Bir zaman-alan reflektometresi ( TDR ), metalik kablolardaki hataları (örneğin, bükülmüş çift tel veya koaksiyel kablo ) karakterize etmek ve bulmak için zaman-alan reflektometrisini kullanan elektronik bir araçtır . [1] Ayrıca bir konektör, baskılı devre kartı veya başka bir elektrik yolundaki süreksizlikleri bulmak için de kullanılabilir . Optik fiber için eşdeğer cihaz , optik zaman alanlı bir yansıtıcıdır .
Açıklama
Bir TDR, bir iletken boyunca yansımaları ölçer. Bu yansımaları ölçmek için TDR, iletkene bir olay sinyali gönderecek ve yansımaları dinleyecektir. İletken tekdüze bir empedansa sahipse ve uygun şekilde sonlandırılırsa , yansıma olmayacaktır ve kalan olay sinyali sonlandırma tarafından uzak uçta emilecektir. Bunun yerine, eğer empedans varyasyonları varsa, o zaman gelen sinyalin bir kısmı kaynağa geri yansıtılacaktır. Bir TDR prensipte radar ile benzerdir.
yansıma
Genel olarak, yansımalar, olay sinyali ile aynı şekle sahip olacaktır, ancak bunların işareti ve büyüklüğü, empedans seviyesindeki değişime bağlıdır. Empedansta bir adım artışı varsa, yansıma olay sinyali ile aynı işarete sahip olacaktır; Empedansta adım azalması varsa, yansıma karşıt işarete sahip olacaktır. Yansımanın büyüklüğü sadece empedans değişiminin miktarına değil, aynı zamanda iletkendeki kayıplara da bağlıdır.
Yansıma , TDR'ye çıkış / girişte ölçülür ve zamanın bir fonksiyonu olarak gösterilir veya çizilir. Alternatif olarak, ekran, belirli bir iletim ortamı için sinyal yayılma hızı hemen hemen sabit olduğundan, kablo uzunluğunun bir fonksiyonu olarak okunabilir .
Empedans varyasyonlarına olan duyarlılığından ötürü, kablo empedans karakteristiklerini, ek yeri ve konnektör konumlarını ve ilişkili kayıpları doğrulamak ve kablo uzunluklarını tahmin etmek için bir TDR kullanılabilir .
Olay sinyali
TDR'ler farklı olay sinyalleri kullanır. Bazı TDR'ler iletken boyunca bir darbe iletir; Bu tür aletlerin çözünürlüğü genellikle nabzın genişliğidir. Dar darbeler iyi çözünürlük sağlayabilir, ancak uzun kablolarda zayıflatılmış yüksek frekanslı sinyal bileşenlerine sahiptirler. Nabzın şekli genellikle yarım döngü sinüzoiddir. [2] Daha uzun kablolar için daha geniş darbe genişlikleri kullanılır.
Hızlı yükselme zaman adımları da kullanılır. Tam bir darbenin yansımasını aramak yerine, cihaz çok hızlı olabilen yükselen kenar ile ilgilidir. [3] 1970'lerde bir teknoloji TDR'si, 25 ps'lik bir artış süresiyle adımlar kullandı. [4] [5] [6]
Diğer TDR'ler karmaşık sinyaller iletir ve korelasyon teknikleriyle yansımaları algılar. Yayılma spektrum zaman alanlı yansıtma ölçütlerine bakınız .
kullanım
Zaman alanı reflektometreleri, çok uzun kabloların yerinde test edilmesi için yaygın olarak kullanılır; burada, kilometre uzunluğunda bir kablo olabilecek olan kazınması veya çıkarılması pratik değildir. TDR'ler korozyona uğradıkça bağlantı ve konektörlerdeki direnci tespit edebilecekleri ve nemi azalttığından ve emdiği için kaçak kaçaklara yol açmadan çok önce izolasyon sızıntısını arttırabildikleri için , telekomünikasyon hatlarının önleyici bakımı için vazgeçilmezdirler . Bir TDR kullanarak, bir hatayı santimetre olarak tespit etmek mümkündür.
