Характеристики рефлектометров: дополнительные возможности

Точность результатов рефлектометра, достоверность выводов и затраченное на диагностику время в существенной степени зависят и от набора дополнительных функций конкретного устройства.

С учетом текущего состояния рынка этих приборов и практики их использования в России современный рефлектометр должен отвечать следующим требованиям:

• обладать памятью минимум на 16 рефлектограмм с рабочим разрешением;
• предусматривать возможность обмена данными с компьютером;
• иметь два канала для поддержки режима сравнения и дифференциального режима;
• обеспечивать функцию автоматического расчета обратных потерь.

Среди других полезных свойств особо отметим те, которые позволяют облегчить работу оператора:

• автоматический поиск дефектов при просмотре рефлектограммы;
• автоматическую настройку масштабов по обеим осям по наиболее существенному дефекту;
• определение расстояния между двумя точками (курсорами) на рефлектограмме;
• фиксацию «плавающих» и кратковременно проявляющихся дефектов.

Появившись как очередное средство для упрощения работы оператора, некоторые из упомянутых выше функциональных возможностей в дальнейшем оказали революционное влияние на технику локализации неисправностей с использованием рефлектометров. Поэтому стоит остановиться на них подробнее.

Благодаря сохранению рефлектограмм в памяти прибора проведение измерений стало возможным поручать даже не слишком подготовленному персоналу, так как сам анализ результатов может выполняться позднее специалистами более высокой квалификации. Если исходные данные о кабеле были заданы неверно, необходимую информацию всегда можно уточнить и, используя сохраненные данные, обработать повторно снятые результаты, не выезжая на место.

Обмен рефлектограммами с компьютером обеспечивает возможность архивации и дальнейшей обработки рефлектограмм с его помощью. Рефлектограммы загружаются в память компьютера и хранятся в виде файлов. Теперь их не представляет труда просматривать, распечатывать, масштабировать, сравнивать, накладывать друг на друга или на схему трассы, передавать по факсу или электронной почте и т. п. Файлы рефлектограмм можно обрабатывать посредством как специализированных (поставляемых производителем рефлектометра), так и универсальных (в частности, графических редакторов) программ. В случае необходимости эти файлы можно переслать для анализа более опытному специалисту, где бы он ни находился. Нужно отметить очень важный момент — архивный файл рефлектограммы может быть загружен обратно в память рефлектометра (например, для сравнения с новой рефлектограммой на месте проведения диагностики).

Двухканальность рефлектометра позволяет снимать рефлектограммы одновременно с двух пар и отображать их для визуального сравнения. В ряде приборов реализована и дальнейшая обработка полученных рефлектограмм.

Режим сравнения рефлектограмм и дифференциальный режим значительно упрощают локализацию основного повреждения на фоне многочисленных синхронных помех (повторных отражений от входа прибора, отражений от муфт, вставок, ответвлений и т. п.), из-за которых амплитуда сигнала, отраженного от основного повреждения линии, меньше амплитуды этих помех. Если получить сигналы с неисправной и исправной пар одного и того же кабеля, то их наложение (режим сравнения) или получение разностного сигнала (дифференциальный режим) позволят выявить отличающиеся участки рефлектограммы, т. е. именно те места характеристики, где неисправная пара не совпадает с исправной и где, вероятно, и расположен дефект.

Дифференциальный режим более удобен — рефлектограммы поврежденной и исправной пар вычитаются, что приводит к компенсации почти всех синхронных помех. Таким способом гораздо проще выявить различия, чем при визуальном сравнении, и благодаря этому на разностной рефлектограмме хорошо заметны места повреждений.

Если прибор двухканальный, то обе рефлектограммы могут быть получены в реальном масштабе времени. Такие приборы просто незаменимы для локализации мест нарушения повива пар из-за неправильного соединения жил (распарки). Стоит отметить, что устранение подобных повреждений особенно важно при развертывании оборудования на основе технологий хDSL.

В приборах со встроенной памятью режим сравнения и дифференциальный режим реализуются как с использованием рефлектограмм, полученных в реальном масштабе времени с двух разных каналов прибора, так и путем обработки рефлектограммы, созданной в результате последнего измерения, и рефлектограммы, находящейся в памяти прибора. Последний режим обеспечил революционную возможность диагностики кабеля посредством сравнения двух рефлектограмм с одной трассы — новой (получаемой в данный момент) и старой (извлеченной из архива).

ФУНКЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ОБРАТНЫХ ПОТЕРЬ

Любые повреждения кабеля приводят к изменению импеданса, а любое изменение импеданса отражается на рефлектограмме. Но амплитуда отраженного сигнала зависит не только от величины, на которую изменился импеданс, но и от расстояния, где такое изменение произошло (как импульс, так и отраженный сигнал затухают, распространяясь по кабелю). Этот факт существенно усложняет локализацию неисправностей. Может оказаться так, что отраженный от дефекта импульс будет иметь на рефлектограмме меньшую амплитуду (если дефект расположен далеко от рефлектометра), чем сигналы от других несущественных, но близко расположенных неоднородностей (например, точек сращивания кабеля).

Для оценки величины дефекта введен специальный параметр — обратные потери. С его помощью можно сравнить «вклад» различных неоднородностей и найти ту, которая и является основной.

Математическая формула для вычисления обратных потерь выглядит следующим образом:

RL = 20log10(Vo/Vr),
где RL — обратные потери, выраженные в децибелах (дБRL); Vo — напряжение сигнала на выходе рефлектометра; Vr — напряжение отраженного сигнала.

Когда сигнал достигает точки, где импеданс изменяется, часть его энергии (или вся энергия) отражается обратно к прибору. Рассчитав величину обратных потерь для заданного участка по приведенной выше формуле, можно оценить, какая часть энергии была отражена на этом участке и, следовательно, сравнить вклад неоднородностей участка.

Чтобы не возникло путаницы, необходимо запомнить: малые значения обратных потерь говорят о том, что существенная часть энергии импульса отражается в точке дефекта кабеля (т. е. обратные потери малы). Чем больше значение обратных потерь, тем слабее дефект, и наоборот. От дефектов наподобие обрыва или короткого замыкания отражается вся энергия излучаемого импульса, поэтому обратные потери будут нулевыми.

По изменению обратных потерь во времени можно оценивать изменение состояния кабельной линии в местах сращивания отрезков кабелей. Если для участка с определенной муфтой в прошлом году было получено значение в 40 дБRL, а в этом — 33 дБRL, то вывод очевиден: качество соединения ухудшается.

Стоит отметить, что на величину обратных потерь, измеренных на участке между рефлектометром и дефектом, влияет и расстояние от прибора до места повреждения в кабеле, поскольку кабель сам вносит определенное затухание. Например, если вы находитесь на расстоянии 30 м от повреждения, которое оценивается в 20 дБRL, рефлектометр покажет значение 25 дБRL. Если же вы «удалились» от повреждения на 150 м, то прибор зафиксирует 35 дБRL. Именно по этой причине желательно находиться как можно ближе к повреждению.

Обратные потери могут быть рассчитаны по данным рефлектограммы, однако пользоваться такими методиками непросто. Поэтому функция автоматического расчета обратных потерь значительно облегчает жизнь оператора — теперь он может оперативно применять для локализации дефекта не только качественную информацию (рефлектограмму), но и количественную. Некоторые рефлектометры вычисляют обратные потери на участке между двумя курсорами, что позволяет провести дополнительное сравнение величин двух любых неоднородностей.