26
1 Основы Основы рефлектометрии рефлектометрии Dynatel TM Systems Enter On Off ISDN 8 7 dB Auto 0 9 6 5 V 1 mA 2 4 3 S/N: 19970007 c 1997 3M Ver 1.01 USA On Off Setup Help Welcome Dynatel 965DSP TM Subscriber Loop Analyzer/TDR Dynatel 965DSP TM RUS-Edition prepared by: Sergey V. Popov Senior Sales Representative 3M Telecom 3M Russia Novosibirsk, Russia. 2004.

Основы рефлектометрии.pdf

  • Upload
    -

  • View
    50

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Основы рефлектометрии.pdf

1

ОсновыОсновы рефлектометриирефлектометрии

DynatelTM Systems

Enter

OnOff

ISDN87

dB Auto0

9

65

V1

mA2

4

3

S/N: 19970007c 1997 3MVer 1.01USA

OnOff

Setup Help

WelcomeDynatel 965DSPTM

Subscriber Loop Analyzer/TDR

Dynatel 965DSPTM

RUS-Edition prepared by:Sergey V. PopovSenior Sales Representative3M Telecom3M Russia Novosibirsk, Russia. 2004.

Page 2: Основы рефлектометрии.pdf

2

Элементы сопротивления цепи

Импеданс существует в цепях переменного и постоянного пульсирующего тока, где значение силы тока есть величина изменяющаяся.

Когда переменный или пульсирующий постоянный ток протекает через жилы А и В телефонной пары, линия генерирует три основные электрические реакции:

1. Сопротивление (R) – реакция проводников (медь, золото, алюминий, т.д.) препятствующая протеканию электрического тока (AC или DC). Сопротивление (R) выражается в Омах и остается неизменным относительно увеличения или уменьшения частоты переменного тока.

Пример: Предположим, что Сопротивление (R) проводника на частоте 60Гц переменного тока – 100 Ом. Если частоту увеличить до 120 Гц или уменьшить до 30Гц, Сопротивление (R) останется неизменным -100 Ом.

2. Реактивная индуктивность (XL) – реакция индуктивности (катушки) или витой пары, препятствующая протеканию переменного тока. Так как (XL) – величина препятствующая протеканию переменного тока, аналогично Сопротивлению (R), то она также выражается в Омах. Величина увеличивается с увеличением частоты и уменьшается с уменьшением частоты (прямая зависимость).

Пример: предположим, что Реактивная индуктивность (XL) катушки на частоте 60Гц - 100 Ом . Если частоту увеличить до 120 Гц, то XL также увеличится до значения большего, чем 100 Ом. Если частоту уменьшить до 30 Гц, то XL уменьшится до значения, меньшего чем 100 Ом.

3. Реактивная емкость (XC) – реакция емкости, препятствующая протеканию переменного тока. (XC)как и (XL) и (R) также выражается в Омах. Величина (XC) в точности противоположна Реактивной индуктивности (XL). Значение величины XC в Омах уменьшается с увеличением частоты и увеличивается со снижением частоты ( обратная зависимость).

Пример: Предположим, что Реактивная емкость (XC) конденсатора на частоте 60Гц - 100 Ом. Если частота возрастет до 120Гц, XC уменьшится до значения, меньшего чем 100 Ом и если частота снизится до 30 Гц, XC увеличится до значения большего, чем 100 Ом.

Page 3: Основы рефлектометрии.pdf

3

Характеристическое сопротивление линии передачи

- это комбинация реакций элементов: Сопротивление ( R ), Реактивная индуктивность ( XL ) и Реактивная емкость ( XC ) относительно переменного тока, протекающего в цепи.

Для телефонной линии, R + XL + XC (Характеристическое сопротивление) = 600 Ом.

AC

Source

Impedance 1 Impedance 2 Impedance 3

жила[A]

жила[Б]

R XL

XC

R XL

R XL

XC

R XL

R XL

XC

R XL

600 Ом 600 Ом 600 Ом

Page 4: Основы рефлектометрии.pdf

4

- устройство, использующее технологию RADAR (RAdio Detecting And Ranging) для локализации повреждений в телефонном кабеле связи.

