Патент на изобретение №2399926

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ОБРЫВА КАБЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Сущность: устройство содержит колебательный LC-контур, соединенный с генератором регулируемой частоты колебаний. Генератор через переключатель подключен к двум блокам памяти резонансных частот, соответствующих мерной и искомой длинам кабеля. Блоки памяти резонансных частот соединены с вычислителем искомой длины кабеля по функционалу:

где fo – собственная частота LC-контура, f₁ – резонансная частота, соответствующая мерной длине кабеля, fx – резонансная частота, соответствующая искомой длине кабеля до места обрыва. Искомая длина l_x рассчитывается вычислителем по формуле: l_x=l₁·F, где l₁ – мерная длина кабеля, соответствующая резонансной частоте f₁. Вычислитель подключен к индикатору длины кабеля. Технический результат: упрощение, снижение погрешности, повышение безопасности. 1 ил.

Изобретение относится к определению местоположения повреждений в кабелях и может найти применение в трассопоисковой аппаратуре для определения мест расположения скрытых коммуникаций в полевых условиях.

Известно устройство для определения расстояния до места обрыва кабеля, см. патент RU 2073252. Устройство по этому патенту содержит генератор, антенну, усилитель и вольтметр. В качестве антенны используется одна из жил проверяемого кабеля. Согласно этому изобретению напряжение низкой частоты подают на одну из жил кабеля, а другую используют в качестве антенны, в которой наводится ЭДС от первой жилы. По величине наведенной ЭДС определяют расстояние до места обрыва. Однако величина ЭДС, наведенной в другой жиле, зависит от диаметра жил и от их расстояния друг от друга. Поэтому указанное изобретение во многих случаях не обеспечивает необходимой точности.

Известен способ определения расстояния до места обрыва кабеля путем расчета величины электрической емкости проводов кабеля по времени заряда этой емкости, см. патент RU 2315330. Согласно этому изобретению входящий конец контрольной пары проводов замыкают на резистор. Осуществляют градуировку контрольной пары проводов путем замера величины электрической емкости при отключенном резисторе. Затем вычисляется величина погонной электрической емкости С_пог. Далее контролируют величину электрического тока в контрольной паре проводов. В случае уменьшения тока ниже заданной величины производят замеры начального и конечного напряжений и время заряда электрической емкости на исходящем конце кабеля. Затем делают расчет остаточной электрической емкости уцелевшего участка проводов от исходящего конца кабеля С_ост. Расстояние до места обрыва кабеля определяют делением С_ост на С_пог.

Указанное изобретение имеет сложное устройство, так как прибор для измерения времени заряда электрической емкости, входящий в его состав, сам по себе имеет сложное устройство. Измерение емкости на линиях малой протяженности не обеспечивает надлежащей точности, и поэтому измеренное расстояние до места обрыва кабеля будет иметь значительную погрешность. Кроме того, операция включения и выключения резистора для измерений кабеля, находящегося под напряжением не всегда безопасно для лиц, производящих замеры.

Для определения расстояния до места обрыва кабеля заявляемое устройство использует принцип резонанса колебательного LC-контура, в котором в качестве емкости используются жилы кабеля. С этой целью заявляемое устройство имеет блоки памяти резонансных частот, соответствующих мерной и искомой длинам кабеля, а также имеет вычислитель функционала резонансных частот и собственной частоты контура (F).

где

fo – собственная частота LC-контура;

f₁ – резонансная частота, соответствующая мерной длине кабеля;

fx – резонансная частота, соответствующая искомой длине кабеля;

На чертеже изображена блок-схема заявляемого устройства.

Устройство имеет генератор 1 и колебательный LC-контур 2, в котором для определения момента наступления резонанса служат вольтметры 3 и 4. Устройство имеет блок памяти резонансной частоты 5, соответствующей мерной длине кабеля, и блок 6 памяти резонансной частоты, соответствующей искомой длине кабеля. Блоки 5, 6 подключаются к генератору с помощью переключателя 7. Выходы каждого блока 5, 6 подключены к входам вычислителя функционала 8 резонансных частот и собственной частоты контура.

