מד ד תחום זמן ( TDR ) הוא מכשיר אלקטרוני המשתמש ב - reflectometry של תחום זמן כדי לאפיין ולאתר תקלות בכבלים מתכתיים (לדוגמה, כבל זוג מעוות או כבל קואקסיאלי ). [1] ניתן להשתמש בו גם לאיתור אי-רציפויות במחבר, בלוח מעגלים מודפסים או בכל נתיב חשמלי אחר. המכשיר המקביל עבור סיבים אופטיים הוא משקף אופטי בזמן מושלם .
תיאור
A TDR אמצעים השתקפות לאורך מנצח. כדי למדוד את השתקפויות אלה, ה- TDR ישדר אות תקלה על המנצח וישמע את השתקפותו . אם המנצח הוא בעל עכבה אחידה והוא מסתיים כהלכה, אז לא יהיו שום השתקפויות ואת האות הנותר האירוע ייקלט בקצה הרחוק על ידי סיום. במקום זאת, אם יש וריאציות עכבה, אז כמה האות האירוע יבוא לידי ביטוי חזרה למקור. A TDR דומה באופן עקרוני מכ"ם .
הִשׁתַקְפוּת
באופן כללי, ההשתקפויות יהיו באותו צורה כמו האות האירוע, אבל הסימן שלהם ואת גודל תלויים בשינוי ברמת עכבה. אם יש עלייה צעד העכבה, ואז ההשתקפות יהיה סימן זהה האות האירוע; אם יש ירידה צעד עכבה, ההשתקפות תהיה סימן ההפך. גודל ההשתקפות תלוי לא רק בכמות שינוי העכבה, אלא גם בהפסד במוליך.
ההשתקפויות נמדדות בפלט / קלט ל - TDR ומוצגות או מתוות כפונקציה של זמן. לחלופין, ניתן לקרוא את התצוגה כפונקציה של אורך הכבל, משום שמהירות ריבוי האות היא כמעט קבועה עבור מדיית שידור נתונה.
בשל רגישותו לוריאציות עכבה, ניתן להשתמש ב - TDR לאימות מאפייני עכבת הכבלים, מיקומי התיחום והמיקומים וההפסדים הנלווים, ואומדן אורך הכבל.
אות האירוע
TDRs משתמשים באירועי אירוע שונים. כמה TDRs להעביר דופק לאורך המנצח; הפתרון של מכשירים כאלה הוא לעתים קרובות רוחב הדופק. פולסים צרים יכולים להציע רזולוציה טובה, אבל יש להם רכיבי אותות בתדירות גבוהה, כי הם attenuated בכבלים ארוכים. הצורה של הדופק הוא לעתים קרובות חצי סינוסי. [2] עבור כבלים ארוכים יותר, רוחב דופק רחב יותר משמשים.
נעשה שימוש גם בצעדי זמן מהירים . במקום לחפש את ההשתקפות של דופק מלא, המכשיר הוא מודאג עם הקצה עולה, אשר יכול להיות מהיר מאוד. [3] טכנולוגיית ה- TDR בשנות השבעים השתמשה בצעדים עם עלייה של 25 ps. [4] [5] [6]
עדיין TDRs אחרים לשדר אותות מורכבים לזהות השתקפויות עם טכניקות המתאם. ראה רפלקומטריה של תחום זמן ספקטרום .
נוֹהָג
מדדים לטווח זמן משמשים בדרך כלל לבדיקות במקום של רצועות כבלים ארוכות מאוד, כאשר זה לא מעשי לחפור או להסיר מה יכול להיות כבל באורך קילומטרים. הם חיוניים לתחזוקה מונעת של קווי תקשורת , כמו TDRs יכול לזהות התנגדות על המפרקים ומחברים כפי שהם corrode , והגברת דליפת בידוד כפי שהוא משפיל וקולט לחות, הרבה לפני או מוביל לכישלונות קטסטרופלי. באמצעות TDR, ניתן להצביע על טעות בתוך סנטימטרים.
