Устройство для измерения расстояния до места повреждения в кабеле

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ

» > 792177 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.з (22) Заявлено 250978 (21) 2666329/24-21 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 301280 Бюллетень М 48

Дата опубликования описания 301280

С 01 R 31/08

Государствеииый комитет

СССР

Ilo аеаам изобретеиий и открытий (53) УДК 6 2 1. 315 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.А. Долгирев, С.К. Куроедов, А.И. Мартяшин и Л.B. Орлова (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт

2 (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ

ДО МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В КАБЕЛЕ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть исйользовано для измерения расстояния до места повреждения н 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 сравнения,. формирователь 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 н извест5 ное устройство, содержащее источник опорного напряжения, блок сравнения, интегратор и входные клеммы, соединенные с соответствующими выводами поврежденных жил исследусмого 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 ко2О торого соединен с первой входной клеммой, и с выходом интегратора, вход которого соединен с первым входом элемента совпадения и с выходом триггера, первый нход которого сое25 динен с выходом блока сравнення,а второй вход триггера соединен с ныходом блока дифференцирования, вход которого соединен с входом амплитудного детектора и с выходом преобра3Q зователя "ток-напряжение", нход ко792177 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 б, амплитудный детектор

7, преобразователь "напряжение-частота" 8, элемент совпадения 9, блок цифровой индикации 10, двухполюсный элемент с релейной характеристикой

11 и входные клеммы 12 и 13. Исследуемый кабель обозначен цифрой 14.

Устройство работает следующим образом.

Соответствующие вЬ|воды поврежденных жил 15 и 16 исследуемого кабеля

14 соединяются с входными клеммами

12 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< = Uz + t, изменяющееся по линейному закойу, через входную клемму

12 подается в исследуемый кабель 14 (здесь - выходное U напряжение триггера 3, 7,и Д вЂ” †постоянн времени интегратора 4), а также на один из входов блока сравнения 2. Когда значение Li достигает значения напряжения UO, подаваемого на второй вход блока сравнения 2 с выхода источника опорного напряжения 1, выходной сигнал блока сравнения 2 подтвердит исходное состояние триггера 3 (значение Uoâûáèðàÿòñÿ равным пороговому напряжению двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11) . В этот момент времени to напряжение на полюсах двухполюсного элемента с релейной характеристикой.11 еще не достигло значения U и ток через него равен нулю.

При этом через сопротивления ах

Rit ó÷àñòêoB поврежденных жил 15 и

16 исследуемого кабеля 14 от входных: клемм 12 и 13 до места повреждения

17 и сопротивления утечки R>z в месте повреждения 17 исследуемого кабе. ля 14 течет ток I><, создаваемый напряжением.

Значение этого тока преобразуется в значение напряжения с помощью преобразователя ток-напряжение 5,выходное напряжение которого U и изменяется по линейному закону. Напряжение

U 0 и, следовательно, напряжение Un продолжают линейно нарастать до момента времени t4, когда напряжение на полюсах двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11 достигает напряжения переключения Uo. В этот момент t4 дифференциальное сопротивление двухполюсного элемента с релейной характеристикой 11 резко уменьшается и, следовательно, изменяется скорость нарастания тока в

20 исследуемом кабеле 14, а также скорость изменения напряжения U 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 U .

В момент с4 полярность выходного напряжения триггера 3 меняется,и выходное напряжение интегратора 4 линейно убывает до момента с равенства 0П напряжению 00- B момент по сигналу с выхода блока сравнения

2 триггер 3 устанавливается вновь в состояние — UT, полярность его выходного напряжения меняется, а напряжение на выходе интегратора 4 начинает вновь линейно нарастать.Когда напряжение на полюсах двухполюс4О ного элемента с релейной характеристикой 11 достигнет значения Uz, сигнал с выхода блока дифференцирования 6 переключит триггер 3 в состояние + UT, и описанный процесс повторится. При этом на выходе триггера

3 формируются импульсы, период следования которых пропорционален значению R>. Значение полупериода Т следования этих импульсов определяется из выражения (0«0„) = U ф т, (1) где 0 — максимальное значение выходного напряжения интегратора 4 в моменты t<, t> и т.д., откуда т - (0„„ -u,) Сн /u

Очевидно, что зйачение йх можно определить по отношению падения напряжения на нем к значению тока х„ в моменты t, t> и т.д. (значению макЩ симального тока в исследуемом кабеле 14) х(>n о) " к

Выходное напряжение преобразователя "ток-напряжение" 5 в эти момен7921"7 ты времени пропорционально значению I%4

v„=- „„Я =-Iv -ч ) R/Р„, где R — коэффициент преобразователя ток-напряжение" 5. Выходное напряжение последнего поступает на вход амплитудного детектора 7, а напряжение Оп на его выходе пропорционально максимальному значению UR, Напряжение с выхода амплитудного детектора 7 преобразуется в частоту fg c помощью преобразователя "напряжениечастота" 8, функция преобразования которого определяется как F>

K /0 д = K /КгОп„, где К4 — коэффициент преобразованйя преобразователя напряжение частота 8, К 2 — коэффициент преобразования амплитудного детектора 7.

На входы элемента совпадения 9 поступают сигналы с выходов тригге- Щ ра 3 и преобразователя напряжениечастота 8. Интервал времени Т заполняется импульсами, следующими с частотой f,ïðè этом коли ество импульсов М в блоке цифровой индикации 10 щ Ч„-V l „- „ „к, „ ,т.e.S =я ч,к lv„,-ч, к = крч„

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.

Формула изобретения

Устройство для измерения расстояния до места повреждения в кабеле, содержащее источник опорного напряжения, блок сравнения, интегратор и входные клеммы, соединенные с соответствующими выводами поврежденных жил исследуемого кабеля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерения, в него введены триггер, блок дифференцирования, преобразователь "токнапряжение", амплитудный детектор, преобразователь "напряжение-частота", элемент совпадения, блок цифровой индикации и двухполюсный элемент с релейной характеристикой, причем по" ложительный полюс источника опорного напряжения соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с первой входной клеммой и с выходом интегратора, вход которого соединен с первым входом элемента совпадения и с выходом триггера, первый вход которого соединен с выходом блока сравнения, а второй вход триггера соединен с выходом блока дифференцирования, вход которого соединен с входом амплитудного детектора и с выходом преобразователя "ток-напряжение", вход которого соединен с второй входной клеммой, отрицательные полюса источника 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.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кушнир В.M. и др. Измерения в технике связи. М., Связь, 1976, с. 389.

2. Авторское свидетельство СССР

9 602887, кл. G 01 R 31/08, 18.06.74 (прототип).