Determinando tipos e locais de falhas de linha de cabo usando OTDR

Um OTDR é um dispositivo baseado em microprocessador que permite determinar a distância até os locais de falhas e irregularidades em linhas de energia, bem como a natureza dessas falhas e irregularidades.

O princípio de funcionamento do refletômetro é baseado na geração de um pulso curto de tensão de sondagem no núcleo do cabo e na recepção do pulso refletido do local do dano (efeito de ondas incidentes e refletidas em linhas com parâmetros distribuídos). O dispositivo determina a distância Lx até a falha durante o intervalo de tempo tx entre os pulsos de sondagem e refletidos pela fórmula:

onde V é a velocidade de propagação da onda ao longo da linha; c é a velocidade da luz; y é o fator de truncamento; e é a constante dielétrica relativa.

O fator de encurtamento y mostra quantas vezes a velocidade de propagação do pulso na linha é menor que a velocidade de sua propagação no ar.

A precisão da determinação da distância até o local do dano depende do valor escolhido do fator de encurtamento.

Para alguns tipos de cabos, o valor do fator de encurtamento é conhecido. Na ausência desses dados, pode-se determinar experimentalmente se o comprimento do cabo é conhecido. O pulso refletido aparece nos locais da linha onde a impedância característica se desvia de seu valor médio: nos conectores, nos locais onde a seção muda, nos locais onde o cabo é comprimido, no ponto de vazamento, no ponto de quebra, no ponto de curto-circuito, na ponta do cabo e outros.

Nos locais onde o dispositivo está conectado, também ocorrem reflexões da impedância de saída do gerador de pulsos da sonda se ela não for igual à impedância de onda média da linha. Portanto, a operação de casamento da impedância de saída do gerador com a impedância característica da linha deve ser realizada sem problemas.

A atenuação dos pulsos de sondagem na linha afeta significativamente o sinal refletido e depende de seu desenho geométrico, material do condutor e isolamento. A consequência disso é uma diminuição na amplitude e um aumento na duração dos pulsos refletidos e, consequentemente, uma diminuição na precisão da determinação da distância até o local do dano.

Para eliminar a influência da atenuação, é necessário escolher os parâmetros (amplitude e duração) do pulso da sonda de forma que a amplitude do pulso refletido seja máxima e sua duração seja mínima. A ausência de um sinal refletido indica a correspondência exata do sistema com a linha em termos de impedância característica e ausência de falhas.

Em caso de interrupção, o pulso refletido tem a mesma polaridade da sonda. No caso de um curto-circuito, o pulso refletido inverte sua polaridade.

A maior dificuldade no método de reflectometria de pulso é separar o sinal útil do ruído.

De acordo com a proporção de sinal refletido e níveis de interferência, os danos na linha podem ser divididos em simples e complexos.

Uma falha simples é uma falha de linha de cabo em que a amplitude da reflexão do local da falha é maior que a amplitude da perturbação.

Danos complexos são aqueles danos a uma linha de cabo em que a amplitude de reflexão do local do dano é comparável à amplitude da interferência.

Como regra, as lesões complexas ocorrem com muito mais frequência do que as simples. A visão externa do refletômetro REIS-105M1 é mostrada na fig. 1.

Arroz 1. Visão externa do refletômetro REIS-105M1

As principais funções do dispositivo:

• inserir um fator de encurtamento;

• exibição de reflectogramas no visor;

• calcular a distância até o local de reflexão do pulso de sondagem na linha investigada de acordo com a posição dos cursores definida pelo usuário;

• ganho de sinal programável;

• gravação de reflexogramas na memória;

• transmissão de reflectogramas para um computador via interface RS232.