TDRs הם גם כלים שימושיים מאוד עבור מעקב טכני אמצעים נגד , שבו הם עוזרים לקבוע את קיומו ומיקום של ברזים חוטים . שינוי קל בעכבות קו הנגרמת על ידי הכנסת ברז או ספליט יופיע על המסך של TDR כאשר מחובר לקו הטלפון.
ציוד TDR הוא גם כלי הכרחי בניתוח הכשל של לוחות תדר גבוה מודפס מודרני עם עקבות האות מעוצבים לחקות קווי תמסורת . על ידי התבוננות השתקפויות, כל פינים unoldered של מכשיר רשת הכדור מערך יכול להיות מזוהה. סיכות מעגל קצר יכול גם להיות מזוהים באופן דומה.
העיקרון TDR משמש במסגרות תעשייתיות, במצבים מגוונים כמו בדיקת חבילות מעגלים משולבים למדידת רמות נוזלים. ב לשעבר, תחום הזמן משקף משמש לבודד אתרים נכשלים באותו. האחרון מוגבל בעיקר לתעשיית התהליך.
במדידה ברמה
במכשיר מדידה מבוסס TDR , המכשיר יוצר דחף המתפשט במורד גל גלוי (המכונה בדיקה) - בדרך כלל מוט מתכת או כבל פלדה. כאשר דחף זה פוגע את פני המדיום כדי להימדד, חלק הדחף משקף את הגלים. המכשיר קובע את רמת הנוזל על ידי מדידת הפרש הזמן בין הדחיפה כאשר נשלחה ההשתקפות. חיישנים יכולים פלט את רמת ניתח כמו אות אנלוגי רציף או לעבור אותות פלט. בטכנולוגיית TDR, מהירות הדחיפה מושפעת בעיקר מהשימושיות של המדיום שבאמצעותו הדופק מתפשט, אשר יכול להשתנות במידה רבה על ידי תכולת הלחות והטמפרטורה של המדיום. במקרים רבים ניתן לתקן אפקט זה ללא קושי. במקרים מסוימים, כגון בסביבות רותחות ו / או טמפרטורות גבוהות, התיקון עלול להיות קשה. בפרט, קביעת קצף (קצף) גובה ואת רמת נוזל התמוטט בינוני קצף / רותח יכול להיות קשה מאוד.
משמש כבלים עוגן בסכרים
קבוצת ה- Safety Safety Safety של CEA Technologies, Inc. (CEATI), קונסורציום של חברות כוח חשמליות, יישמה Spread-spectrum תחום- Refometry כדי לזהות פגמים פוטנציאליים כבלי עוגן בטון עוגן. היתרון העיקרי של השתקפות תחום זמן על פני שיטות בדיקה אחרות היא השיטה הלא הרסנית של בדיקות אלה. [8]
משמש באדמה ובמדעי החקלאות
מאמר ראשי: מדידת תכולת לחות באמצעות רפלקומטריה של תחום זמן
A TDR משמש כדי לקבוע תוכן לחות בקרקע התקשורת נקבובי. במהלך שני העשורים האחרונים, נעשו התקדמות משמעותית במדידת לחות בקרקע, בדגן, בחומרי מזון ובסדימנטים. המפתח להצלחתו של TDR הוא יכולתו לקבוע במדויק את המתירנות (קבוע דיאלקטרי) של חומר מתפשטות גלים, בשל הקשר החזק בין הרשאות החומר לתכולתו, כפי שהוכח ביצירות החלוציות של הוקסטרה ודילייני (1974) ו Topp et al. (1980). ביקורות אחרונות ועבודות בנושא זה כוללות, Topp and Reynolds (1998), Noborio (2001), Pettinellia et al. (2002), Topp and Ferre (2002) ו- Robinson et al. (2003). שיטת TDR היא טכניקת קו הולכה, וקובעת את המתיר הנראה (Ka) בזמן הנסיעה של גל אלקטרומגנטי המתפשט לאורך קו תמסורת, בדרך כלל שני מוטות מתכת מקבילים או יותר המשולבים באדמה או משקעים. בדיקות הם בדרך כלל בין 10 ל 30 ס"מ ארוך מחובר כבל TDR דרך קואקסיאלי.
