значени  напр жени  UQ, подаваемого на второй вход блока сравнени  2 с выхода источника опорного напр жени  1, выходной сигнал блока сравнени  2 подтвердит ис ходное состо ние триггера 3 (значение идвыбираетс  равным пороговому напр жению двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11). В это момент времени IQ напр жение на полюсах двухполюсного элемента с реле ной характеристикой-11 еще не дости ло значени . Up и ток через него равен нулю. При этом через сопротивлени  R, RX участков поврежденных жил 15 и 16 исследуемого кабел  14 от входны клемм 12 и 13 до места повреждени  17 и сопротивлени  утечки R-y в месте повреждени  17 исследуемого кабел  14 течет ток iу, создаваемый напр жением . Значение этого тока преобразуетс  в значение напр жени  с помощью преобразовател  ток-напр жение 5,выходное напр жение которого УП измен етс  по линейному закону. Напр жение Up и, следовательно, напр жение УП продолжают линейно нарастать до момента времени t, когда напр жение на полюсах двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11 достигает напр жени  переключени  Од. В этот момент t дифференциальное сопротивление двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11 резко уменьшаетс  и, следовательно, измен етс  скорость нарастани  тока в исследуемом кабеле 14, а также скорость изменени  напр жени  Uf на выходе преобразовател  „ток-напр жение 5 (пунктирна  лини  на фиг. 2,б).При этом на выходе блока дифференцировани  б по витс  импульс Уд, переключающий триггер 3 в состо ние, которое соответствует положительному значению U-J-. В момент t;| пол рность выходного напр жени  триггера 3 мен етс ,и выходное напр жение интегратора 4 линейно убывает до момента t2 равенства УП напр жению UQ. В момент t2 по сигналу с выхода блока сравнени  2триггер 3 устанавливаетс  вновь в состо ние - У-|-, пол рность его выходного напр жени  мен етс , а напр жение на выходе интегратора 4 начинает вновь линейно нарастать.Когда напр жение на полюсах двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11 достигнет значени  и, сигнал с выхода блока дифференцировани  6 переключит триггер 3 в состо ние + UY и описанный процесс повторитс . При этом на выходе триггера 3формируютс  импульсы, период следовани  которых пропорционален значению K.f. Значение полупериода Т следовани  этих импульсов определ етс  из выражени  ( и„,-ио) , где и - максимальное значение выходного напр жени  интегратора 4 в моменты t, t и т.д., откуда Т - () « /UTОчевидно , что значение RX можно определить по отношению падени  напр жени  на нем к значению тока i . в моменты t, t и т.д. (значению максимального тока в исследуемом кабеле 14) RK ). (г Выходное напр жение преобразоваты времени пропорцирнально значе V,-4,R--4V,-YJR/R,, где R - коэффициент преобразовател  VoK-напр жение 5. Выходное напр жение последнего поступает на вход амплитудного детектора 7, а напр жение Uf) на его выходе пропорционально максимальному значению Up. Напр жение с выхода амплитудного детектора 7 преобразуетс  в частоту fx с помощью преобразовател  напр жениечастота 8, функци  преобразовани  которого определ етс  как f; ( коэффициент преобразовани  преобразовател  напр жение частота 8, К. 2 коэффициент преобразовани  амплитудного детектора 7 . На входы элемента совпадени  9 поступают сигналы с выходов триггера 3 и преобразовател  напр жениечастота S. Интервал времени Т заполн етс  импульсами, следующими с частотой f)(,пpи этом количество импульсов N в блоке цифровой индикации 10 ,. т пч-УоПп-К.Ях Ь Y.. .RV Если значение R соответствует значе нию километрического сопротивлени  жилы, исследуемого кабел  14, то зн чение N пропорционально рассто нию Х до места повреждени . Устройство позвол ет измер ть с высокой точностью рассто ние до мес та повреждени  при повреждении всех жил кабел , а также при повреждении однопроводного кабел . Формула изобретени  Устройство дл  измерени  рассто ни  до места повреждени  в кабеле, содержсццее источник опорного напр жени , блок сравнени , интегратор и входные клеммы, соединенные с соответствующими выводами поврежденных жил исслёдуемого кабел , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повьлиени  точности измерени , в него введены триггер, блок дифференцировани , преобразователь токнапр жение , амплитудный детектор, преобразователь напр жение-частота элемент совпадени , блок цифровой индикации и двухполюсный элемент с релейной характеристикой, причем по ложительный полюс источника опорного напр жени  соединен с первым входом блока сравнени , второй вход которого соединен с первой входной и с выходом интегратора,вход которого соединен с первым входом элемента совпадени  и с выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом блока сравнени , а второй вход триггера соединен с выходом блока дифференцировани ,вход которого соединен с входом амплитудного детектора и с выходом преобразовател  ток-напр жение, вход которого соединен с второй входной клеммой, отрицательные полюса источника опорного напр жени , блока дифференцировани  и интегратора, соединены с общей шиной, выход амплитудного детектора через преобразователь напр жение-частота соединен с вторым входом элемента совпадени , выход которого соединен с входом блока цифровой индикации, а двухполюсный элемент с релейной характеристикой соединен с соответствующими выводами поврежденных жил исследуемого кабел . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Кушнир В.М. и др. Измерени  в технике св зи. М., Св зь, 1976, с. 389.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 602887, кл. G 01 R 31/08, 18.06.74 (прототип).