Рефлектометр чувствителен к “изменениям”Характеристического сопротивления телефонной линии.

Повреждения кабеля влияют на характеристическое сопротивление телефонной линии и являются причиной его“изменений”.

Стандарты Характеристического сопротивления, используемые в телефонных цепях:

600 Ом – для сигналов тональной частоты (POTS)

135 Ом – для широкополосных сервисов как ISDN, T1, E1, etc., and most xDSLs.

100 Ом - для ADSL

Что такое рефлектометр?

Page 5: Основы рефлектометрии.pdf

5

Рефлектометр посылает электрический импульс, который распространяется по телефонной паре с определенной скоростью, которую обычно называют Vp(Скорость распространения).

При Vp 1.0 = 180,000 миль в секунду (Скорость света в вакууме)

Типовые значения Vp для медного телефонного кабеля изменяются от 0.63 до0.72

Скорость импульса (Vp) обычно определяется типом или размеромпроводников (ex: 28AWG to 19AWG) и типом изоляции пары (ex: Plastic/Air, Plastic/Jelly, Paper/Pulp, etc.)

По мере распространения импульса к дальнему концу линии, любые“изменения” в характеристическом сопротивлении линии (увеличение или уменьшение), которые встречаются на пути, создают “отражения”, также называемые “событиями” на рефлектограмме. Отражения могут быть положительными (восходящими над осевой линией) обычно называемые “ПИК”или отрицательными (провалы под осевой линией) обычно называемые “Яма или впадина”.

Если Vp в телефонном кабеле известна, рефлектометр может измерить расстояние до события используя математический расчет, основанный на времени распространения с момента старта импульса, достижения им события и возвращения его к рефлектометру.

Как работает рефлектометр?

Page 6: Основы рефлектометрии.pdf

6

Анализ рефлектограммы

Рефлектограмма показывает два “отражения или события”. Первое событие –изменение импеданса линии (0 до 600 Ом) – скачок на месте подключения тестовых проводов к тестируемой паре.

Далее импульс распространяется по паре, импеданс стабилен (600 Ом) в пределах распространения импульса до дальнего конца. Заметим, что когда значение импеданса линии остается стабильным, рефлектограмма также остается ровной.

Второе событие на конце пары – снова результат изменения импеданса линии.Здесь очевиден скачок импеданса от 600 Ом до бесконечности (холостой ход на дальнем конце).

Рефлектограмма на «хорошей» паре

Начало пары

Курсор

Конец пары

Концевое отражение

жила[А]

жила[Б]

Красный

Черн

3M965DSP

Стартовый импульс

РябьОсевая линия

Старт

600 Oм 600 Oм Бесконечность

0 Oм

Page 7: Основы рефлектометрии.pdf

7

Правила рефлектометрии

Правило 1:

Если импеданс линии возрастает или повышен на протяжении события, то отражение является положительным и являет собой “ПИК” .

Если импеданс уменьшается или понижен на протяжении события, тоотражение является отрицательным и являет собой “Яму”.

Импеданс #1 (0 Oм) Impedance #2

(600 Ом)Impedance #3

(700 Oм)Impedance #4

(600 Oм)Impedance #5

(Бесконечность)

Курсор

Конец пары

Пик

3M965DSP

Стартовый импульс

Осевая линия

Старт

Жила[А]

Жила[Б]

Красный

Черн.

XL

XL

R

R

XC

Яма

Пик

XL

XL

R

R

XC

XL

XL

R

R

XC

Page 8: Основы рефлектометрии.pdf

8

Правило 2:

Если распространение импульса “остановлено, ограничено или замедлено” на протяжении события,импеданс линии возрастает, что создает “Пик” нарефлектограмме.

Возможные причины увеличения импеданса линии:

Обрывы, Частичные обрывы, Катушки индуктивности, или другие причины, вызывающие уменьшение емкости пары, например Битость .

Impedance #1 (0 Ohm) Impedance #2

(600 Ohms)Impedance #3 (700 Ohms)

Impedance #4 (600 Ohms)

Impedance #5 (Бесконечность)

Частичный обрыв

Курсор

Конец пары

Конечное отражение

3M965DSP

РябьОсевая линия

Старт

ПИК

Правила рефлектометрии

КрасныйЖила[А]

Черн.

