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同轴电缆、光纤电缆的检测

放大字体  缩小字体 发布日期:2013-05-16  浏览次数:897
一、同轴电缆检测

1、电缆进水后我们对特性阻抗的变化做了测试,当电缆受潮进水,电视信号通过电缆时,所测电平值低于该段电缆规定损耗值。根据电缆进水、受潮时间的长短,电缆内外导体腐蚀、氧化生锈的程度不同,其电平的损耗衰减值也会有差异。

下面对受潮、积水不同程度的SYDY-75-9.5竹节式中同轴电缆做了各种测试记录。

1)测试使用仪表:MT500型万用表;MC7频谱仪;DL6243电容电感测试仪。

2)测试项目:(100米电缆)

电缆直流电阻;
电缆电容、电感;
电平。
3) 测试结果:

电缆不同程度受潮、进水后其电阻、电容、电感、电平变化情况见表。

从以上测试数据表明,电缆受潮进水程度的不同,也会导致分布电容、电感相应变化,其特性阻抗也将变化,因为同轴电缆的内外两个导体之间存在电场,有一定的电容量,导体中通过交变电视信号时会产生一定的电感量,这些电感、电容在电缆中分布存在,以每米同轴电缆的电感量L和电容量C来衡量这样串联的电感与并联的电容组合,形成了同轴电缆的特性阻抗Z

从特性阻抗公式可知,电感L和电容C的变化都会导致特性阻抗变化。从积水后电缆电容和电感测试数据分析。进水量越多,电容、电感量变化越大,其特性阻抗必定在变化,致使信号源输入阻抗与电缆的特性阻抗不等,称失配。最后导致功率损耗增大,把一部分有效信号功率损失掉。

从理论上分析,同轴电缆的衰减主要由内导体“集肤效应”损耗引起。频率越高集肤效应越强,串联电感的感抗(wL)增加,同时并联电容的容抗(wc)减小,内导体上信号对外导体的旁路泄漏增加,所以频率越高,电缆传输距离越长,其衰减也越大。

电缆受潮、积水后,所测数据证明,电感和电容量都在增加(电容量增加的幅度比电感量大),而串联电感的感抗(wL)也在增加,并联电容的容抗(wc)却不断减小,内导体上的信号对外导体的旁路泄漏加剧,信号电平衰减下降量也越大。

电缆受潮,积水后各频道电平大幅度下降,但是不同的频率其衰减量也不一,积水后的电平象波浪一样高低变化,其变化量的多少取决于电缆受潮积水的程度。
2.同轴电缆故障的检测方法

用QXZ04型测试仪查找故障点,QXZ04型电缆故障测试仪是测量电缆故障的一种数字仪表,它利用传输线的反射原理,在时域范围内就可定电缆的故障点。使用方便,测量迅速。直观、准确、操作简单。可测电缆的开路、短路及阻抗失配等故障的位置和性质,测量电缆的长度和电缆中信号传播的速度,对传输电视信号的同轴电缆出现的开路、短路和间接短路故障能迅速的判断出来。

要想准确的判断故障电缆部位,事先应测出该电缆的传播速度。其方法是:先将一根(50-100米)同型号已知长度的电缆按仪器使用说明操作,测出该电缆的传播速度,根据被测的传播速度,对故障电缆进行以下检测。

1)接上损坏的同轴电缆,将仪器电源接通,将传播速度扭旋到事先已知该电缆的传播速度位置。

2)将全程、延时开关K4-2扭放在全程位置,根据被测电缆的长度,把测试量程选择开关K5置于合适的档位,调节聚焦、水平位移、垂直位移电位器W1、W2、W3、W4使图形清晰,再调平衡调节电位器W5、W6使机内平衡电路阻抗和被测电缆端阻抗相匹配,使反射幅度增大,再根据故障性质,选择时标极性。当以上都调好后,再调节反射时间置于开关K6、K7、K8,使活动电子时标靠近反射波,微调反射时间电位器W8,使时标前沿对准反射波前沿,此时数字显示器显示出的数字即为故障点距离。

3.如何判断故障点的性质

1)当线路正常时,无反射波。
2)当线路断开或接触不良,反射脉冲与发射脉冲相同。
3)当线路短路或者电缆受潮、进水时使绝缘降低,反射脉冲与发射脉冲波反相。

该仪器对检测新电缆的长度、已架设或埋地电缆距离的复查,故障部位的确定非常方便、而且准确可靠、测量距离可达20公里,也适应于市话、对称、同轴、电力电缆、被复线、铜线、铁线等明线,因各种原因会有5-10米的误差。

