Коэффициент укорочения - что это такое?

В любом рефлектометре перед измерением расстояния нужно установить коэффициент укорочения. Точность измерения расстояния до места повреждения зависит от правильной установки коэффициента укорочения. Короткие импульсные сигналы, используемые при методе импульсной рефлектометрии в рефлектометрах РЕЙС-45, РЕЙС-50, РЕЙС-100, РЕЙС-105М1, РЕЙС-205, РЕЙС-305, РЕЙС-405 и СТЭЛЛ-4500, распространяются в разных линиях с разной скоростью. Эта скорость определяется материалом изоляции проводников линии. Упрощенно можно считать что при распространении импульсного сигнала проводники линии являются только направляющими элементами для распространения сигналов, а основная часть энергии сигналов распространяется вдоль линии, то есть фактически в ее изоляции. Cкорость распространения импульсных сигналов в воздушных линиях (изоляция - воздух) очень близка к скорости света в вакууме. Скорость распространения в кабельных линиях, в зависимости от материала изоляции, может быть значительно ниже (до нескольких раз) скорости распространения света в вакууме.

При импульсной рефлектометрии расстояние до места повреждения или до конца линии определяется по времени задержки отраженных сигналов относительно зондирующих, в соответствии с выражением:

где L - расстояние до места повреждения,
T - время задержки отраженных сигналов относительно зондирующих,
V - скорость распространения импульсного сигнала по линии,
С - скорость света в вакууме (300 000 000 м/с),
g - коэффициент укорочения.

В России принято учитывать скорость распространения импульсных сигналов безразмерной величиной коэффициента укорочения g. Коэффициент укорочения показывает во сколько раз скорость распространения сигналов в линии меньше скорости света в вакууме и определяется выражением:

Для практических измерений на кабельных линий можно считать, что коэффициент укорочения еще зависит от конструкции кабеля. Так, например, “электрическая длина”, которую проходят импульсы при распространении вдоль проводников кабеля с большим повивом будет больше, чем геометрическая длина кабеля, измеренная по поверхности кабеля. Эту разницу проще всего учесть, откорректировав коэффициент укорочения таким образом, чтобы измеренная прибором длина кабеля (“электрическая длина”) совпадала с измерением по его поверхности (реальная длина кабеля). На практике так это и делается. Поэтому кабели, одинаковые по диаметру жил, типу и толщине изоляции, но разные по количеству жил и повиву (шагу скрутки) могут иметь разные коэффициенты укорочения.

Как влияет коэффициент укорочения на точность измерения рефлектометров РЕЙС-45, РЕЙС-50, РЕЙС-100, РЕЙС-105М1, РЕЙС-205, РЕЙС-305, РЕЙС-405?

Расстояние до места повреждения в рефлектометрах РЕЙС, определяется выражением:

В соответствии с этой формулой погрешность коэффициента укорочения в рефлектометрах РЕЙС, непосредственно отражается на погрешности измерения расстояния. Следует учитывать, что обычно погрешность коэффициента укорочения в рефлектометрах складывается из двух составляющих: погрешности, с которой известен коэффициент укорочения, и погрешности установки этого коэффициента в рефлектометре. Если в старых рефлектометрах погрешность установки коэффициента укорочения составляла 1...2%, то в рефлектометрах РЕЙС эта погрешность отсутствует. Таким образом, чем точнее известен коэффициент укорочения кабельной линии, тем точнее можно измерить расстояние рефлектометрами РЕЙС.

Как измерить коэффициент укорочения рефлектометрами РЕЙС-45, РЕЙС-50, РЕЙС-100, РЕЙС-105М1, РЕЙС-205, РЕЙС-305 и РЕЙС-405?

Если коэффициент укорочения кабельной линии неизвестен, то его можно измерить рефлектометрами РЕЙС-45, РЕЙС-50, РЕЙС-100, РЕЙС-105М1, РЕЙС-205, РЕЙС-305, РЕЙС-405 (далее - РЕЙС ). Для измерения коэффициента укорочения нужно иметь кабель точно известной длины. На практике обычно берут имеющийся отрезок кабеля длиной 20...50 метров и измеряют его длину, например рулеткой. Затем к этому отрезку кабеля подключают рефлектометр РЕЙС, устанавливают измерительный курсор на начало отраженного сигнала, вводят в рефлектометр измеренную длину и получают коэффициент укорочения. Затем сохраняют полученный коэффициент укорочения в памяти рефлектометра РЕЙС для последующего использования. Подробную информацию по измерению коэффициента укорочения можно посмотреть в руководстве по эксплуатации соответствующего рефлектометра РЕЙС.

Где хранить данные по типам кабелей и их коэффициентам укорочения?

