Ein Zeitabschnitt-Reflektometer (TDR) ist ein elektronisches Instrument, das verwendet ist, um Schulden in metallischen Kabeln zu charakterisieren und ausfindig zu machen (zum Beispiel, hat Leitungspaare, koaxiale Kabel gedreht). Es kann auch verwendet werden, um Diskontinuitäten in einem Stecker, gedruckter Leiterplatte oder jedem anderen elektrischen Pfad ausfindig zu machen. Das gleichwertige Gerät für Glasfaserleiter ist ein optisches Zeitabschnitt-Reflektometer.

Beschreibung

Ein TDR übersendet einen kurzen Anstieg-Zeitpuls entlang dem Leiter. Wenn der Leiter eines gleichförmigen Scheinwiderstands ist und richtig entlassen wird, wird der komplette übersandte Puls in die Beendigung des weiten Endes vertieft sein, und kein Signal wird zum TDR widerspiegelt. Irgendwelche Scheinwiderstand-Diskontinuitäten werden etwas vom Ereignis-Signal veranlassen, zur Quelle zurückgesendet zu werden. Das ist im Prinzip dem Radar ähnlich.

Zunahmen im Scheinwiderstand schaffen ein Nachdenken, das den ursprünglichen Puls verstärkt, während Abnahmen im Scheinwiderstand ein Nachdenken schaffen, das dem ursprünglichen Puls entgegensetzt.

Der resultierende widerspiegelte Puls, der an der Produktion/Eingang zum TDR gemessen wird, wird gezeigt oder als eine Funktion der Zeit geplant und, weil die Geschwindigkeit der Signalfortpflanzung fast für ein gegebenes Übertragungsmedium unveränderlich ist, kann als eine Funktion der Kabellänge gelesen werden.

Wegen dieser Empfindlichkeit zu Scheinwiderstand-Schwankungen kann ein TDR verwendet werden, um Kabelscheinwiderstand-Eigenschaften, Verbindung und Stecker-Positionen und vereinigte Verluste und Schätzungskabellängen nachzuprüfen.

Beispiel-Spuren

Diese Spuren wurden erzeugt, als Bereichsreflektometer von der allgemeinen mit etwa 100 Fuß des koaxialen 50-Ohm-Kabels verbundenen Laboratorium-Ausrüstung gemacht hat. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit dieses Kabels ist etwa 66 % der Geschwindigkeit des Lichtes in einem Vakuum.

File:Simple Zeitabschnitt-Reflektometer-Diagramm png|Simple TDR, der von der Laboratorium-Ausrüstung gemacht ist

File:Time Bereichsreflektometer von der allgemeinen Laboratorium-Ausrüstung gemacht. JPG|Simple TDR gemacht von der Laboratorium-Ausrüstung

File:TDR Spur des Kabels mit der offenen Beendigung. JPG|TDR Spur einer Übertragungslinie mit einer offenen Beendigung

File:TDR Spur des Kabels mit einer kurzen Stromkreis-Beendigung. JPG|TDR Spur einer Übertragungslinie mit einer kurzen Stromkreis-Beendigung

File:TDR Spur des Kabels mit einer Kondensatorspur der Beendigung jpg|TDR einer Übertragungslinie mit 1nF Kondensatorbeendigung

File:TDR Spur des Kabels terminationed mit seiner charakteristischen Spur des Scheinwiderstands jpg|TDR einer Übertragungslinie mit einer fast idealen Beendigung

File:TDR hat die Spur des Kabels mit dem Kabel auf einem Oszilloskop geendet. Die JPG|TDR Spur einer Übertragungslinie hat auf einem Oszilloskop hohen eingegebenen Scheinwiderstand begrenzt. Die blaue Spur ist der Puls, wie gesehen, am weiten Ende. Es wird ausgeglichen, so dass die Grundlinie jedes Kanals sichtbarer ist

