Laiko domeno reflektorius ( TDR ) yra elektroninė priemonė, naudojanti laiko matavimo reflektometriją , apibūdinant ir nustatant gedimus metaliniuose kabeliuose (pvz., Vytos poros laidininkas arba koaksialinis kabelis ). [1] Jis taip pat gali būti naudojamas sutrikimų nustatymui jungtyse, spausdintinėse plokštėse ar bet kokiuose kitu būdu. Lygiavertė optinių skaidulų įranga yra optinis laiko domeno reflektometras .
apibūdinimas
TDR matuoja atspindžius palei laidininką. Tam, kad būtų galima išmatuoti šiuos atspindžius, TDR perduos incidento signalą ant laidininko ir klausys jo atspindžių . Jei laidininkas turi vienodą varžą ir tinkamai nutraukiamas , tada nebus jokių atspindžių, o likusio incidento signalas tolimiausiu atveju bus sugertas nutraukiant. Vietoj to, jei yra varžų variacijos, kai kurie incidento signalai bus atstatomi atgal į šaltinį. TDR yra iš esmės panašus į radarą .
Atspindys
Paprastai atspindžiai bus tokios pačios kaip ir incidento signalas, tačiau jų ženklas ir dydis priklauso nuo pasipriešinimo lygio pokyčių. Jei impedansas didinamas laipsniškai, atspindys turės tokį patį ženklą kaip ir incidento signalas; jei impedansas laipsniškai mažės, refleksija turės priešingą ženklą. Atspindžio mastas priklauso ne tik nuo impedanso pokyčio dydžio, bet ir nuo laidininko praradimo.
Atspindžiai matuojami TDR išėjimo / įėjimo metu ir rodomi ar išdėstomi kaip laiko funkcija. Be to, ekranas gali būti skaitomas kaip kabelio ilgio funkcija, nes signalo sklaidos greitis tam tikroje perdavimo terpėje yra beveik pastovi.
Atsižvelgiant į jautrumą impedanso kitimams, TDR gali būti naudojamas patikrinti kabelinės varžos charakteristikas, sujungimo ir jungties vietas bei susijusius nuostolius ir įvertinti kabelio ilgį.
Incidento signalas
TDR naudoja skirtingus incidentų signalus. Kai kurie TDR per laidą perduoda impulsą ; tokių instrumentų dažnis yra impulsų plotis. Siaurieji impulsai gali būti geros skiriamosios gebos, tačiau jie turi aukšto dažnio signalo komponentus, kurie yra susilpninti ilguose kabeliuose. Pulso forma dažnai yra pusės ciklo sinusoidė. [2] Ilgesniam kabeliui naudojami didesni impulsų pločiai.
Taip pat yra naudojami greiti pakilimo laiko etapai. Užuot ieškodamas viso impulso atspindžio, instrumentas yra susijęs su kylančiu kraštu, kuris gali būti labai greitas. [3] 1970-aisiais technologija TDR panaudojo etapus, kurių kilimo laikas siekė 25 ps. [4] [5] [6]
Dar kiti TDR perduoti kompleksinius signalus ir aptikti atspindžius koreliacijos metodais. Žr. Spinduliuotės spektro laiko domeno reflektometrą .
Naudojimas
Laiko domeno reflektoriai dažniausiai naudojami labai ilgiems kabeliams tęsiant vietoje, kai neįmanoma kasti arba pašalinti, kas gali būti kilometrų ilgio kabelis. Jie yra būtini telekomunikacijų linijų prevencinei priežiūrai , nes TDR gali aptikti atsparumą sąnarių ir jungtyse, kai jie sugadina , ir padidina izoliacijos nutekėjimą, nes jis sugeria ir sugerdo drėgmę, dar prieš tai neišvengiant katastrofiškų nesklandumų. Naudojant TDR, galima nubrėžti gedimą centimetrais.
TDR taip pat yra labai naudingos techninės priežiūros kovos priemonės , kurios padeda nustatyti laidinių čiaupų egzistavimą ir vietą . Nedidelis linijos varža, susidariusi įjungus čiaupą arba sujungimą, bus rodoma TDR ekrane, kai prijungta prie telefono linijos.
