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TDR時(shí)域反射計(jì)測(cè)試技術(shù)原理詳解

來(lái)源:深圳市茂迪機(jī)電設(shè)備有限公司   2020年04月09日 14:24  

                                    

TDR時(shí)域反射技術(shù)原理

TDR (Time Domain Reflectometry)時(shí)域反射技術(shù)的原理是,信號(hào)在某一傳輸路徑傳輸,當(dāng)傳輸路徑中發(fā)生阻抗變化時(shí),一部分信號(hào)會(huì)被反射,另一部分信號(hào)會(huì)繼續(xù)沿傳輸路徑傳輸。TDR是通過(guò)測(cè)量反射波的電壓幅度,從而計(jì)算出阻抗的變化;同時(shí),只要測(cè)量出反射點(diǎn)到信號(hào)輸出點(diǎn)的時(shí)間值,就可以計(jì)算出傳輸路徑中阻抗變化點(diǎn)的位置。

TDR時(shí)域反射計(jì)向被測(cè)電纜發(fā)送一個(gè)低壓脈沖,并且在電纜內(nèi)阻抗變化的情況下,都會(huì)看到反射。TDR時(shí)域反射計(jì)測(cè)量從反射釋放到低壓脈沖釋放之間的時(shí)間。通過(guò)測(cè)量時(shí)間并知道脈沖的傳播速度,便可以計(jì)算到反射的距離,從而得出電纜長(zhǎng)度或者故障點(diǎn)距離。還可根據(jù)不同的發(fā)射波形判斷電纜中可能出現(xiàn)的阻抗變化或故障類型的信息。

特性阻抗

特性阻抗是射頻傳輸線影響信號(hào)電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性,等于各處的電壓與電流的比值,用V/I表示。電纜的特性阻抗是由電纜的電導(dǎo)率、電容以及阻值組合后的綜合特性。這些參數(shù)是由諸如導(dǎo)體尺寸、導(dǎo)體間的距離以及電纜絕緣材料特性等物理參數(shù)決定的。例如同軸線的特性阻抗是50或75Ω;而常用非屏蔽雙絞線的特性阻抗為100Ω,屏蔽雙絞線的特性阻抗為150Ω。

為了更具體的說(shuō)明特性阻抗這個(gè)概念,我這里打一個(gè)比方:

有2根銅皮厚度一樣的導(dǎo)線,2號(hào)線寬度是1號(hào)線的兩倍。假如同時(shí)都接一樣的射頻發(fā)射源(兩根線的輸出射頻電壓是一樣的),同樣的一小段時(shí)間T,那么2號(hào)線需要1號(hào)線2倍的電量來(lái)填滿多出的線寬面積(其實(shí)是導(dǎo)線銅皮與底面產(chǎn)生的電容效應(yīng))。也就是說(shuō):Q2=兩倍的Q1。因?yàn)閕 = Q/T (射頻電流=電量/時(shí)間),時(shí)間是一樣的,那么可以知道2號(hào)線的射頻電流是1號(hào)線的兩倍。則2號(hào)線的特性阻抗只有1號(hào)線的一半。線越是寬,特性阻抗越小。

如果把傳輸線比作交通運(yùn)輸線,糟糕的路況(類似傳輸線里的特性阻抗)會(huì)影響運(yùn)輸車隊(duì)的速度,路越窄,路的阻礙作用越大(特性阻抗大,通過(guò)的信號(hào)能量就小);路越寬、路況越好,通過(guò)的車隊(duì)速度越快(通過(guò)的信號(hào)能量越多)。

導(dǎo)線只是傳輸能量的,導(dǎo)線本身并不消耗能量或者近似于不損耗能量。當(dāng)射頻信號(hào)到達(dá)導(dǎo)線末端,能量沒有辦法釋放,就會(huì)沿著導(dǎo)線反傳回來(lái)。就跟我們對(duì)著墻喊,聲音碰到墻反傳回來(lái)產(chǎn)生回音。假如我們?cè)诰€的末端接上一個(gè)電阻,便可消耗(或者接收)線上傳輸過(guò)來(lái)的射頻能量。

我們發(fā)現(xiàn)有三種特殊情況

當(dāng)R=R0時(shí),傳輸過(guò)來(lái)的能量剛好被末端的電阻R吸收完,沒有能量反射回去。可看成導(dǎo)線無(wú)線長(zhǎng)。

■ 當(dāng)R=∞時(shí)(開路),能量全部反射回去,而且在線的末端點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生2倍于發(fā)射源的電壓。

■ 當(dāng)R=0時(shí)(短路),末端點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)-1倍于源電壓反射回去。


TDR時(shí)域反射計(jì)KE2100

TDR時(shí)域反射計(jì)KE2100可用于各種電路線路、雙絞線、屏蔽電纜、同軸電纜、五類線(Cat.5)和不帶電的電力線等各類電纜的長(zhǎng)度測(cè)量,以及故障定位。長(zhǎng)可測(cè)量15km電纜,測(cè)量范圍取決于所選線纜類型(-90 dB),分辨率可達(dá)0.3 m。自動(dòng)設(shè)置,可一鍵完成測(cè)試操作。波形保持功能,可對(duì)比前后兩次測(cè)試結(jié)果。

主要技術(shù)參數(shù):

測(cè)量長(zhǎng)度:長(zhǎng)15km(9檔量程)

精度:1 %量程 ± 像素,在0.66 VF時(shí)

■ 分辨率:3.125 ns 或0.3m

■ 輸出脈沖:大 20 V pp 開路電壓

■ 脈沖:12, 25, 50, 100, 200, 500, 1000, 2500 ns

 輸出阻抗:75, 100, 120, 150 Ω(可自動(dòng)設(shè)置)

■ 速度因子(VF):0.2 到 0.99可選,0.01步進(jìn)

 大衰減:86 dB

 存儲(chǔ):512組測(cè)試波形,可通過(guò)藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)

 

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