Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Кафедра КТЭИ
Лабораторная работа №2
«ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ
ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАБЕЛЕЙ»
Выполнили: студенты группы КТЭИ-01-1
Морева О.В.
Никонова О.П.
Проверил: доцент кафедры КТЭИ
Щербинин А.Г.
Пермь 2005
Цель работы: закрепление теоретического материала, практическое знакомство с характером и значениями неоднородностей в кабелях связи и радиочастотных кабелях и методикой их измерения.
Теоретическая часть
Изменение первичных и вторичных параметров по длине кабеля обусловлено отклонением геометрических размеров от номинала (местное, периодически повторяющееся или случайное), а также изменением электрических характеристик изоляции (C, tg, ) по длине и радиусу (например, в пористой ПЭ, бумажной изоляции и т. д.). Отклонение значения волнового сопротивления по длине кабеля от нормального называют неоднородностью волнового сопротивления кабеля.
Неоднородность волнового сопротивления кабеля оценивается количественно коэффициентом отражения. Для высококачественных цепей коэффициент отражения не должен превышать значения, определяемого формулой:
, (1)
где p – коэффициент отражения; f – частота, кГц.
Коэффициент отражения рассчитывается по формуле:
, (2)
где ZВ – волновое сопротивление кабеля, Ом; Z – волновое сопротивление в месте неоднородности, Ом; – отклонение волнового сопротивления в месте неоднородности от среднего номинального значения.
Тогда отклонение волнового сопротивления можно определить по формуле
. (3)
Измерение неоднородностей производится, как правило, импульсным методом.
Принцип импульсных измерений заключается в том, что в исследуемую линию посылаются короткие импульсы (зондирующие импульсы), которые, распространяясь по линии, частично или полностью отражаются от неоднородностей волнового сопротивления и возвращаются к месту, откуда они были посланы. Сигналы, отражённые от неоднородностей волнового сопротивления, будут смещены во времени относительно зондирующего импульса в зависимости от расстояния до неоднородности, то есть запаздывание отражённого импульса по отношению к зондирующему импульсу пропорционально расстоянию до неоднородности волнового сопротивления:
, (4)
где lX – расстояние до неоднородности; T – время запаздывания сигнала; V – скорость распространения электромагнитной волны в кабеле.
Индуктивность в коаксиальной цепи определяется по формуле (Гн/м)
, (5)
где – магнитная постоянная, , Гн/м; – внутренний диаметр обратного проводника; – диаметр прямого проводника.
Емкость в коаксиальной цепи определяется по формуле (Ф/м)
, (6)
где – электрическая постоянная, , Ф/м; – относительная диэлектрическая проницаемость.
Волновое сопротивление при f>30 кГц определяется по формуле (Ом)
. (7)
Скорость в коаксиальных цепях определяется по формуле (м/с)
. (8)
Величина неоднородности волнового сопротивления при импульсных измерениях определяется отношением амплитуды отражённого UОТ в месте неоднородности к амплитуде зондирующего UЗ импульса
. (9)
Определив экспериментально коэффициент отражения, можно вычислить величину неоднородности.
По знаку коэффициента отражения, то есть по полярности отражённого сигнала относительно зондирующего импульса, можно судить о характере неоднородности. Отражённый импульс сохраняет свой знак при увеличенном сопротивлении в месте отражения (крайний случай - холостой ход в цепи p=+1). Отражённый сигнал меняет свой знак (полярность) при уменьшении сопротивления в месте отражения (короткое замыкание p= –1). При p=0 имеет место полное согласование линии по волновому сопротивлению и отражение импульсов отсутствует.
1. Определение поперечных геометрических размеров образцов коаксиальных кабелей, конструкции прямого и обратного проводников, материала изоляции и его диэлектрической проницаемости.
Образец №1:
Проволоки внутреннего и внешнего проводников – медные.
Диаметр внутреннего провода d=0,8 (19х0,16) мм.
Внешний проводник выполнен в виде оплетки.
D=2,9 мм. (внутренний диаметр внешнего проводника).
Изоляция: сплошная полиэтиленовая эк=2.
Образец №2:
Проволоки внутреннего и внешнего проводников – медные.
d=0,75 мм. (однопроволочный).
Внешний проводник выполнен в виде оплетки.
D=4,5 мм.
Изоляция: сплошная полиэтиленовая эк=2.
2 Определение коэффициента укорочения () электромагнитной волны (ЭМВ).
Образец №1:
Образец №2:
3. Определение скорости распределения электромагнитной волны в кабеле (, м/с)
Образец №1:
Образец №2:
где – скорость распространения ЭМВ в вакууме, м/с.
4. Расчет разрешающей способности прибора L (минимального расстояния между двумя неоднородностями, при котором неоднородности наблюдаются отдельно).
;
мм;
где – время нарастания импульса (Р5-15 =90пс).
5. Определение длины образцов коаксиальных кабелей двумя способами с помощью прибора.
а) По цифровому табло.
Образец №1: L=24,8 (дм) = 2,48 м.
Образец №2: L=20,1 (дм) = 2,01 м.
б) Непосредственно по шкале ЭЛТ.
Образец №1:
L = 6*0,4=2,4 м.
Образец №2:
L = 5*0,4=2 м.
6. Определение коэффициента укорочения с помощью прибора, определение относительной диэлектрической проницаемости изоляции образцов коаксиальных кабелей и скорости распространения сигнала.
Образец №1:
;
;
;
Образец №2:
;
;
;
Относительная диэлектрическая проницаемость, определенная с помощью прибора,
оказалась меньше справочной.
7. Определение волновых сопротивлений образцов коаксиальных кабелей:
а) с помощью прибора.
Образец №1: ; ( Ом).
Ом;
Образец №2: ; ( Ом).
Ом;
;
;
Ом.
б) по формуле.
Образец №1: Ом.
Образец №2: Ом.
Волновые сопротивления образцов коаксиальных кабелей определенные с помощью прибора приближенно равны вычисленным по формуле.