TDR'ler ayrıca teknik gözetleme karşı önlemleri için çok kullanışlı araçlar olup , bunlar tel bağlantı noktalarının varlığını ve yerini belirlemeye yardımcı olurlar . Bir telefon hattına bağlandığında TDR'nin ekranında bir dokunma veya ekleme girişinin neden olduğu hat empedansındaki hafif değişiklik gösterilecektir.
TDR ekipmanı aynı zamanda iletim hatlarını taklit etmek için hazırlanmış sinyal izleri ile modern yüksek frekans baskılı devre kartlarının arıza analizinde önemli bir araçtır . Yansımaları gözlemleyerek, bir bilyeli ızgara dizisi cihazının herhangi bir değiştirilmemiş pimi tespit edilebilir. Kısa devreli pimler de benzer şekilde tespit edilebilir.
TDR prensibi, endüstriyel ortamlarda, entegre devre paketlerinin sıvı seviyelerini ölçmeye yönelik testleri kadar çeşitli durumlarda kullanılır . Eskide, zaman alan yansıtma ölçer, arızalı siteleri aynı şekilde izole etmek için kullanılır. İkincisi öncelikli olarak süreç endüstrisi ile sınırlıdır.
Seviye ölçümü
Bir TDR tabanlı seviye ölçüm cihazında, cihaz, tipik olarak bir metal çubuk veya çelik bir kablo olan bir ince dalga kılavuzu (bir prob olarak adlandırılır) yayılan bir impuls üretir. Bu dürtü, ölçülecek ortamın yüzeyine çarptığında, dürtünün bir kısmı dalga kılavuzunu yansıtır. Cihaz, impulsun ne zaman gönderildiği ve yansıma geri döndüğü zaman arasındaki zaman farkını ölçerek sıvı seviyesini belirler. Sensörler, analiz edilen seviyeyi sürekli bir analog sinyal veya anahtar çıkış sinyalleri olarak verebilir. TDR teknolojisinde, impuls hızı, esas olarak ortamın nem içeriğine ve sıcaklığına göre büyük ölçüde değişebilen darbenin yayıldığı ortamın geçirgenliğinden etkilenir. Birçok durumda, bu etki çok zor olmadan düzeltilebilir. Bazı durumlarda, kaynama ve / veya yüksek sıcaklık ortamlarında olduğu gibi, düzeltme zor olabilir. Özellikle köpük / kaynamalı bir ortamda köpük (köpük) yüksekliğinin ve çökmüş sıvı seviyesinin belirlenmesi çok zor olabilir.
Barajlarda ankraj kablolarında kullanılır
Elektrik gücü kuruluşlarının bir konsorsiyumu olan CEA Technologies, Inc.'in (CEATI) Baraj Güvenliği Çıkar Grubu, beton baraj çapa kablolarındaki olası hataları tanımlamak için Spread-spectrum zaman alanlı reflektometriye başvurdu . Time Domain reflectometry'nin diğer test yöntemlerine göre en önemli yararı, bu testlerin tahribatsız yöntemidir. [8]
Dünyada ve tarımsal bilimlerde kullanılır
Ana madde: Zaman-alan reflektometrisi kullanılarak nem içeriğinin ölçülmesi
Topraktaki ve gözenekli ortamlardaki nem içeriğini belirlemek için bir TDR kullanılır . Son yirmi yılda, topraktaki, tahıldaki, gıda maddelerindeki ve tortudaki nemi ölçen önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. TDR'nin başarısının anahtarı, Hoekstra ve Delaney'nin öncü çalışmalarında gösterildiği gibi, bir malzemenin geçirgenliği ve su içeriği arasındaki güçlü ilişkiden dolayı, bir malzemenin dalga yayılımından geçirgenliğini (dielektrik sabitini) doğru bir şekilde belirleme kabiliyetidir. (1974) ve Topp ve diğ. (1980). Konuyla ilgili son derleme ve referans çalışmaları arasında Topp ve Reynolds (1998), Noborio (2001), Pettinellia ve ark. (2002), Topp ve Ferre (2002) ve Robinson ve diğ. (2003). TDR yöntemi bir iletim hattı tekniğidir ve bir iletim hattı boyunca yayılan bir elektromanyetik dalganın hareket zamanından görünen açık permitiivite (Ka) belirler, genellikle toprak veya tortuda gömülü iki veya daha fazla paralel metal çubuk. Problar tipik olarak 10 ila 30 cm uzunluğundadır ve koaksiyel kablo yoluyla TDR'ye bağlanır.