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Erklärung

Ziehen Sie den Fall in Betracht, wo das weite Ende des Kabels shorted ist (d. h. es wird in den Nullohm-Scheinwiderstand begrenzt). Wenn der steigende Rand des Pulses unten das Kabel gestartet wird, "geht" die Stromspannung am losfahrenden Punkt auf einen gegebenen Wert sofort "zu", und der Puls beginnt, unten das Kabel zum kurzen fortzupflanzen. Wenn der Puls das kurze schlägt, wird keine Energie am weiten Ende absorbiert. Statt dessen denkt ein gegenüberliegender Puls zurück vom kurzen zum losfahrenden Ende nach. Es ist nur, wenn dieses gegenüberliegende Nachdenken schließlich reicht, der Start spitzen an, dass die Stromspannung an diesem losfahrenden Punkt plötzlich zurück zur Null fällt, der Tatsache Zeichen gebend, dass es einen kurzen am Ende des Kabels gibt. D. h. der TDR hatte keine Anzeige, dass es einen kurzen am Ende des Kabels gibt, bis sein ausgestrahlter Puls unten reisen kann, kann das Kabel mit grob der Geschwindigkeit des Lichtes und des Echos zurückkehren unterstützen das Kabel mit derselben Geschwindigkeit. Es ist nur nach dieser Rückfahrverzögerung, dass das kurze durch den TDR wahrgenommen werden kann. Annehmend, dass man die Signalfortpflanzungsgeschwindigkeit beim besonderen Kabel unter dem Test dann auf diese Weise weiß, kann die Entfernung zum kurzen gemessen werden.

Eine ähnliche Wirkung kommt vor, wenn das weite Ende des Kabels ein offener Stromkreis (begrenzt in einen unendlichen Scheinwiderstand) ist. In diesem Fall aber wird das Nachdenken vom weiten Ende identisch mit dem ursprünglichen Puls polarisiert und trägt dazu bei, anstatt es zu annullieren. So nach einer Rückfahrverzögerung springt die Stromspannung am TDR plötzlich zu zweimal der ursprünglich angewandten Stromspannung.

Bemerken Sie, dass eine theoretische vollkommene Beendigung am weiten Ende des Kabels den angewandten Puls völlig absorbieren würde, ohne jedes Nachdenken zu verursachen. In diesem Fall würde es unmöglich sein, die wirkliche Länge des Kabels zu bestimmen. Glücklicherweise sind vollkommene Beendigungen sehr selten, und etwas kleines Nachdenken wird fast immer verursacht.

Der Umfang des Nachdenkens wird den Reflexionskoeffizienten oder ρ genannt. Der Koeffizient erstreckt sich von 1 (offener Stromkreis) zu-1 (kurzer Stromkreis). Der Wert der Nullmittel, dass es kein Nachdenken gibt. Der Reflexionskoeffizient wird wie folgt berechnet:

Wo Zo als der charakteristische Scheinwiderstand des Übertragungsmediums definiert wird und Zt der Scheinwiderstand der Beendigung am weiten Ende der Übertragungslinie ist.

Jede Diskontinuität kann als ein Beendigungsscheinwiderstand angesehen und als Zt eingesetzt werden. Das schließt plötzliche Änderungen im charakteristischen Scheinwiderstand ein. Als ein Beispiel würde eine Spur-Breite auf einer gedruckten an seinem midsection verdoppelten Leiterplatte eine Diskontinuität einsetzen. Etwas von der Energie wird zurück zur fahrenden Quelle widerspiegelt; die restliche Energie wird übersandt. Das ist auch bekannt als ein sich zerstreuender Verbindungspunkt.

Gebrauch

Zeitabschnitt-Reflektometer werden für die Prüfung im Platz von sehr langen Kabelläufen allgemein verwendet, wo es unpraktisch ist, um umzugraben oder zu entfernen, was ein Kilometer-langes Kabel sein kann. Sie sind für die vorbeugende Wartung von Fernmeldelinien unentbehrlich, weil sie wachsende Widerstand-Niveaus auf Gelenken und Steckern offenbaren können, wie sie, und zunehmende Isolierungsleckage korrodieren, wie es erniedrigt und Feuchtigkeit absorbiert, lange bevor irgendein zu katastrophalen Misserfolgen führt. Mit einem TDR ist es möglich, eine Schuld zu innerhalb von Zentimeter genau festzustellen.

TDRs sind auch sehr nützliche Werkzeuge für technische Kontrolle-Gegenmaßnahmen, wo sie helfen, die Existenz und Position von Leitungsklapsen zu bestimmen. Die geringe Änderung im Linienscheinwiderstand, der durch die Einführung eines Klapses oder Verbindung verursacht ist, wird auf dem Schirm eines TDR, wenn verbunden, mit einer Telefonlinie auftauchen.