Жила[Б]

Page 9: Основы рефлектометрии.pdf

9

Impedance #1 (0 Ohm) Impedance #2

(600 Ohms)Impedance #3 (85.71 Ohms)

Impedance #4 (600 Ohms)

Impedance #5 (Infinity)

100

Курсор

Конец пары

Конечное отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

Правило 3: Если при распространении тока импульса существует “утечка или поглощение ” на протяжении события, то импеданс линии понижен, что порождает “Яму” на рефлектограмме.

Возможные причины понижения импеданса линии:

Короткое, земля, дефекты изоляции или другие причины ведущие кувеличению емкости пары, например параллельные отводы, встроенные конденсаторы, замокшие муфты или замокшие участки кабеля и исправленныебитости.

Яма

Правила рефлектометрии

КрасныйЖила[А]

Черн.

Жила[Б]

Page 10: Основы рефлектометрии.pdf

10

Правило 4:

Высота или глубина отражения (Пик или впадина) зависит от “величины” изменения импеданса линии и “ количества” энергии импульса в момент события.

Пр.: Если изменение импеданса линии велико, но недостаточно энергии импульса в момент события, отражение будет малой амплитуды.

В другом случае, при достаточном количестве энергии импульса в момент события, но малом изменении импеданса, полученное отражение так же будет малой амплитуды.

Как показано выше, имеется 100-омный частичный обрыв,но расположенный в двух различных местах на паре. Повреждение, расположенное ближе к прибору имеет более высокий пик по сравнению с повреждением, расположенным ближе к дальнему концу. Причиной этого является то, что энергия импульса уменьшается по мере распространения по паре и на первом событии она гораздо выше, чем на последующих.

100 Ом 100 Oм

Выше Ниже

Правила рефлектометрии

Page 11: Основы рефлектометрии.pdf

11

“Маскирование” означает, что когда имеется два или более событий на одной паре и первое из них наиболее ярко выражено, по отношению к последующим то отражение от первого события может скрывать (маскировать, затенять) остальные.

Иначе говоря, большая величина первого события снижает шансы обнаружения событий с меньшими величинами, находящихся за ним. Так же возможно, что последующие события могут выглядеть на рефлектограммеболее гладко, чем на самом деле.

1MОм

Курсор

Конец пары

Конечное отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

А

Б

Красный

Черный

Высокий пик Короткий

пик

100 Ом

Частичный обрыв(явный)

Частичный обрыв(менее выраженный)

Явление маскирования

Page 12: Основы рефлектометрии.pdf

12

Помните:1. Никогда не используйте рефлектометр, если вы не знаете, что ищете!

2. Рефлектометр максимально корректно оценивает только первое событие!

Page 13: Основы рефлектометрии.pdf

13

Образец рефлектограммы – полный обрыв одной жилы

Полный обрыв – вид повреждения, когда проводник полностью разорван. Протекание тока в этом месте невозможно.

Это явное повреждение, значительно увеличивающее импеданс. Поэтому отражение (Пик) имеет достаточно высокую амплитуду.

Курсор

Конец пары

Конечное отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

Полный обрыв

Пик

Page 14: Основы рефлектометрии.pdf

14

Образец рефлектограммы – частичный обрыв

Курсор

Конец пары

Конечное отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

Частичный обрыв

Пик

Частичный обрыв – неявно выраженный тип обрыва, который“ограничивает или уменьшает” протекание тока импульса по цепи.

Частичный обрыв так же увеличивает импеданс линии и поэтому создает “Пик” на рефлектограмме. Чем выше величина повреждения,тем выше амплитуда отражения и наоборот.

Page 15: Основы рефлектометрии.pdf

15

Образец рефлектограммы - Короткое

Курсор

Конец пары

Конечное отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

К.З. (100 Ом)

Яма

Короткое – тип повреждения, образующее “ток утечки или ток КЗ” и препятствующее распространению импульса в цепи.

Это снижение импеданса линии создает “Яму” на рефлектограмме. Чем ниже сопротивление КЗ, тем больше глубина отражения.

