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閱讀：442發(fā)布時(shí)間：2023-8-17
TDR是一種用于信息科學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)、電子與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測(cè)量?jī)x器，用于找出電纜的故障，例如雙絞線電纜或同軸電纜。 本文將詳細(xì)了解該設(shè)備，時(shí)域反射儀的工作原理及應(yīng)用范圍的相關(guān)說(shuō)明。
時(shí)域反射儀簡(jiǎn)介
在開始了解時(shí)域反射儀– TDR之前，請(qǐng)讓我們先了解一下反射儀。
反射儀是一種使用定向耦合器隔離和采樣負(fù)載的入射功率和反射功率的電路。
反射計(jì)是無(wú)源微波元件的主要應(yīng)用。 反射計(jì)用于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，因?yàn)樗梢詼y(cè)量各種參數(shù)，例如單端口網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)、雙端口網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)。 它也可以用來(lái)代替一個(gè)駐波計(jì)或者也可以作為電源監(jiān)視器。
時(shí)域反射儀TDR是一種基于反射儀特性的電子設(shè)備，該特性可從反射波中找出電線的特性。
時(shí)域反射儀
時(shí)域反射儀工作原理
TDR分析其自身發(fā)送的反射信號(hào)。 為了分析反射，它首先沿電纜傳輸信號(hào)，然后等待反射。 如果傳輸線或電纜中存在某些缺陷或不匹配，則會(huì)反射部分入射波。 TDR接收反射波，然后對(duì)其進(jìn)行分析以定位和測(cè)量故障。 但是，如果沒有缺陷或一切都很好，則信號(hào)到達(dá)遠(yuǎn)端而沒有反射，則電纜被認(rèn)為是可以接受的。 時(shí)域反射儀的工作原理幾乎與RADR的工作原理相似。
分析
TDR分析反射波。 據(jù)解釋，反射波的幅度決定了不連續(xù)的阻抗。 反射脈沖還確定反射波的距離，從而進(jìn)一步確定故障的位置。
TDR分析反射波
選項(xiàng)
時(shí)域反射儀通過發(fā)送脈沖或階躍信號(hào)或能量來(lái)開始其操作。 然后，它隨后觀察反射的能量或信號(hào)。 阻抗的不連續(xù)性是通過能量的反射脈沖來(lái)測(cè)量和分析的，因?yàn)檎穹?，幅度和波形有助于分析?/p>
例如，假設(shè)從TDR向連接的負(fù)載發(fā)送了脈沖功能。 在這種情況下，反射計(jì)會(huì)在其顯示屏上顯示脈沖信號(hào)，而幅度則表示不連續(xù)的阻抗。 以下表達(dá)式給出了負(fù)載阻抗與反射波幅度之間的關(guān)系。
P =（RL -Z0）/（RL + Z.0)
Z0是傳輸線或同軸電纜的特征阻抗。 RL是連接的負(fù)載電阻。
可以觀察到任何阻抗不連續(xù)性，作為終端阻抗，然后用終端阻抗代替。 該過程包括傳輸線特性阻抗的快速變化。
TDR的傳輸信號(hào)
時(shí)域反射儀使用各種信號(hào)作為入射信號(hào)。 一些發(fā)射機(jī)使用脈沖信號(hào)。 其中一些使用快速上升時(shí)間階躍信號(hào)。 其中一些還使用信號(hào)的脈沖功能。
使用脈沖信號(hào)的TDR通過電纜發(fā)送脈沖。 它們的牢固性取決于它們發(fā)送的脈沖的寬度。 因此，窄脈沖信號(hào)。 但是，窄寬度脈沖具有高頻的缺點(diǎn)。 大型電纜內(nèi)部的高頻信號(hào)會(huì)失真。
TDR的反射信號(hào)
通常，從負(fù)載阻抗反射或由于不連續(xù)阻抗引起的反射波在形狀上類似于入射波。 盡管如此，其大小和其他屬性仍會(huì)變化。 如果負(fù)載阻抗發(fā)生某些變化，則反射波會(huì)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行精確的更改以指示變化。 例如，如果負(fù)載阻抗的階躍增大，則反射波的階躍也將增大。
反射波的這種特性在時(shí)域反射儀的許多領(lǐng)域中都有應(yīng)用。 TDR用于確保電纜的特性阻抗，其他阻抗參數(shù)，在連接器或接頭處不失配。
負(fù)載不連續(xù)的信號(hào)傳輸和反射
負(fù)載不連續(xù)的信號(hào)傳輸和反射
時(shí)域反射儀的應(yīng)用
