Reflectometrie în domeniul timpului

Tehnica Domain Reflectometry din timp (în engleză Time Domain Reflectometry sau TDR) ajută în diferite domenii ale tehnologiei să identifice o pierdere, modificare sau întrerupere a semnalului electric cu o rezoluție de câțiva centimetri.

Scurt istoric al reflectometriei

Mai întâi a fost RADAR , în anii treizeci , adevăratul precursor al reflectometrului TDR, de fapt funcționează pe același principiu fizic al reflexiei undelor . Datorită caracteristicilor sale de propagare a semnalului pe un cablu coaxial , în anii 1940 , TDR a fost aplicat liniilor telefonice pentru a le testa, identificând unde și cum erau defecte. În anii șaptezeci, această tehnică a fost experimentată de Hugo Fellner-Feldegg pentru a determina proprietățile lor electrice în diferite materiale, plasând alcooli diferiți în cilindrii coaxiali. Datorită acestor studii, în anii optzeci următori, Dr. Clarke Topp a extins această tehnică și la studiul solului , pentru a detecta conținutul de apă al solurilor, plasat întotdeauna în recipiente cilindrice coaxiale. Mai târziu, același Topp și colaboratori au realizat un aparat TDR pentru a efectua măsurători in situ datorită unei linii de transmisie a impulsului bifilar, adică cu două fire paralele care se conduc unul lângă altul. Ele sunt scufundate în pământ pentru a fi investigate și, prin urmare, este posibil să se efectueze serii de anchete rapid și economic. De fapt, acest echipament este utilizat pe scară largă pentru efectuarea de sondaje în situri agricole sau cu risc chimic sau hidrogeologic.

Tehnica de măsurare

Semnal (sau energie) transmis și reflectat de o discontinuitate

Reflectometrul TDR este un fel de radar care funcționează într-o singură dimensiune. De fapt, este utilizat în mod obișnuit pentru a efectua teste pe cabluri electrice, printr-un semnal electric cu lungime de undă scurtă variabil, care este trimis de-a lungul cablului. Semnalul de întoarcere este apoi afișat pe afișajul instrumentului. În cazul în care impedanța cablului variază sau există o modificare a geometriei, găurile sau vârfurile corespunzătoare vor fi afișate pe ecranul reflectometrului în sine.

Măsurarea se face aplicând o sarcină rezistivă instrumentului, a cărei variație de mărime este dată de expresia:

${\displaystyle \mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">\rho </span></span>}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">=</span></span>\frac{{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">R.</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">L</span></span>}}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">-</span></span>{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Z</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">0</span></span>}}}{{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">R.</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">L</span></span>}}<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">+</span></span>{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Z</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">0</span></span>}}}}${\ displaystyle \ rho = {\ frac {R_ {L} -Z_ {0}} {R_ {L} + Z_ {0}}}}

unde este ${\displaystyle {\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">Z</span></span>}}_{\mathrm{<span\; class="mwe-math-element"><span\; class="mwe-math-mathml-inline\; mwe-math-mathml-a11y"\; style="display:\; none;">0</span></span>}}}${\ displaystyle Z_ {0}} este impedanța caracteristică a liniei de transmisie .

Aplicații obișnuite

TDR este de obicei utilizat pentru testarea la fața locului a cablurilor prelungitoare foarte lungi, deoarece nu ar fi posibil să scoateți sau să dezgropați mile de cablu pentru a înțelege dacă și unde există o anomalie, cum este cazul cablurilor telefonice. TDR este, de asemenea, utilizat pentru supravegherea liniilor telefonice: cea mai mică modificare a impedanței liniei cauzată de o interceptare sau o conexiune abuzivă va fi imediat detectată cu precizie. Dacă, pe de altă parte, este necesar să se testeze validitatea unei fibre optice , tehnica utilizată este OTDR , care folosește impulsuri optice (radiații luminoase) în locul celor electrice.

Aplicații de mediu

Această tehnică este adesea utilizată pentru a detecta cantitatea de apă sau poluanți din sol, în fizica mediului și seismologie. Acest lucru se datorează faptului că este posibil să se măsoare foarte bine constanta dielectrică a probei și apoi să se obțină indirect compoziția sa.

Aplicații arheometrice

În special în Italia, TDR a fost dezvoltat și pentru arheologie , în special pentru a detecta rămășițele clădirilor antice îngropate. Este foarte convenabil, atât din punct de vedere economic, cât și științific, să aflați dacă și unde există rămășițe arheologice înainte de a efectua orice săpături.

Elemente conexe

• Reflectometrie
• OTDR

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre reflectometria domeniului de timp

linkuri externe

• ( RO ) Doctorul G. Clarke Topp , pe res2.agr.gc.ca. Adus la 24 ianuarie 2006 (arhivat din original la 23 decembrie 2004) .

Portal de metrologie : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de metrologie