Page 16: Основы рефлектометрии.pdf

16

Образец рефлектограммы – Параллельный отвод

Курсор

Конец основной пары

Конец основной пары

3M965DSP

Осевая линия

C

Конец параллельного отводаПар

аллельны

й отвод

CC

C

Пик

Начало отвода

(Bridge-Tap)

Дополнительная емкость

Параллельный отвод являет собой дополнительную емкость для основного кабеля. Эта дополнительная емкость поглощает энергию импульса, что приводит к уменьшению импеданса линии. Получается “Яма”. На отводе импульс делится и далее два импульса распространяются к дальнему концу отвода и дальнему концу основной пары. Поэтому на конце рефлектограммы создаются два отражения (Пика), один пик обозначает конец отвода, другой – конец основной пары.

Примечание: Как показано выше, на рефлектограмме параллельный отвод выглядит как комбинация “Пика” и “Ямы”.

Яма

Page 17: Основы рефлектометрии.pdf

17

Образец рефлектограммы – Катушка индуктивности (Пупина)

Курсор

Конец пары

Концевое отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

Катушка индуктивности

Гладкий, округлый

(Пик)

Катушка индуктивности пропускает только токи тональной частоты 0,3-3,4 кГц. Любые другие частоты ниже 0,3 и выше 3,4 кГц блокируются. Импульс рефлектометра имеет значительно большую частоту и поэтому блокируется катушкой и по причине резкого увеличения импеданса в этом месте образуется высокий “Пик” .

Рефлектограмма с катушкой уникальна и поэтому отражение имеет гладкую и округлую вершину. Так же, из-за большой амплитуды отражения, создаваемого катушкой возможен эффект маскирования других повреждений, находящихся за катушкой.

Прим: Если катушка расположена очень близко к прибору, рефлектограмма может иметь двойной пик, как показано выше.

Двойной пик – когда катушка расположена слишком близко к прибору

Page 18: Основы рефлектометрии.pdf

18

Образец рефлектограммы - Битость

Курсор

Конец пары

Концевое отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

Пик

Битость[Б]

[Б]

[А]

[А]Нормальная емкость

Пониженная емкость

Битость понижает емкость пары, когда два проводника разделены (ошибочно). В результате увеличивается импеданс линии и на рефлектограмме виден «Пик» на месте битости.

C

C

Page 19: Основы рефлектометрии.pdf

19

Образец рефлектограммы – Исправленная битость

Курсор

Конец пары

Концевое отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

ЯмаПик

C C

C

Понижение емкости

Увеличение емкости

Нормальная емкость

“Исправленная битость” есть противоположность “Битости”. Она приводит емкость пары к нормальному значению (емкость увеличивается) в точке, где два проводника вновь сходятся. В результате уменьшается импеданс линии и мы видим на рефлектограмме «Яму».

“Исправленная битость” есть двойная битость и поэтому выглядит на рефлектограмме как два отражения, “Пик” и следующая за ним “Яма”.

Битость Исправленная битость

Page 20: Основы рефлектометрии.pdf

20

Образец рефлектограммы – замокшее соединение

Курсор

Конец пары

Конечное отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

Замокшее соединение

C CCC

Повышенная емкость

Яма

Меньшая емкость

Меньшая емкость

Замокшее соединение представляет собой дополнительную емкость в кабеле, которая вызывает небольшое уменьшение импеданса линии. В результате на рефлектограмме видна “Яма”.

После замокшего соединения следует сухой участок кабеля и емкость возвращается в первоначальное значение. Это вызывает еще одно изменение импеданса линии, в этот раз –увеличение, что создает на рефлектограмме “Пик”.

Поэтому “Замокшее соединение ” создает два отражения на рефлектограмме, “Яма”немедленно следующая за “Пиком”.

Пик

Page 21: Основы рефлектометрии.pdf

21

Образец рефлектограммы – замокшая секция кабеля

Курсор

Конец пары

Конечное отражение

3M965DSP

Осевая линияСтарт

Замокшая

секция Конец замокшей секции(Пик)

Начало замокшей секции(Dip)

C CCC

Увеличение емкости

Вода Низкая емкость

Низкая емкость

“Замокшая кабельная секция” создает рефлектограмму очень похожую на “замокшее соединение” . Главное отличие – в дистанции между “Ямой” и“Пиком” . It is much wider compared to that of a “wet splice”.