Все данные по коэффициентам укорочений используемых кабелей можно хранить в таблице укорочений энергонезависимой памяти рефлектометра РЕЙС-45, РЕЙС-50, РЕЙС-100, РЕЙС-105М1, РЕЙС-205, РЕЙС-305, РЕЙС-405. При этом можно записать не только значение коэффициента укарочения, но и тип кабеля. Например, данные по коэффициенту укорочения кабеля РК-50 могут быть записаны в виде: “РК-50-2-11 1.520”. В энергонезависимой памяти рефлектометров РЕЙС могут храниться данные по коэффициентам укорочения нескольких десятков кабелей. Поставляемое с рефлектометром программное обеспечение позволяет не только переписать данные из рефлектометра в компьютер и обратно, но и редактировать данные в компьютере.

Можно ли использовать для рефлектометров РЕЙС-45, РЕЙС-50, РЕЙС-100, РЕЙС-105М1, РЕЙС-205, РЕЙС-305 и РЕЙС-405 данные по коэффициентам укорочения, измеренные другими рефлектометрами?

В принципе коэффициент укорочения не зависит от типа используемого для измерения рефлектометра. Поэтому для рефлектометров РЕЙС можно использовать данные по значениям коэффициентов укорочений, измеренных другими рефлектометрами. Однако обязательно нужно учитывать следующее обстоятельство. Если значение коэффициента укорочения измерено с точностью, гораздо меньшей чем инструментальная погрешность измерения расстояния рефлектометром (0,2%), то и точность измерения расстояния до повреждения будет соответственно хуже чем 0,2%. Низкая точность измерения коэффициента укорочения может быть как следствием относительно большой инструментальной погрешности измерения расстояния рефлектометром, так и следствием некалиброванности рефлектометра. В старых распространенных аналоговых рефлектометрах типа Р5-10 или Р5-13 инструментальная погрешность составляет 1...2%, а калибровка проводится вручную. Поэтому, если перед измерением коэффициента укорочения рефлектометром Р5-10 (Р5-13) оператор не откалибровал его, то и измерения будут проведены с дополнительной погрешностью. Рефлектометры РЕЙС имеют низкую инструментальную погрешность измерения расстояния (0,2%), калибруется автоматически при каждом включении питания, поэтому целесообразней всего измерить коэффициент укорочения кабеля этим прибором.

Данные по коэффициентам укорочения некоторых кабелей, выпускаемых в России и других странах СНГ

В народном хозяйстве используется большое количество кабелей самого различного назначения и типов. Ниже указаны типы некоторых кабелей:

• силовые кабели различных классов напряжения (АВВГ, АПВГ, ВВГ, ВВБ, АВВБ, ВВБГ, ВБбШв, АВБбШв, ВРГ, ВРБГ, АВРГ и другие),
• кабели и провода шланговые РПШЭ, РПШ, КПГ, КОГ, КРШС, КГН и другие,
• кабели грузонесущие морские КГ 1-30-П, КГП 1-150, КГР 7-3,2 и другие,
• кабели судовые КНРк, КНРЭ, КНРЭк, КНР, НРШМ, КНРП и другие,
• кабели для подвижного состава КПСРВМ, КРПСТ и другие,
• кабели контрольные КВВГ, АКВВГ, КВВГЭ, КВВБ, АКВВБГ, КРШУ, АКРВГ, КВВГ-Т, КВБбШв, АКВБбШв и другие,
• кабели связи (телефонные): ТГ, ТБ, ТБГ, ТПП, ПКСВ, ТРП, ПРПМ, МКСГ, МКСБ, МКСБГ, ТСВ, ТПВ, ТЗГ, ТЗБ, ТЗБГ, СБПу, СБВГ, ПТПЖ, СЭК, ВСЭК, РВШЭ, КМСэ-2 и другие,
• кабели дальней связи низкочастотные ТЗПАШп, ТЗПАБп, ТЗСАШп и другие,
• кабели связи высокочастотные ЗКАШп, ЗКП и другие,
• кабели местной связи высокочастотные КСПП, КСППБ, КСПЗП, КСПЗПБ и другие,
• кабели станционные симметричные КММС-2 и другие,
• кабели радиочастотные РК-75, РК-50, РК-100 и другие,
• кабели компьютерные ККПВ, ККПВэ и другие,
• кабели связи шахтные КСШ, КСШБбШв и другие.

Внимание! Указанные величины коэффициентов укорочения можно использовать только как ориентировочные справочные данные. Эти данные были получены посредством измерения разными рефлектометрами, в том числе аналоговыми, которые имеют относительно невысокую точность измерения. Для того, чтобы эффективно использовать приведенные данные по коэффициентам укорочения кабелей в точных измерениях рефлектометрами РЕЙС-45, РЕЙС-50,РЕЙС-100, РЕЙС-105М1, РЕЙС-205, РЕЙС-305, РЕЙС-405 и СТЭЛЛ-4500, рекомендуется перепроверить эти данные посредством измерения этими рефлектометрами в конкретных условиях применения кабеля.

Статья подготовлена специалистами отдела инноваций © ООО «АНГСТРЕМ»