Устройство для определения расстояния до места повреждения проводов и кабелей локационнымметодом1'2

 

ОП ИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

263734

Союз Советских

Социалистических

Респтблик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 21 V.1969 (№ 1332881/24-7)

I с присоединением заявки №

Кл. 2le, 29/10

МПК G Olr 31/11

Приоритет

Опубликовано 10Л1,1970. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 26Х1.1970

Комитет по делам изобретений и открытий при Совета Министров

СССР

УДК 621.317.333.4:621. .315.1 + 621.315.2 (088 8).

В. А. Половников, Б. Л. Кофман и Г. М. ШалыТ:, Авторы изобретения

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА

ПОВРЕЖДЕНИЯ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ ЛОКАЦИОННЫМ

МЕТОДОМ

1 il 2

Известные устройства для определения расстояния до места повреждения проводов и кабелей локационным методом, содержащие блок питания, генераторы тактовых, зондирующих и измерительных импульсов и линейно изменяющегося напряжения, компаратор, импульсный модулятор и усилители, не устойчивы к помехам на линии, не обеспечивают высокой точности при определении расстояния до места повреждения и сложны по устройству, так как обычно в качестве индикатора используют электроннолучевую трубку.

Предлагаемое устройство для повышения помехоустойчивости, точности и упрощения снабжено измерителем напряжения постоянного тока, интеграторами с двумя конденсаторами, двумя переключателями, коммутатором и блоком импульсов управления. Указанный измеритель напряжения включен между зажимами двух конденсаторов интеграторов, подключенных соответственно к выходам одного переключателя и входам другого, причем вход первого переключателя соединен с выходом усилителя, а выход второго — со входом импульсного модулятора, Управляющие входы переключателей подсоединены к первому выходу блока импульсов управления, подключенного своим входом к тактовому генератору и формирующего прямоугольные импульсы-меандры на указанном первом выходе и однополярные импульсы на втором выходе, подключенном ко входу генератора линейно изменяющегося напряжения. Коммутатор, замыкающий и размыкающий цепь между первым вы5 ходом генератора линейно изменяющегося напряжения и входом генератора зондирующих импульсов, имеет управляющий вход, присоединенный к первому выходу блока импульсов управления.

1о Для устранения влияния на работу устройства паразитных импульсов блока питания и повышения стабильности напряжения питания блок питания снабжен преобразователем, выполненным на основе двухтактного полупро15 водникового генератора прямоугольных импульсов управления, к коллектору одного из транзисторов которого подключен вход блока импульсов упр авления.

Для развязки генератора измерительных

20 импульсов от низкого входного сопротивления контролируемого кабеля и расширения динамического диапазона измерения импульсный модулятор может быть выполнен по схеме последовательного соединения диода с пе25 реходом эмиттер †коллект транзистора, включенного по схеме с общей базой, и конденсатора, причем смещение с выхода второго переключателя и измерительные импульсы подаются на один из электродов диода, а на30 пряжение с контролируемого кабеля — на базу транзистора.

263734

Для обеспечения возможности регулирования задержки зондирующего импульса отноcèтельно тактового без снижения точности измерения генератор линейно изменяющегося напряжения может быть выполнен по схеме заряда конденсатора через резистор от высокопотенциального источника, к конденсатору которого подключена через диод и резистор, соединенный с дополнительным источником, база транзистора, включенного по ключевой схеме с порогом открывания, регулируемым потенциалом эмиттера, а с коллектора сниь ается сигнал к коммутатору.

На фиг. 1 приведена принципиальная блоксхема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и

3 изображены эпюры напряжений на входе и выходе блоков фиг. 1; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема генератора линейно изменяющегося напряжения; на фиг. 5 — принципиальная электрическая схема импульсного модулятора.