Jeoteknik kullanımda
Zaman alanı yansıtma ölçütleri de, karayolu kesimleri, raylı yataklar ve açık ocak madenleri dahil çeşitli geoteknik ortamlarda eğim hareketini izlemek için kullanılmıştır (Dowding ve O'Connor, 1984, 2000a, 2000b; Kane ve Beck, 1999). TDR kullanarak stabilite izleme uygulamalarında, ilgili bölgeden geçen dikey bir sondaj deliğine bir koaksiyal kablo monte edilir. Koaksiyel kablo boyunca herhangi bir noktada bulunan elektrik empedansı, iletkenler arasındaki yalıtkanın deformasyonu ile değişir. Gevrek bir harç, toprak hareketini yansıtıcılık izinde saptanabilir bir tepe olarak ortaya çıkan ani bir kablo deformasyonuna çevirmek için kabloyu çevreler. Yakın zamana kadar, teknik, küçük eğimli hareketlere nispeten duyarsızdı ve otomatikleştirilemedi çünkü zaman içindeki yansıma izindeki değişikliklerin insan tarafından tespit edilmesine dayanıyordu. Farrington ve Sargand (2004), geleneksel yorumlamadan çok daha erken bir zamanda TDR verisinden güvenilir eğim hareketi belirtilerini çıkarmak için sayısal türevleri kullanarak basit bir sinyal işleme tekniği geliştirmiştir.
Jeoteknik mühendisliğindeki diğer bir uygulama ise toprak nem oranını belirlemektir. Bu, TDR'lerin farklı toprak katmanlarına yerleştirilmesi ve çökelme başlama zamanının ölçülmesi ve TDR'nin toprak nem içeriğinde bir artışa işaret ettiği zaman ile yapılabilir. TDR'nin (d) derinliği bilinen bir faktördür, diğeri ise bu derinliğe (t) ulaşmak için su damlasının alındığı zamandır; bu nedenle su infiltrasyonunun hızı (v) belirlenebilir. Bu, yağmur suyunun azaltılmasında En İyi Yönetim Uygulamalarının (BMP) etkinliğini değerlendirmek için iyi bir yöntemdir. yüzey akışı .
Yarı iletken cihaz analizinde
Yarıiletken cihaz paketlerindeki defektlerin yeri için yıkıcı olmayan bir yöntem olarak zaman etki alanı yansıtma ölçütleri yarı iletken hata analizinde kullanılır. TDR, cihaz paketinde bireysel iletken izlerin elektriksel bir imzasını sağlar ve açılır ve şortların yerini belirlemek için kullanışlıdır.
Havacılık kablolama bakımında
Zaman etki alanı yansıtma ölçütü, özellikle yayılım spektrumu zaman alanlı yansıtma ölçütü , hem önleyici bakım hem de arıza yeri için havacılık kablolarında kullanılır. [9] Yayılmış spektrum zaman alanı yansıtma ölçütünün, binlerce kilometre uzunluğundaki havacılık tesisatı içinde arıza yerini kesin olarak bulma avantajı vardır. Ayrıca, bu teknoloji, gerçek zamanlı havacılık izleme için dikkate değerdir, çünkü yayılmış spektrum yansıtma ölçüsü canlı kablolarda kullanılabilir.
Bu yöntemin kesintili elektriksel arızaları bulmak için yararlı olduğu gösterilmiştir. [10]
Çoklu taşıyıcı zaman etki alanı yansıtma ölçütü (MCTDR), gömülü EWIS tanılama veya sorun giderme araçları için ümit vaat eden bir yöntem olarak da tanımlanmıştır. Bir multicarrier sinyalinin enjekte edilmesine (EMC'ye uygun ve teller için zararsız) dayanarak, bu akıllı teknoloji, kablo sistemlerinde elektriksel arızaların (veya elektriksel sonuçlara sahip mekanik hataların) tespiti, lokalizasyonu ve karakterizasyonu için bilgi sağlar. Sabit hata (kısa devre, açık devre) veya kesintili arızalar, kablo sistemlerinin güvenilirliğini artırarak ve bakımlarını iyileştirerek çok hızlı bir şekilde tespit edilebilir. [11]