Page 22: Основы рефлектометрии.pdf

22

Параметры - 965DSP Ver 5.xx

Длина - 300 ft [ 91.44 m ] [5ns]

1000 ft [ 304.8 m ] [34ns]

3,000 ft [ 914.4 m ] [235ns]

10,000 ft [ 3048 m ] [1600ns]

30,000 ft [ 9,144 m ] [1600ns]

Увеличение - x1, x2, x4, x8, x16

Vp [ Скорость распространения]- 0.50 to 1.00

Gain - x1, x2, x4, x8, x16, x32, x64, x128

Длительность импульса - 5ns [5 ft - 1.524 m]

34ns [34 ft - 10.3632 m]

235ns [235 ft - 71.628 m ]

1600ns [1600 ft - 487.68 m]

Фильтр - In / Out

Page 23: Основы рефлектометрии.pdf

23

TDR Controls - 965DSP/SA

Длина - 100 ft [ 30.48 m ]

200 ft [ 60.96 m ]

500 ft [ 152.4 m ]

1,000 ft [ 304.8 m ]

2,000 ft [ 609.6 m ]

5,000 ft [ 1,524 m ]

10,000ft [ 3,048 m ]

20,000ft [ 6,096 m ]

30,000ft [ 9,144 m ]

Zoom - x1, x2, x4, x8, x16

Vp [ Скорость распространения] - 0.50 to 1.00

Gain - x1, x2, x4, x8, x16, x32, x64, x128

Длительность импульса - 5ns [5 ft - 1.524 m]

34ns [34 ft - 10.3632 m]

235ns [235 ft - 71.628 m ]

1600ns [1600 ft - 487.68 m]

Фильтр - In / Out

Page 24: Основы рефлектометрии.pdf

24

Зависимость макс. расстояния от d жилы

26 AWG [ 0.41 mm ] - 8,000 ft [ 2,438.4 m ]

24 AWG [ 0.51 mm ] - 11,000 ft [ 3,352.8 m ]

22 AWG [ 0.64 mm ] - 15,000 ft [ 4,572 m ]

19 AWG [ 0.91 mm ] - 30,000 ft [ 9,144 m ]

Page 25: Основы рефлектометрии.pdf

25

Длительность импульса & мертвая зона

5ns

[5ft или 1.52 м]

34ns

[34ft или 10.36 м]

235ns

[235ft или 71.62 м]

1600ns

[1600ft или 487.68 м]

Стартовый импульс Конечное

отражениеМертвая зона – область, где рефлектометр не в состоянии видеть повреждения из-за обратного воздействия стартового импульса.

Импульсы малой длительности обычно используются на малых длинах кабеля, а более широкие импульсы, соответственно на больших длинах кабелей связи.

[A]

[B]

3M965DSP

Page 26: Основы рефлектометрии.pdf

26

Скорость света в вакууме = 186,000 миль/с и эквивалентна Vp = 1.

Скорость импульса рефлектометра в медном кабеле много меньше и зависит от диаметра жилы и типа изоляции. Выражается в процентах от скорости света, так же как Vp от 1.

Insulation Gauge/Size Vp

Pic (Air Core) 19 AWG .912mm .72 (108 m/us) or (72% of 1)

22 AWG .643mm .68 (102 m/us) or (68% of 1)

24 AWG .511mm .67 (100 m/us) or (67% of 1)

26 AWG .404mm .66 (99 m/us) or ( 66% of 1)

Jelly-Filled 19 AWG .912mm .68 (102 m/us)

22 AWG .643mm .65 (97 m/us)

24 AWG .511mm .64 (96 m/us)

26 AWG .404mm .63 (94 m/us)

Pulp 22 AWG .643mm .69 (103 m/us)

24 AWG .511mm .68 (102 m/us)

26 AWG .404mm .67 (100 m/us)

Скорость распространения (Vp)

Таблица для медных кабелей связи