Tijddomeinreflectometer: 3 belangrijke feiten

by

Omslag door: https://giphy.com/embed/vNNkcmf2sx6TF6maey

via GIPHY

Discussiepunten

Inleiding tot Time Domain Reflectometer

Voordat we beginnen te leren over de tijddomeinreflectometer - TDR, laat ons een reflectometer weten.

Reflectometer: Een reflectometer is een type circuit dat de invallende en gereflecteerde vermogens van een belasting isoleert en bemonstert met behulp van een directionele koppeling.

Reflectometers zijn primaire toepassingen van passieve microgolfcomponenten. Een reflectometer wordt gebruikt in een vectornetwerkanalysator omdat deze verschillende parameters kan meten, zoals - reflectiecoëfficiënt voor het netwerk met één poort, verstrooiingsparameters voor het netwerk met twee poorten. Het kan ook worden gebruikt ter vervanging van een SWR-meter of ook als vermogensmonitor.

Tijdsdomein reflectometer: Een tijddomeinreflector of TDR is een elektronisch apparaat dat is gebaseerd op de eigenschap van een reflectometer dat de kenmerken van elektrische leidingen uit de gereflecteerde golven ontdekt.

TDR's worden gebruikt om fouten in kabels op te sporen, zoals getwiste kabelparen of coaxkabels. In dit artikel leest u meer over het apparaat, het gebruik van de tijddomeinreflector en uitleg erover.

Tijdsdomein reflectometer
Een typische Time Domain Reflectometer, Image Credit: door Megger Ltd. - Megger Ltd, CC BY 3.0, Link

Weet over 7+ toepassingen van microgolftechniek en overzicht. Klik hier!

Beschrijving van Time Domain Reflectometer

Working Principle

Een TDR analyseert de gereflecteerde signalen die door zichzelf worden verzonden. Om de reflecties te analyseren, zendt het eerst een signaal langs de kabel en wacht op de reflectie. Als er defecten of mismatches zijn in de transmissielijn of de kabel, wordt het deel van de invallende golf gereflecteerd. TDR ontvangt de gereflecteerde golf en analyseert deze om de fouten te lokaliseren en te meten. Maar als er geen defecten zijn of als alles in orde is, bereikt het signaal het verre uiteinde zonder reflectie en wordt de kabel als acceptabel beschouwd. Het werkingsprincipe van een Time Domain Reflectometer is bijna gelijk aan het werkingsprincipe van een RADR.

Analyse

De TDR analyseert de gereflecteerde golf. Er wordt geïnterpreteerd dat de amplitude van de gereflecteerde golf de impedantie van discontinuïteit bepaalt. De gereflecteerde pulsen bepalen ook de afstand van de gereflecteerde golf, wat verder de locatie van de fout bepaalt.

Tijdsdomein reflectometer
Metingen van een TDR, Image Credit: Constant 314, TDR-trace van kabel met open afsluiting, CC0 1.0

Methode

Time Domain Reflectometer begint zijn werking door impuls- of stapsignalen of energieën te verzenden. Vervolgens observeert het de gereflecteerde energie of de signalen vervolgens. De discontinuïteit van de impedantie wordt gemeten en geanalyseerd door de gereflecteerde pulsen van energieën, aangezien de amplitude, magnitude en golfvormen helpen bij het analyseren.

Stel dat een impulsfunctie van TDR naar een aangesloten belasting wordt gestuurd. In dat geval toont de reflectometer een impulssignaal op zijn display en geeft de amplitude de impedantie van de discontinuïteit aan. De volgende uitdrukking geeft de relatie tussen de belastingsimpedantie en de grootte van de gereflecteerde golf.

P = (RL - VAN0) / (R.L + Z0)

Z0 is de karakteristieke impedantie van de transmissielijn of de coaxkabel. RL is de aangesloten belastingsweerstand.

