TDR時域反射計測試原理詳解

德國GMC-I 庫爾特網(wǎng)絡(luò)TDR時域反射計測試技術(shù)原理詳解

TDR時域反射技術(shù)原理

TDR （Time Domain Reflectometry）時域反射技術(shù)的原理是，信號在某一傳輸路徑傳輸，當(dāng)傳輸路徑中發(fā)生阻抗變化時，一部分信號會被反射，另一部分信號會繼續(xù)沿傳輸路徑傳輸。TDR是通過測量反射波的電壓幅度，從而計算出阻抗的變化；同時，只要測量出反射點到信號輸出點的時間值，就可以計算出傳輸路徑中阻抗變化點的位置。

TDR時域反射計向被測電纜發(fā)送一個低壓脈沖，并且在電纜內(nèi)阻抗變化的情況下，都會看到反射。TDR時域反射計測量從反射釋放到低壓脈沖釋放之間的時間。通過測量時間并知道脈沖的傳播速度，便可以計算到反射的距離，從而得出電纜長度或者故障點距離。還可根據(jù)不同的發(fā)射波形判斷電纜中可能出現(xiàn)的阻抗變化或故障類型的信息。

特性阻抗

特性阻抗是射頻傳輸線影響信號電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性，等于各處的電壓與電流的比值，用V/I表示。電纜的特性阻抗是由電纜的電導(dǎo)率、電容以及阻值組合后的綜合特性。這些參數(shù)是由諸如導(dǎo)體尺寸、導(dǎo)體間的距離以及電纜絕緣材料特性等物理參數(shù)決定的。例如同軸線的特性阻抗是50或75Ω；而常用非屏蔽雙絞線的特性阻抗為100Ω，屏蔽雙絞線的特性阻抗為150Ω。

為了更具體的說明特性阻抗這個概念，我這里打一個比方：

有2根銅皮厚度一樣的導(dǎo)線，2號線寬度是1號線的兩倍。假如同時都接一樣的射頻發(fā)射源（兩根線的輸出射頻電壓是一樣的），同樣的一小段時間T，那么2號線需要1號線2倍的電量來填滿多出的線寬面積（其實是導(dǎo)線銅皮與底面產(chǎn)生的電容效應(yīng)）。也就是說：Q2=兩倍的Q1。因為i = Q/T （射頻電流=電量/時間），時間是一樣的，那么可以知道2號線的射頻電流是1號線的兩倍。則2號線的特性阻抗只有1號線的一半。線越是寬，特性阻抗越小。

如果把傳輸線比作交通運輸線，糟糕的路況（類似傳輸線里的特性阻抗）會影響運輸車隊的速度，路越窄，路的阻礙作用越大（特性阻抗大，通過的信號能量就?。宦吩綄?、路況越好，通過的車隊速度越快（通過的信號能量越多）。

導(dǎo)線只是傳輸能量的，導(dǎo)線本身并不消耗能量或者近似于不損耗能量。當(dāng)射頻信號到達導(dǎo)線末端，能量沒有辦法釋放，就會沿著導(dǎo)線反傳回來。就跟我們對著墻喊，聲音碰到墻反傳回來產(chǎn)生回音。假如我們在線的末端接上一個電阻，便可消耗（或者接收）線上傳輸過來的射頻能量。

我們發(fā)現(xiàn)有三種特殊情況：

當(dāng)R=R0時，傳輸過來的能量剛好被末端的電阻R吸收完，沒有能量反射回去?？煽闯蓪?dǎo)線無線長。

當(dāng)R=∞時（開路），能量全部反射回去，而且在線的末端點會產(chǎn)生2倍于發(fā)射源的電壓。

當(dāng)R=0時（短路），末端點會產(chǎn)生一個-1倍于源電壓反射回去。

TDR時域反射計KE2100

TDR時域反射計KE2100可用于各種電路線路、雙絞線、屏蔽電纜、同軸電纜、五類線（Cat.5）和不帶電的電力線等各類電纜的長度測量，以及故障定位。最長可測量15km電纜，測量范圍取決于所選線纜類型（-90 dB），分辨率可達0.3 m。自動設(shè)置，可一鍵完成測試操作。波形保持功能，可對比前后兩次測試結(jié)果。

TDR時域反射計KE2100主要技術(shù)參數(shù)：

測量長度：最長15km（9檔量程）

精度：1 %量程 ± 像素，在0.66 VF時

分辨率：3.125 ns 或0.3m

輸出脈沖：最大 20 V pp 開路電壓

脈沖：12， 25， 50， 100， 200， 500， 1000， 2500 ns

輸出阻抗：75， 100， 120， 150 Ω（可自動設(shè)置）

速度因子（VF）：0.2 到 0.99可選，0.01步進

最大衰減：86 dB

存儲：512組測試波形，可通過藍牙傳輸數(shù)據(jù)

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