TDR Ausrüstung ist auch ein wesentliches Werkzeug in der Misserfolg-Analyse von modernen gedruckten Hochfrequenzleiterplatten, deren Signalspuren sorgfältig gefertigt werden, um mit Übertragungslinien wettzueifern. Durch das Beobachten des Nachdenkens können irgendwelche unverlöteten Nadeln eines Ball-Bratrost-Reihe-Geräts entdeckt werden. Zusätzlich können kurze umkreiste Nadeln auch auf eine ähnliche Mode entdeckt werden.

Der TDR Grundsatz wird in Industrieeinstellungen, in Situationen so verschieden verwendet wie die Prüfung von einheitlichen Stromkreis-Paketen zum Messen flüssiger Niveaus. Im ersteren wird das Zeitabschnitt-Reflektometer verwendet, um Mangel-Seiten in demselben zu isolieren. Der Letztere wird in erster Linie auf die Prozess-Industrie beschränkt.

TDR im Niveau-Maß

In einem TDR-basierten Niveau-Maß-Gerät erzeugt das Gerät einen Impuls, der unten einen dünnen Welle-Führer (auch gekennzeichnet als eine Untersuchung) - normalerweise eine Metallstange oder ein Stahlseil fortpflanzt. Wenn dieser Impuls die Oberfläche des zu messenden Mediums schlägt, denkt ein Teil des Impulses nach unterstützen das Welle-Handbuch. Das Gerät bestimmt das flüssige Niveau durch das Messen des Zeitunterschiedes dazwischen, als der Impuls gesandt wurde, und als das Nachdenken zurückgekehrt ist. Die Sensoren können Produktion das analysierte Niveau als ein dauerndes analoges Signal oder Produktionssignale schalten. In der TDR Technologie wird die Impuls-Geschwindigkeit in erster Linie durch den permittivity des Mediums betroffen, durch das sich der Puls fortpflanzt, der sich außerordentlich durch den Feuchtigkeitsgehalt und die Temperatur des Mediums ändern kann. In vielen Fällen kann diese Wirkung ohne übermäßige Schwierigkeit korrigiert werden. In einigen Fällen, solcher als im Kochen und/oder den hohen Temperaturumgebungen, kann die Korrektur schwierig sein. Wenn es den Schaum (Schaum) Höhe und das zusammengebrochene flüssige Niveau in einem schaumigen / bestimmt, kann kochendes Medium sehr schwierig sein.

TDR in Ankerkabeln in Dämmen verwendet

Dam Safety Interest Group von CEA Technologies, Inc. (CEATI), einem Konsortium von Organisationen der elektrischen Leistung, hat Ausbreitungsspektrum-Zeitabschnitt reflectometry angewandt, um potenzielle Schulden in konkreten Dammankerkabeln zu identifizieren. Der Schlüsselvorteil des Zeitabschnittes reflectometry über andere Probemethoden ist die nichtzerstörende Methode dieser Tests.

TDR in den landwirtschaftlichen und Erdwissenschaften verwendet

TDR wird verwendet, um Feuchtigkeitsgehalt in Boden und porösen Medien zu bestimmen, wo im Laufe der letzten zwei Jahrzehnte wesentliche Fortschritte gemacht worden sind; einschließlich in Böden, Körnern und Nahrungsmittelzeug, und in Bodensätzen. Der Schlüssel zum Erfolg von TDR ist seine Fähigkeit, den permittivity (dielektrische Konstante) eines Materials von der Welle-Fortpflanzung und der Tatsache genau zu bestimmen, dass es eine starke Beziehung zwischen dem permittivity eines Materials und seinem Wasserinhalt, wie demonstriert, in den Pionierarbeiten von Hoekstra und Delaney (1974) und Topp gibt u. a. (1980). Neue Rezensionen und Bezugsarbeit am Thema, schließen Topp und Reynolds (1998), Noborio (2001), Pettinellia ein u. a. (2002), Topp und Ferre (2002) und Robinson u. a. (2003). Die TDR Methode ist eine Übertragungslinientechnik, und bestimmt einen offenbaren TDR permittivity (Ka) von der Fahrzeit einer elektromagnetischen Welle, die sich entlang einer Übertragungslinie, gewöhnlich zwei oder mehr parallele Metallstangen fortpflanzt, die in einem Boden oder Bodensatz eingebettet sind. TDR Untersuchungen sind gewöhnlich zwischen 10 und 30 Cm in der Länge und verbunden mit dem TDR über ein koaxiales Kabel.