Elke impedantiediscontinuïteit wordt waargenomen als de beëindigingsimpedantie en de beëindigingsimpedantie vervangt deze. Het proces bestaat uit snelle veranderingen in de karakteristieke impedantie van de transmissielijnen.

Verzonden signalen van TDR's

Tijdsdomeinreflectometers gebruiken verschillende soorten signalen als invalsignalen. Sommige zenders gebruiken pulssignalen. Sommigen van hen gebruiken signalen met snelle stijgtijdstappen. Sommigen van hen gebruiken ook impulsfuncties van signalen.

TDR's die pulssignalen gebruiken, sturen de puls door de kabel. Hun stevigheid hangt af van de breedte van de polsslag die ze sturen. Daarom hebben smalle pulssignalen de voorkeur. Maar er is een tekortkoming voor de pulsen met een smalle breedte, omdat ze van hoge frequenties zijn. Hoogfrequente signalen worden vervormd in grote kabels.

Gereflecteerde signalen van TDR

Typisch zijn de golven die worden gereflecteerd door de belastingsimpedantie of als gevolg van de impedantie van discontinuïteit in hun vorm vergelijkbaar met de invallende golven. Toch worden de omvang en andere eigenschappen gevarieerd. Als er een verandering in de belastingsimpedantie is, voert de gereflecteerde golf de exacte verandering in zijn parameters uit om de veranderingen aan te geven. Als de belastingsimpedantie bijvoorbeeld een stap hoger wordt, zal de gereflecteerde golf ook een verhoogde stap hebben.

Deze eigenschap van gereflecteerde golf vindt toepassingen in vele velden voor Time Domain Reflectometer. TDR's worden gebruikt om de karakteristieke impedanties van de kabel, andere impedantieparameters en geen mismatch bij connectoren of verbindingen te garanderen.

Tijdsdomein reflectometer
Signaaloverdracht en reflectie van discontinuïteit in de belasting, Image Credit: Oleg Aleksandrov, Gedeeltelijke doorlaatbaarheid, gemarkeerd als openbaar domein, meer informatie over Wikimedia Commons

Toepassingen van Time Domain Reflector

Tijddomeinreflectoren worden voornamelijk gebruikt voor testdoeleinden van de zeer lange kabels. Als er een fout optreedt in zeer lange kabels, is het praktisch onmogelijk om de fout te lokaliseren na het opgraven van de kilometerslange kabel. Dat is wanneer een TD-reflectometer in actie komt. De tijddomeinreflectometer kan de weerstanden op connectoren meten en kan de fouten detecteren (detecteren) ver voor de catastrofale storingen.

TDR's vinden ook toepassingen in communicatielijnen, omdat ze elke minieme verandering van lijnimpedantie kunnen opvangen als gevolg van de introductie van een aftakking of splitsing.

Tijdsdomeinreflectometer-apparaten zijn cruciaal voor PCB's. Printplaten die zijn ontworpen voor hoge frequenties hebben TDR's nodig voor hun foutanalyse. Enkele van de belangrijkste toepassingen worden hieronder in detail opgesomd.

> Analyse van halfgeleiderelementen

TDR's zijn handig voor het lokaliseren van defecten in een halfgeleiderpakket. Met behulp van de eigenschap van domeinreflectometrie levert een TDR markeringen voor elk geleidend spoor. Het is handig om de exacte locatie van de opening en korte broek te achterhalen.

> Niveaumeting met TDR

Zoals eerder vermeld, zijn TDR's nuttige en essentiële apparaten voor het opsporen en lokaliseren van fouten voor lange draadkabels. Een geavanceerder apparaat - een op TDR gebaseerd niveaumetingapparaat kan het niveau van een vloeistof bepalen met behulp van die oude en fundamentele eigenschap.