TDR įranga taip pat yra esminis šiuolaikinių aukšto dažnio spausdintinės plokštės su signalų pėdsakų, sukurtų siekiant paskirstyti perdavimo linijas, gedimų analizė . Stebėdami atspindžius, gali būti aptiktos bet kurios rutulinių tinklelių masyvo įtaisų neuždegstančios kaištelės . Trumpi apyvartiniai kaiščiai taip pat gali būti aptikti panašiai.
TDR principas naudojamas pramonėje, tokiose situacijose kaip ir integruotų grandinių paketų bandymai, skirti matuoti skysčio lygius. Pirmajame, laiko domeno reflektorius yra naudojamas izoliuoti nesėkmingas svetaines tuo pačiu. Pastarasis yra daugiausiai tik proceso pramonė.
Lygio matavimas
Į TDR pagrįstą lygmens matavimo įtaisą generuojamas impulsas, skleidžiantis ploną bangolaidį (vadinamą zondu), paprastai metalinį strypą arba plieninį kabelį. Kai šis impulsas trenkiasi matavimo laikmenos paviršiui, dalis impulso atspindi bangolaidžio atgal. Įrenginys nustato skysčio lygį, matuodamas laiko skirtumą tarp momento, kai impulsas buvo išsiųstas ir kai atspindėjimas grįžo. Jutikliai gali išvesti analizuojamą lygį kaip nuolatinį analoginį signalą arba perjungti išvesties signalus. TDR technologijoje impulsų greitis labiausiai priklauso nuo terpės, per kurią skleidžiamas impulsas, leidžiamumas, kuris labai skiriasi nuo drėgmės ir terpės temperatūros. Daugeliu atvejų šis poveikis gali būti ištaisytas be nereikalingų sunkumų. Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, verdančioje ir (arba) aukštoje temperatūroje, korekcija gali būti sudėtinga. Ypač sunku nustatyti putų (putplasčio) aukštį ir sugadintą skysčio lygį putojančioje / verdančioje terpėje.
Naudojamas tvirtinimo kabeliuose užtvankose
"CEA Technologies, Inc. Dam Safety Interest Group" (CEATI), elektros energijos organizacijų konsorciumas, taikė Spinduliuotės spektro laiko juostos reflektometriją, kad nustatytų galimus gedimus betono užtvankaus inkaro kabeliuose. Pagrindinė Time Domain refleksometrijos nauda, palyginti su kitais bandymo metodais, yra šių bandymų nesuderinamas metodas. [8]
Naudojama žemės ir žemės ūkio moksluose
Pagrindinis straipsnis: drėgmės kiekio matavimas naudojant laiko matavimo reflektometriją
TDR naudojamas drėgmės kiekiui dirvožemyje ir akytoje terpėje nustatyti. Per pastaruosius du dešimtmečius gerokai išaugo dirvožemio, grūdų, maisto produktų ir nuosėdų drėgmės matavimas. TDR sėkmės raktas yra jo sugebėjimas tiksliai nustatyti medžiagos bangų sklaidos medžiagos dinaminę paklaidą (dielektrinę konstantą) dėl stipraus santykio tarp medžiagos atsparumo ir jo vandens kiekio, kaip parodyta Hoekstra ir Delaney novatoriškuose darbuose (1974) ir Topp ir kt. (1980). Naujausi tyrimai ir literatūros darbai šiuo klausimu yra Topp ir Reynolds (1998), Noborio (2001), Pettinellia ir kt. (2002), Topp ir Ferre (2002) ir Robinson ir kt. (2003). TDR metodas yra perdavimo linijos technologija ir nustatoma akivaizdi davikliškumas (Ka) nuo elektromagnetinės bangos, kuri sklinda palei perdavimo liniją, kelionės metu, paprastai dvi ar daugiau lygiagrečių metalinių strypų, įterptų į dirvožemį arba nuosėdas. Zondai paprastai yra nuo 10 iki 30 cm ilgio ir prijungti prie TDR per koaksialinį kabelį.
