При использовании рефлектометра для определения места повреждения на линии электропередачи есть необходимость выделения значения сигнала с удаленных участков, который имеет свойство затухать. В связи с чем, есть необходимость приведение сигнала к одному значению по амплитуде. В работе рассматривается процесс приведения сигнала к одному виду с повышением точности путем введения блока автоматической регулировки.
Ключевые слова: рефлектометр, блок автоматического регулирования усиления, погрешность, точность.
Процесс дискретизации сигнала, получаемого в результате работы рефлектометра, происходит путем заполнения тактовыми импульсами полученный сигнал с устройства.
Согласно теореме Котельникова, всякий непрерывный сигнал, имеющий ограниченный частотный спектр, полностью определяется своими дискретными значениями в моменты отсчета, отстоящие друг от друга на интервалы времени [1, с.27] (рисунок 1).
Рис. 1. Пример заполнения тактовыми импульсами: а) Прямоугольный сигнал от рефлектометра; б) Тактовые импульсы; в) Заполнение импульсами сигнала
В реальном сигнале фронты прямоугольного сигнала имеют не мгновенные возрастания и затухания, то в систему необходимо добавить триггер Шмитта, который будет срабатывать по заданной амплитуде сигнала, тем самым выделять начало и окончания прямоугольного импульса (рисунок 2).
Рис. 2. Преобразования реального сигнала в прямоугольный: а) Реальный сигнал; б) введение триггера Шмитта; в) Прямоугольный сигнал
В связи с тем, что в зависимости от дальности прохождения сигнала меняется его амплитуда, отсюда возникает проблема выделения начала и окончания прямоугольного сигнала из реального. Так же, т. к. триггер Шмитта срабатывает по строго заданному порогу, то при прохождении сигнала с малой амплитудой, этот сигнал будет теряться [2, с.80] (рисунок 3).
Рис. 3. Потери и погрешности: а) 1-сигнал на короткой дистанции, 2-сигнал на средних дистанциях, потеря — сигнал на дальних дистанциях, который имеет амплитуду ниже порога срабатывания триггера; б) демонстрация погрешности
Также стоит отметить, что в зависимости от дальности прохождения сигнала меняется и значение его амплитуды, т. е. происходит затухание сигнала (рисунок 4).
Рис. 4. Затухание сигнала: а) демонстрация затухания сигнала в зависимости от расстояния L; б) демонстрация импульсов
В связи с чем, возникает необходимость в стабилизации амплитуды возвращенного сигнала, т. е. нужно использовать автоматическую регулировку усиления (АРУ). Таким образом, АРУ должна обеспечить относительное постоянство напряжения сигнала на входе.
АРУ (рисунок 5) содержит в себе усилитель информационного сигнала (1), усилитель контура обратной связи по аддитивной компенсации дрейфа нуля (2), является блоком вычитания из информационного сигнала в нулевую составляющую, усилитель контура обратной связи автоматической регулировки усиления, выполняющий функцию элемента сравнения и усилителя (3), RC цепь пикового детектора, который преобразует максимальное значение сигнала относительно напряжения питания (4), т. е. постоянную составляющую-нулевую сигнала относительно общей шины, которая с помощью установленной обратной связи должна поддерживаться на постоянном малом значении, RC цепь пикового детектора, который преобразует максимальное значение сигнала относительно общей шины в постоянную составляющую, которая при помощи АРУ должна поддерживаться постоянно (5), оптрон, который предназначен для гальванической развязки управляющего сигнала и резистора в цепи обратной связи усилителя, т. е. выполняет функцию управления коэффициента усиления усилителя (6), потенциометр, который выполняет функцию задатчика амплитуды импульсного сигнала (Rздч) [3].
Рис. 5. Блок АРУ
Благодаря блоку АРУ появляется возможность привести разные значения амплитуд к единому значению, которое позволит триггеру стабильно срабатывать. (рисунок 6)
Рис. 6. Стабилизация значения сигнала: а) сигналы до блока АРУ; б) сигналы после блока АРУ
В результате введения блока АРУ удается добиться стабильного значения амплитуды сигнала, в результате чего, достигается повышение точности.
Литература:
- Шилин, А. Н. Автоматическая коррекция методической погрешности в импульсных рефлектометрах = Automatic correction of methodological errors in a reflectometer / А. Н. Шилин, А. А. Шилин, Н. С. Артюшенко // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2016): матер. междунар. науч.-техн. конф. (г. Саратов, 22–23 сент. 2016 г.) / редкол.: А. А. Захаров (отв. ред.) [и др.]; Саратовский гос. техн. ун-т им. Гагарина Ю. А., IEEE. — Саратов, 2016. — Т. 2. — C. 26–29.
- Гонжал, М. И. Измерительные преобразователи с автоматической коррекцией погрешности / М. И. Гонжал, А. Н. Шилин // Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2007: сб. науч. тр. по матер. междунар. науч.-практ. конф., 1–15 окт. 2007 г. / Одес. нац. морской ун-т [и др.].- Одесса, 2007.- Т.2.- С.78–82.
- Пат. 2712771 Российская Федерация, МПК G01R31/11 Интеллектуальное устройство для измерения расстояния до места повреждения линий электропередачи / А. Н. Шилин, А. А. Шилин, Над.С. Кузнецова, Д. Н. Авдеюк; ФГБОУ ВО ВолгГТУ. — 2020.