TDR im geotechnical Gebrauch

Zeitabschnitt reflectometry ist auch verwertet worden, um Steigungsbewegung in einer Vielfalt von geotechnical Einstellungen einschließlich Autobahn-Kürzungen, Schiene-Betten und Tagebauten zu kontrollieren (Dowding & O'Connor, 1984, 2000a, 2000b; Kane & Beck, 1999). In der Stabilität, die Anwendungen mit TDR kontrolliert, wird ein koaxiales Kabel in einem vertikalen Bohrloch installiert, das das Gebiet der Sorge durchführt. Der elektrische Scheinwiderstand an jedem Punkt entlang einem koaxialen Kabel ändert sich mit der Deformierung des Isolators zwischen den Leitern. Ein spröder Bewurf umgibt das Kabel, um Erdbewegung in eine plötzliche Kabeldeformierung zu übersetzen, die als eine feststellbare Spitze in der Reflectance-Spur auftaucht. Bis neulich war die Technik gegen kleine Steigungsbewegungen relativ unempfindlich und konnte nicht automatisiert werden, weil sie sich auf die menschliche Entdeckung von Änderungen in der Reflectance-Spur mit der Zeit verlassen hat. Farrington und Sargand (2004) haben ein einfaches Signal entwickelt, das Technik mit numerischen Ableitungen bearbeitet, um zuverlässige Anzeigen der Steigungsbewegung von den TDR Daten viel früher herauszuziehen, als durch die herkömmliche Interpretation.

Eine andere Anwendung von TDRs in der geotechnical Technik soll den Boden-Feuchtigkeitsgehalt bestimmen. Das kann getan durch das Stellen des TDRs in verschiedene Boden-Schichten und Maß der Zeit des Anfangs des Niederschlags und die Zeit, dass TDR eine Zunahme im Boden-Feuchtigkeitsgehalt anzeigen. Die Tiefe des TDR (d) ist ein bekannter Faktor, und der andere ist die Zeit, die den Fall von Wasser nimmt, um zu reichen, dass Tiefe (t) deshalb die Geschwindigkeit der Wasserinfiltration (Hydrologie) (v) bestimmt werden kann. Das eine gute Methode, die Wirksamkeit von Besten Verwaltungsmethoden (BMPs) im Reduzieren stormwater Oberflächenentscheidungslauf zu bewerten.

TDR in der Halbleiter-Gerät-Analyse

Zeitabschnitt reflectometry wird in der Halbleiter-Misserfolg-Analyse als eine nichtzerstörende Methode für die Position von Defekten in Halbleiter-Gerät-Paketen verwendet. Der TDR stellt eine elektrische Unterschrift von individuellen leitenden Spuren im Gerät-Paket zur Verfügung und ist nützlich für zu beschließen, dass sich die Position dessen öffnet und Shorts.

TDR in der Flugverdrahtungswartung

Zeitabschnitt reflectometry spezifisch wird Ausbreitungsspektrum-Zeitabschnitt reflectometry für die Luftfahrt verwendet, die sowohl für die vorbeugende Wartung als auch für periodisch auftretende Schuld-Position telegrafiert. Der Ausbreitungsspektrum-Zeitabschnitt reflectometry ist im Vorteil, genau die Schuld-Position innerhalb von Tausenden von Meilen der Flugverdrahtung ausfindig zu machen. Zusätzlich ist diese Technologie das Betrachten für die lebende Luftfahrt, die als das Ausbreitungsspektrum reflectometry Arbeiten an einer lebenden Leitung kontrolliert.

Der Staat Utah hat Forschung über den Gebrauch des Zeitabschnittes reflectometry geführt, um Scheuern von elektrischen Leitungen im Flugzeug zu identifizieren. Wie man bekannt, verursacht dieses Scheuern elektrische Misserfolge auf dem Flugzeug. Die Fähigkeit, potenzielle Probleme vor einem Misserfolg zu identifizieren, der lebensbeendende Implikationen haben konnte, ist äußerst nützlich.