Voor meetdoeleinden stuurt het apparaat een signaal door de kabel of de golfgeleider. Een deel van het signaal wordt gereflecteerd nadat het signaal invalt of het doeloppervlak van het medium raakt. Nu berekent het apparaat de periode door het verschil te berekenen tussen de verzendtijd en de ontvangsttijd van de gereflecteerde golf. De periode helpt nu om het niveau van de vloeistof te bepalen. Omdat het apparaat het vloeistofniveau meet, wordt het daarom het niveaumeterapparaat genoemd.

De interne sensoren van het apparaat verwerken de geanalyseerde output met behulp van analoge signalen. Maar er zijn ook enkele moeilijkheden terwijl de voortplanting van het signaal wordt gevarieerd door de permittiviteit van het medium. Het vochtgehalte varieert ook sterk in de voortplanting.

> Toepassingen van TDR's in Geotechnical Engineering

TDR's zijn op grote schaal betrokken bij het domein Geotechnical Engineering. Ze worden gebruikt om de bewegingen van de hellingen te observeren met behulp van verschillende gereedschappen, zoals snelwegdoorsneden, railbeddingen en dagbouwmijnen.

TDR's worden ook gebruikt voor stabiliteitsobservatie. Bij het waarnemen wordt een kabel dicht bij de betreffende regio gelegd. Elke verkeerde combinatie van isolatoren tussen geleiders heeft invloed op de elektrische impedantie van de coaxkabel. Een hardcover omgeeft de coaxkabel. Het helpt om de beweging van de aarde te interpreteren via een snelle kabelvervorming. De vervorming veroorzaakt een piek in de monitor van de reflectometer. Tegenwoordig doen signaalverwerkingstechnieken hetzelfde werk efficiënter.

> Bepaling van bodemvochtigheid

Tijdsdomeinreflectometers worden gebruikt om het vochtgehalte van bodems te bepalen. Het meetproces is vrij eenvoudig. Een TDR wordt in verschillende bodemlagen geplaatst en vervolgens wordt het begintijdstip van neerslag en het tijdstip waarop het bodemvocht is toegenomen genoteerd. TDR's zijn handig om de snelheid van waterinfiltratie te meten.

> Toepassingen in landbouwtechniek

Zoals eerder vermeld, kunnen TDR's het bodemgehalte meten. Het is nuttig en cruciaal voor de studie van landbouwtechniek en wetenschap. Onderzoeken en geavanceerde studies hebben tijddomeinreflectometers technisch geavanceerder gemaakt om het vochtgehalte van bodem en granen, voedingsmiddelen en sedimenten te meten. De primaire bouwsteen bleef echter hetzelfde. TDR's zijn zeer bekend vanwege hun nauwkeurigheid in metingen.

> Toepassingen in luchtvaartonderhoud

De eigenschap van reflectometers heeft toepassingen gevonden in het onderhoud van luchtvaartbedrading. De meer specifieke eigenschap is de "Spread Spectrum Time Domain Reflectometry", die wordt gebruikt om de fout te lokaliseren en preventief onderhoud te plegen. Er zijn twee hoofdredenen om de accommodatie te gebruiken. De eerste is de precisie van de meting, aangezien het apparaat nauwkeurige metingen geeft. De tweede is het vermogen van de TDR om defecten te lokaliseren in een uitgebreid bereik dat ook live is.

Enkele andere soorten Time Domain Reflectometers

Tijdsdomein reflectometer
Optische tijddomeinreflectometer, afbeelding door:
"Optische tijddomeinreflectometer"(CC BY-NC-SA 2.0) door sjeemz

Tijdsdomeinreflectometers worden met de tijd aangepast en geavanceerd. De optische reflectometer in het tijdsdomein is een van de geavanceerde typen TDR. Het is een gelijkwaardig apparaat voor optische vezels. Er is ook een apparaat zoals Time Domain Transmissometry, dat transmissies van optische vezels analyseert. Twee andere varianten zijn: "Spread Spectrum Time Domain Reflectometry (SSTDR)" en "Coherent Time Domain Reflectometry (COTDR)".