בשימוש גיאוטכני
תחום זמן רפלקטריה שימש גם כדי לפקח על תנועת המדרון במגוון של הגדרות גיאוטכני כולל קיצורי דרך, מיטות רכבת, ומכרות פתוחים (Dowding & O'Connor, 1984, 2000a, 2000b, Kane & Beck, 1999). ביישומים ניטור יציבות באמצעות TDR, כבל קואקסיאלי מותקן בקיר אנכי עובר באזור של דאגה. עכבת החשמל בכל נקודה לאורך כבל קואקסיאלי משתנה עם דפורמציה של מבודד בין המוליכים. דיס שביר מקיף את הכבל כדי לתרגם את תנועת כדור הארץ לעיוות כבל פתאומי, המופיע כפסגה ניתנת לזיהוי בעקבות ההחזרה. עד לאחרונה, הטכניקה הייתה רגישה יחסית לתנועות מדרון קטנות ולא ניתן היה להיות אוטומטי כי זה הסתמך על גילוי אנושי של שינויים עקבות ההחזרה לאורך זמן. פרינגטון וסרגנד (2004) פיתחו שיטה פשוטה לעיבוד אותות באמצעות נגזרים מספריים כדי לחלץ אינדיקציות אמינות של תנועת המדרון מנתוני ה- TDR הרבה יותר מוקדם מאשר בפרשנות המקובלת.
יישום נוסף של TDRs בהנדסה גיאוטכנית הוא לקבוע את תכולת לחות הקרקע. זה יכול להיעשות על ידי הצבת TDRs בשכבות קרקע שונות ומדידה של זמן תחילת המשקעים ואת הזמן כי TDR מצביעים על עלייה בתכולת לחות הקרקע. עומק של TDR (ד) הוא גורם ידוע והשני הוא הזמן שנדרש טיפת מים כדי להגיע לעומק (t); ולכן ניתן לקבוע את מהירות חדירת המים (v). זוהי שיטה טובה להעריך את האפקטיביות של Best Practices ניהול (BMPs) בהפחתת stormwater משטח נגר .
בניתוח מוליכים למחצה
ההשתקפות של תחום הזמן משמשת לניתוח כשל של מוליכים למחצה כשיטה לא הרסנית למיקום הפגמים בחבילות של מוליכים למחצה. TDR מספק חתימה חשמלית של עקבות מוליך בודדים בחבילה המכשיר, והוא שימושי לקביעת המיקום של נפתח ומכנסיים קצרים.
בתחזוקת חיווט תעופה
התחזית של תחום הזמן, במיוחד הספקטרום של תחום הזמן המבוזר, משמשת לחוטי תעופה עבור תחזוקה מונעת ומיקום תקלות. [9] טווח הספקטרום של טווח הספקטרום של ספקטרום הוא בעל היתרון של איתור מדויק של מיקום השבר בתוך אלפי קילומטרים של חוטי תעופה. בנוסף, טכנולוגיה זו שווה לשקול ניטור בזמן אמת התעופה, כמו spectometry ספקטרום להפיץ ניתן להשתמש על חוטים חיים.
שיטה זו הוכחה כיעילה לאיתור תקלות חשמליות לסירוגין. [10]
זמן רב רפלקטוריות תחום זמן רב (MCTDR) גם זוהה כשיטה מבטיחה לאבחון מוטבע EWIS או כלי פתרון בעיות. בהתבסס על הזרקת אות רב-שכבתי (כיבוד EMC ובלתי מזיק לחוטים), טכנולוגיה חכמה זו מספקת מידע לאיתור, לוקליזציה ואפיון של פגמים חשמליים (או פגמים מכניים בעלי השלכות חשמליות) במערכות החיווט. תקלה קשה (קצר, מעגל פתוח) או פגמים לסירוגין ניתן לזהות במהירות רבה את האמינות של מערכות החיווט ולשפר את תחזוקתם. [11]