Преобразователь питания 1 выполняет одновременно функции тактового генератора и вырабатывает прямоугольные импульсы-меандры (см. фиг. 2,а), поступающие на вход блока 2 импульсов управления. Этот блок формирует на своем выходе 1 меандры вдвое меньшей частоты (фиг. 2,б) и однополярные прямоугольные импульсы на своем выходе II (фиг. 2,в). Последние запускают генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, вырабатывающий на выходе I короткие импульсы (фиг. 2,г), идущие через коммутатор 4 на запуск генератора 5 зондирующих импульсов (фиг. 2,д) и на выходе II линейно изменяющееся напряжение (фиг. 2,ж), поступающее на вход 1" компаратора б.

Образование коротких импульсов, фронт которых точно совпадает с началом (нулевым уровнем) линейно изменяющегося напряже- 4р ния, обеспечивающего точность измерений, достигается схемой, показанной на фиг. 4.

Упомянутые прямоугольные импульсы, поступающие на вход блока 2, запирают ключ управления, шунтирующий конденсатор Сь 45 давая возможность этому конденсатору заряжаться одновременно от источника Е> через резистор R< и от источника Е> через резистор

По достижении напряжения на конденсаторе уровня напряжения эмиттера транзистора Т< (нулевого уровня) последний открывается, и на его коллекторе выделяется короткий импульс (фиг. 2,г), поступающий к коммутатору 4. Одновременно запирается диод

Дь обеспечивая участие в заряде конденсато- 55 ра С> только высокопотенциального источника

Е (фиг. 2,ж), то есть отсутствие искажений линейно изменяющегося напряжения.

Компаратор б (фиг. 1),имеет вход ll", гна котором оператор, производящий измерение, ус- 60 танавливает потенциометром тот или иной уровень напряжения. Так как на выходе компаратора выделяется импульс в момент достижения линейно изменяющимся напряжением установленного уровня (фиг. З,з), то, следова- 65 тельно, интервал времени между посылкой зондирующего импульса (фронтом короткого импульса из генератора 8) и импульсом с выхода компаратора б пропорционален уровню напряжения на его входе О". Этот интервал времени прямо пропорционален расстоянию до просматриваемой оператором точки линии.

Поэтому потенциометр на входе П" компаратора отградуирован в метрах, 0 Импульсы с выхода компаратора б синхронно запускают генератор измерительных импульсов 7 (фиг. З,и), импульсы с выхода которого попадают на вход П" импульсного модулятора 8. На вход 1" этого модулятора поступает напряжение с контролируемого кабеля, состоящее каждый нечетный такт (от импульсов управления с блока 2) из зондирующих и отраженных импульсов вместе с помехами (коммутатор 4 замкнут) и каждый четный такт только из помех (коммутатор 4 разомкнут). С выхода модулятора 8 импульсы (фиг. З,к) поступают в усилитель-расширитель 9, который увеличивает их длительность, сохраняя амплитуду. Расширенные импульсы через переключатель 10 поочередно поступают (в соответствии с управляющими импульсами с выхода 1 блока 2) каждый нечетный такт на один из конденсаторов 11 и каждый четный такт — на другой. Напряжение с конденсаторов с помощью второго аналогичного переключателя 12 поочередно поступает на вход Il" модулятора 8, обеспечивая отрицательную обратную связь для его устойчивой и точной работы в большом динамическом диапазоне. Такой эффект достигается с помощью схемы импульсного модулятора, представленной на фиг. 5.

До прихода очередного измерительного импульса от блока 7 диод Д и транзистор Т закрыты. В зависимости от смещения на аноде диода по обратной связи от переключателя 12 и мгновенного значения напряжения от измеряемого кабеля на базе транзистора к конденсатору С> и далее к усилителю 9 приходит некоторая часть измерительного импульса (фиг. З,к), пропорциональная напряжению на кабеле в момент прихода импульса от генератора измерительных импульсов 7.