Siehe auch

• Übertragungslinie
• Misserfolg-Analyse
• Frequenzbereichssensor
• Geräuschgebiet Reflectometry
• Optisches Zeitabschnitt-Reflektometer

Geben Sie Verlust zurück

• Ausbreitungsspektrum-Zeitabschnitt reflectometry
• Verhältnis der stehenden Welle
• Zeitabschnitt reflectometry
• Schleife von Murray überbrückt

Weiterführende Literatur

• Hoekstra, P. und A. Delaney, 1974. "Dielektrische Eigenschaften von Böden an der UHF und den Mikrowellenfrequenzen". Zeitschrift der Geophysikalischen Forschung 79:1699-1708.
• Schmied, P., C. Furse und J. Gunther, 2005. "Analyse des Ausbreitungsspektrum-Zeitabschnittes reflectometry für die Leitungsschuld-Position". IEEE Sensorzeitschrift 5:1469-1478.
• Waddoups, B., C. Furse und M Schmidt. "Analyse von Reflectometry für die Entdeckung der abgenutzten Flugzeugsverdrahtungsisolierung". Abteilung von elektrischen und Computertechnik. Staatliche Universität von Utah.
• Noborio K. 2001. "Maß von Boden-Wasser zufriedenes und elektrisches Leitvermögen durch den Zeitabschnitt reflectometry: Eine Rezension". Computer und Elektronik in der Landwirtschaft 31:213-237.
• Pettinelli E., A. Cereti, A. Galli und F. Bella, 2002. "Zeitabschnitt reflectometry: Kalibrierungstechniken für das genaue Maß der dielektrischen Eigenschaften von verschiedenen Materialien". Rezension von Wissenschaftlichen Instrumenten 73:3553-3562.
• Robinson D.A., S.B. Jones, J.M. Wraith, D. Oder und S.P. Friedman, 2003 "Eine Rezension von Fortschritten in dielektrischen und elektrischen Leitfähigkeitsmessungen in Böden mit dem Zeitabschnitt reflectometry". Vadose Zonenzeitschrift 2: 444-475.
• Topp G.C. J.L. Davis und A.P. Annan, 1980. "Elektromagnetischer Entschluss vom Boden-Wasserinhalt: Maße in koaxialen Übertragungslinien". Wassermittel-Forschung 16:574-582.
• Topp G.C. und W.D. Reynolds, 1998. "Zeitabschnitt reflectometry: Eine Samentechnik, um Masse und Energie in Boden zu messen". Boden-Bebauen-Forschung 47:125-132.
• Topp, G.C. und T.P.A. Ferre, 2002. "Wasserinhalt", in Methoden der Boden-Analyse. Teil 4. (Ed. J.H. Dane und G.C. Topp), SSSA Buchreihe Nr. 5. Bodenkunde-Gesellschaft Amerikas, Madison WI.
• Dowding, C.H. & O'Connor, K.M. 2000a. "Vergleich von TDR und Inclinometers für die Steigungsüberwachung". Geotechnical Maße — Verhandlungen von Geo-Denver2000: 80-81. Denver, CO.
• Dowding, C.H. & O'Connor, K.M. 2000b. "Echtzeitüberwachung der Infrastruktur mit der TDR Technologie". Strukturmaterial-Technologie NDT Konferenz 2000
• Kane, W.F. & Wink, T.J. 1999. "Fortschritte in der Steigungsinstrumentierung: TDR und Entfernte Datenerfassungssysteme". Feldmaße in Geomechanics, 5. Internationalem Symposium auf Feldmaßen in Geomechanics: 101-105. Singapur.
• Farrington, S.P. und Sargand, S.M. "Fortgeschrittene Verarbeitung des Zeitabschnittes Reflectometry für die Verbesserte Steigungsstabilitätsüberwachung", Verhandlungen der Elften Jährlichen Konferenz für Tailings und Mine Waste, Oktober 2004.

Außenverbindungen

• Radiodetection verlängerte Ausbildung - Abc des von TDR
• Arbeit beginnt, getrenntes Netz zu reparieren
• AN-1304-2: Zeitabschnitt Reflectometry Theorie (von Agilent Technologien)