Устройство содержит блок памяти 9 мерной длины кабеля l₁, подключенной к одному их входов вычислителя 8. Вычислитель 8 вычисляет функционал F и умножает его на величину, пропорциональную мерной длине l₁.

Операция умножения функционала F на l₁ может осуществляться в специальном блоке произведения этих величин. Выход вычислителя соединен с индикатором длины кабеля 10.

Для определения расстояния до места обрыва кабеля заявляемое устройство использует принцип резонанса колебательного LC-контура, к которому в качестве емкости подключаются жилы кабеля.

Емкость С_пр двухпроводной линии определяется по формуле:

где d – расстояние между слоями проводов,

r – радиус проводов,

l – длина линии,

– диэлектрическая проницаемость среды.

Введем обозначение:

Тогда С_пр=Кl

Полная емкость системы – колебательный LC-контур плюс емкость жил кабеля равна:

С=С_пр+Со₁,

где Со – емкость колебательного LC-контура.

Измерение расстояния до места обрыва кабеля осуществляется в два приема. Сначала делают измерения для известной длины кабеля l₁, затем для искомой длины кабеля l_x. Емкость для длин кабеля l₁, l_x будет:

С₁=Кl₁+Со

C_x=Кl_x+Со

Решая систему, получим:

Емкости С₁, C_x определяется из соотношений:

, ,

где

f₁ – резонансная частота, соответствующая мерной длине жил кабеля,

f_x – резонансная частота, соответствующая искомой длине кабеля,

L – индуктивность LC-контура.

Подставляя значения C₁, C_x в формулу (1), получим:

Собственная частота LC-контура определяется из соотношения:

Тогда подставляя это значение в формулу (2), получим:

где

– функционал

Таким образом, для определения расстояния до места обрыва кабеля необходимо известную длину l₁ кабеля умножить на функционал F.

Длина l₁ может быть определена путем измерения расстояния между узловыми пунктами кабельной линии или путем расчета по плану прокладки кабеля. Собственная частота fo – величина постоянная для данного LC-контура. Поэтому для расчета функционала F необходимо измерить резонансную частоту f₁, соответствующую известной длине l₁ кабеля, и резонансную частоту f_x, соответствующую искомой длине l_x кабеля.

Устройство работает так.

Кабель подключается к устройству с помощью искателя 11. В блок памяти 9 вводится измеренное значение длины l₁ кабеля. Затем включается генератор 1. Регулируя частоту генератора, определяют момент резонанса с помощью вольтметров 3, 4. Полученная резонансная частота f₁ соответствует известной длине l₁ кабеля.

Сигнал на резонансной частоте f₁ поступает в блок памяти 5, который соединен с вычислителем функционала. Далее переключателем 7 генератор 1 подключается к блоку памяти 6, а жилы кабеля, например b, с подключаются к устройству.

Затем, изменяя частоту, определяют момент резонанса f_x. Сигнал от блока 6 поступает в вычислитель функционала (блок 8).

В блок 8 поступает также сигнал из блока 9, в котором находится информация о длине кабеля l₁. В блоке 8 происходит операция умножения функционала F на показатель l₁, мерной длины кабеля.

Результат умножения соответствует искомой длине l_x кабеля, который высвечивается на индикаторе 10.

Описанные операции повторяются для каждой жилы кабеля. Сопоставляя результат измерений, определяют оборванную жилу, а также расстояние до места обрыва.

Формула изобретения

Устройство для определения расстояния до места обрыва кабеля, содержащее генератор регулируемой частоты колебаний, индикатор длины кабеля, отличающееся тем, что оно содержит колебательный LC-контур, соединенный с генератором регулируемой частоты колебаний, который, в свою очередь, через переключатель подключен к двум блокам памяти резонансных частот, соответствующих мерной и искомой длинам кабеля, соединенным с вычислителем искомой длины кабеля по функционалу

где fo – собственная частота LC-контура;
f₁ – резонансная частота, соответствующая мерной длине кабеля;
fx – резонансная частота, соответствующая искомой длине кабеля, при этом вычислитель подключен к индикатору длины кабеля.

РИСУНКИ