Соответствующие части измерительных импульсов, пройдя усилитель-расширитель 9 и переключатель 10, подзаряжают через такт конденсаторы 11, соответственно изменяя смещения от обратной связи на диоде Д . Через несколько тактов в замкнутом контуре блоков

8 — 9 — 10 — 11 — 12 — 8 отрабатывается установившийся режим, и на конденсаторах 11 устанавливается напряжение, пропорциональное импульсным напряжениям на кабеле в точке просмотра, то есть при заданном временном сдвиге относительно зондирующего импульса (фиг. З,л, м, и).

Разность напряжений с конденсаторов 11 измеряется прибором 18. Помехи при этом вычитаются, то есть компенсируются.

263734

По»ер передвижения оператором ручки погенциометра, связанной с отградуированной в метрах шкалой, на входе 11" блока б показание прибора 18 изменяется соответственно импульсному напряжению на кабеле для этих расстояний от его начала.

Точка шкалы потенциометра, в момент прохо>кдения которой прибор 18 начинает давать резкое отклонение (отраженный импульс), соответствует расстоянию до места поврс>кдения.

Поскольку заметное перемещение потенцпометра происходит не быстрее десятых долей секунды, то за это время успевают пройти десятки тактов работы устройства (частота порядка 10 кги) и отрабатываться напряжения на конденсатор à х 11. Поэтому показание прибора 13 устойчиво соответствует импульсной характеристике линии для каждой ее точки.

Предмет изобретения

1. Устройство для определения расстояния до места повреждения проводов и кабелей локационным методом, содержащее блок питания, генераторы тактовых, зондирующих и изMåðèòåëüíых импульсов и Ièïåéíо изменяющегося напряжения, компаратор. импульсный модулятор и усилители, отличающееся тем, что, с целью повышения помсхох стойчивости, точности и упрогцения устройства, оно снабжено измерителем напря>кения постоянного тока, интеграторами с двумя конденсаторами, двумя переключателями. коммутатором и блоком импульсов управления, причем указанный измеритель напря>кения включен между зажимами двух конденсаторов интеграторов, подключенных соответственно к выходам одного переключателя и в одам другого, при эгом вход первого переключателя соединен с выходом усилителя, а выход второго — со входом импульсного модулятора, управл яюгцие входы переключателей подсоединены к первому выходу блока импульсов управления, подключенного своим входом к тактовому генераторх и формирующего прямоугольные импульсымеандры на указанном первом выходе и однополярные импульсы на втором выходе, подключенном ко входу генератора линейно изменяющегося напряжения; вышеуказанный коммутатор, замыкающий и размыкающий

5 цепь между первым выходом генератора линейно изменяющегося напряжения и входом гепер атора зондирующих импульсов. имеет управляющий вход, присоединенный к первому выходу блока импульсов управления.

10 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью устранения влияния на работу устройства паразитных импульсов блока питания и повышения стабильности наппяжения питания, блок питания снабжен преобпазователем, выполненным на основе дв хтяктного пол проводникового генератора прямоу гольных импульсов, к коллектор одного из транзисторов которого подключен вход блока импульсов i ппавления.

3. Устройство по п. 1, отличаюшееся тем, что, с целью развязки генератора измерительных имп .льсов от низкого входного сопротивления контролируемого кабеля и рясцтирения динамического диапазона измерения, импульсный мод лятоо выполнен по схеме последовательного соединения диода с переходом эмиттер — коллектор транзистора, включенного по схеме с общей базой, и конденсатора, причем смешение с выхода второго переключателя и измерительные импх льсы подаются на один из электродов диода, а напряжение с KQHTDQлируемого кабеля — на базу транзистопя.

4. Устройство по и, 1, отличаюи1ееся тем, что, с целью обеспечения возмо>кности регулирования задержки зондируюгцего импульса относительно тактового без снижения точности измерения, генератор линейно изменяющегося напряжения выполнен по схеме заряда конденсатора через резистор от высокопо40 тенциального источника, к конденсаторх которого подключена через диод и резистор. соединенный с дополнительным источником, база транзистора, включенного по ключевой схеме с порогом открывания, регулируемым по45 тенциалом эмиттера, а с коллектора снимается сигнал к коммутатору.