Geotechnikos naudojimas
Laiko domeno reflektoriai taip pat buvo naudojami stebint nuolydžio judesius įvairiose geotechninėse situacijose, įskaitant greitkelius, geležinkelių lovelius ir atviros kasyklos (Dowding & O'Connor, 1984, 2000a, 2000b, Kane & Beck, 1999). Stabilumo stebėjimo programose, naudojant TDR, bendraašis kabelis yra sumontuotas vertikalioje gręžinyje, einančio per susirūpinimą keliančią sritį. Elektros varža bet kuriame taške išilgai koaksialinio kabelio pasikeičia, kai izoliatorius deformuojasi tarp laidų. Kietasis skiedinys supa kabelį, kad žemės judesys būtų išverstas į staigų kabelio deformaciją, kuri atsiranda kaip apčiuopiama atspindžio pėdsako smailė. Iki šiol ši technika buvo santykinai nejautri mažiems nuolydžio judėjimams ir jos negalėjo būti automatizuotos, nes per tam tikrą laiką žmogus nustatė atspindžio pasekmes. Farringtonas ir Sargandas (2004) sukūrė paprastą signalų apdorojimo techniką, naudojančią skaitmeninius išvestinius metodus, norint išgauti patikimus šuolio judesio rodiklius iš TDR duomenų daug anksčiau nei įprasta interpretacija.
Kitas TDR taikymas geotechnikos inžinerijoje yra dirvožemio drėgmės kiekio nustatymas. Tai galima padaryti pateikdami TDR skirtinguose dirvožemio sluoksniuose ir nustatant kritulių pradžią bei laiką, kai TDR rodo dirvožemio drėgmės kiekio padidėjimą. TDR (d) gylis yra žinomas veiksnys, o kitas - laikas, per kurį vandens kritimas pasiekia tą gylį (t); todėl galima nustatyti vandens infiltracijos greitį (v). Tai yra geras metodas geros valdymo praktikos (angl. Best Practices - BPM) veiksmingumui įvertinti, siekiant sumažinti lietaus vandenį paviršinis nuotėkis .
Puslaidininkių įtaisų analizėje
Laiko domeno reflektometrija naudojama puslaidininkių gedimų analizėje kaip puslaidininkinių įtaisų paketų defektų buvimo vieta. TDR pateikia atskirų laidžių pėdsakų elektroninį parašą prietaiso pakuotėje ir yra naudingas nustatant atidarymo vietą ir šortai.
Aviacijos laidų priežiūra
Laiko domeno reflektometrija, konkrečiai spektro spinduliuotės laiko domeno reflektoriai , naudojama aviacijos laidams tiek prevencinei priežiūrai, tiek gedimų lokalizavimui. [9] Spinduliuotės spektro laiko domeno reflektometrija turi tikslią vietą nustatant gedimo vietą per tūkstančius kilometrų nuo aviacijos laidų. Be to, šią technologiją verta apsvarstyti realaus laiko aviacijos stebėjimui, nes spinduliuotę spektro reflektometriją galima naudoti gyvuosiuose laiduose.
Buvo įrodyta, kad šis metodas yra naudingas trikdžių elektrinių gedimų nustatymui. [10]
Daugialypės laikmenos laiko domeno reflektometrija (MCTDR) taip pat nustatyta kaip perspektyvus įterptų EWIS diagnozavimo ar trikčių šalinimo įrankių metodas. Ši intelektualioji technologija, pagrįsta daugiavario signalo (atsižvelgiant į EMC ir nekenksmingą laidams) injekcija, suteikia informacijos elektros laidų (arba mechaninių defektų, turinčių elektros pasekmių) aptikimui, lokalizavimui ir apibūdinimui laidų sistemose. Gali greitai pastebėti kietąjį gedimą (trumpą, atvirą grandinę) ar pertrūkius defektus, labai padidindami laidų sistemų patikimumą ir tobulindami jų techninę priežiūrą. [11]