時(shí)域反射儀主要用于測(cè)試超長(zhǎng)電纜。 如果在很長(zhǎng)的電纜中出現(xiàn)任何故障，則在挖開長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米的電纜后，實(shí)際上不可能定位故障。 那就是TD反射儀開始起作用的時(shí)候。 時(shí)域反射儀能夠測(cè)量連接器上的電阻，并能夠在災(zāi)難性故障發(fā)生之前檢測(cè)（檢測(cè)）故障。
TDR 還可以在通信線路中找到應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兛梢圆蹲接捎谌魏畏纸宇^或接頭的引入而引起的線路阻抗的任何微小變化。
時(shí)域反射儀設(shè)備對(duì)于PCB至關(guān)重要。 專為高頻設(shè)計(jì)的印刷電路板需要TDR進(jìn)行故障分析。 下面列出了一些主要的應(yīng)用。
>半導(dǎo)體器件分析
TDR可用于定位半導(dǎo)體封裝中的缺陷。 利用域反射法的特性，TDR為每個(gè)導(dǎo)電跡線提供標(biāo)記。 找出開口和短褲的確切位置是有益的。
>使用TDR進(jìn)行物位測(cè)量
如前所述，TDR是發(fā)現(xiàn)和定位長(zhǎng)電纜故障的有益且的設(shè)備。 一種更*的設(shè)備-基于TDR的液位測(cè)量設(shè)備可以利用古老而又基本的屬性來(lái)找出流體的液位。
出于測(cè)量目的，設(shè)備通過電纜或波導(dǎo)發(fā)送信號(hào)。 信號(hào)的一部分在信號(hào)入射后反射或擊中介質(zhì)的目標(biāo)表面。 現(xiàn)在，該設(shè)備通過計(jì)算發(fā)送時(shí)間與反射波的接收時(shí)間之差來(lái)計(jì)算周期。 現(xiàn)在，該時(shí)間段有助于確定液體的液位。 當(dāng)該設(shè)備測(cè)量液位時(shí)，這就是為什么將其稱為“液位測(cè)量設(shè)備”的原因。
設(shè)備的內(nèi)部傳感器使用模擬信號(hào)處理分析后的輸出。 但是，當(dāng)信號(hào)的傳播因介質(zhì)的介電常數(shù)而變化時(shí)，也存在一些困難。 水分含量也極大地改變了繁殖。
> TDR在巖土工程中的應(yīng)用
TDR廣泛涉及巖土工程領(lǐng)域。 它們可通過各種工具（例如高速公路切割，鐵路床和露天礦）觀察斜坡的運(yùn)動(dòng)。
TDR也用于觀察穩(wěn)定性。 在觀察過程中，將電纜放置在相關(guān)區(qū)域附近。 導(dǎo)體之間絕緣體的任何不匹配都會(huì)影響同軸電纜的電阻抗。 精裝圍繞同軸電纜。 它有助于通過快速的電纜變形來(lái)解釋地球的運(yùn)動(dòng)。 變形會(huì)在反射儀設(shè)備的監(jiān)視器中引起峰值。 如今，信號(hào)處理技術(shù)可以更有效地完成相同的工作。
>測(cè)定土壤水分
時(shí)域反射儀用于確定土壤的水分含量。 測(cè)量過程非常簡(jiǎn)單。 將TDR放置在不同的土壤層中，然后記錄降水的開始時(shí)間和土壤水分增加的時(shí)間。 TDR可用于測(cè)量水的滲透速度。
>在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用
如前所述，TDR可以測(cè)量土壤含量。 這對(duì)農(nóng)業(yè)工程和科學(xué)研究是有益而至關(guān)重要的。 研究和*的研究使時(shí)域反射儀在測(cè)量土壤和谷物，食品和沉積物的水分含量方面在技術(shù)上更加*。 但是，主要組成部分保持不變。 TDR由于其測(cè)量精度而非常出名。
>在航空維修中的應(yīng)用
反射計(jì)的特性已在航空布線維護(hù)中得到應(yīng)用。 更具體的屬性是“擴(kuò)頻時(shí)域反射法”，用于定位故障和預(yù)防性維護(hù)。 使用該屬性有兩個(gè)主要原因。 個(gè)是測(cè)量的精度，因?yàn)樵撛O(shè)備可以提供準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。 第二個(gè)是TDR能夠在實(shí)況中找到范圍廣泛的缺陷的能力。
時(shí)域反射儀會(huì)隨著時(shí)間的推移而得到改進(jìn)和改進(jìn)。 光學(xué)時(shí)域反射儀是TDR的高級(jí)類型之一。 它是光纖的等效設(shè)備。 還有一種類似時(shí)域透射法的設(shè)備，可以分析光纖的傳輸。 另外兩個(gè)變化是：“擴(kuò)頻時(shí)域反射法（SSTDR）”和“相干時(shí)域反射法（COTDR）”。
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