4.用电缆探测器寻找故障点

邮电部生产的6405B型电缆探测器能迅速准确的找出电缆短路、开路和间接短路故障点的部位。

该仪器由主机和附机两部分组成:主机实际上是一个信号发生器,面板上有mA毫安表一只,阻抗选择扭一只(设有8W,16W,50W,150W,160W,五档位)电表灵敏度控制扭一只,电源测试键一只,输出控制和连续、断续选择开关一只。开机后主机将产生连续或者断续蜂音。当电缆有开路或短路故障后,将电缆芯线和外导体分别接在主机输出接线端子上,电缆另一端拆下分开,若万用表指针摆动,说明电缆开路,不摆动,证明电缆短路。

附机有地面探头和地下探头两种,根据架空线路和地埋电缆的不同而自行选择探头。探头实际上是一个信号接收器,接收主机发出来的断续或者连续信号,故障检查步骤:

1)将故障电缆一头分别接在主机输出端子上,另一头从器件上拆下内外导体分开。

2)接通主机电源(内装13.5伏1号电池)mA表指针开始摆动;若不摆动证明电缆是短路故障,电表灵敏度电位器控制在适当位置,

75W同轴电缆的阻抗选择在50-150W档位即可,蜂音输出可任选,这时可将耳机戴在头上,当探头靠近主机输出端子时,即可听到连续或断续蜂音,证明仪器工作正常。如果是架空线,可将探头捆在一根七米左右的木杆上,将探头靠在电缆上,沿故障线路查找,如果电缆是开路,当探头超过断开的电缆位置时,耳机里收到的蜂音会中断或者声音明显变小,证明故障点就在附近,将探头在故障电缆部位来回找几次,就会非常准确的找到故障点。

3)如果电缆内外导体短路,探头超过短路位置后几乎没有声音,将探头来回寻找几次,故障点会准确找到。

4)若电缆是间接短路或绝缘降低(进水或潮气),探头经过电缆故障点时声音会逐渐变小,当蜂音变得太小时,探头往回寻找,当探头接收到的蜂音忽大忽小时,证明故障点就在这里,上去检查后即可找出故障点。

5)用Qxz04型电缆故障测试仪和电缆探测器同时查找故障,效率更高。

当发现同轴电缆开路、短路和绝缘降低故障时,先用Qxz04型电缆故障测试仪测出这根电缆的大概故障长度位置,然后再将6405B型电缆探测器的连续或断续蜂音信号送入故障电缆中,再用探头到Qxz04型测出的长度位置来回寻找故障点。用两种仪器互相配合检查电缆故障位置也是一种灵活巧妙的办法,而且能非常迅速,准确的找到电缆故障点。

6.用万用表检测电缆故障

1)维修线路时,测放大器输入电平如低于规定电缆长度的电平损耗值,再用万用表电阻挡测电缆电阻(R×1或R×100欧挡),表针象电容充电似的慢慢上升。该现象表明电缆受潮严重或者电缆内积水较多。当然电缆受潮、积水量的多少,万用表所测的电阻值及表针充电似的摆动幅度是有差别的。一般完好无损的电缆,其R应为无穷大,电缆受潮严重,积水量多,电缆阻值一般在几百欧左右;电缆若积满水,其电阻值基本等于零,相当于短路,而且表针都是象电容充电似的慢慢向上摆动。这样完全可断定是电缆受潮积水所导致的故障;此时,接收机收到的电视信号效果非常差,甚至无法收看。

2)将有开路或者短路的故障电缆两头卸下,电缆内外导体都分开,若电缆有短路故障,表针一定会指到零位;当电缆开路时,应将电缆的另一头短接起来,再用万用表检查,若表针仍不摆动,证明该电缆有断开之处。

3)因施工损坏同轴电缆外导体塑料护层或因生产质量低劣,使电缆塑料外护层厚薄不一样,日晒雨淋后,外皮薄的地方裂开进水,使外导体金属层(或者金属网)腐蚀。该故障用万用表电阻档检查时,如所测回路阻值大大高于原电缆回路值,证明外导体严重腐蚀,若所测回路值无穷大,说明外导体腐蚀后断开。总之,同轴电缆的检测方法很多,只要我们认真分析判断,掌握好准确的检测方法,任何故障均可查出。

二、光纤电缆的检测方法

1.光纤的日常维护和测试

1)光纤的日常维护工作很重要,它是保证光纤安全、稳定可靠运行的根本保证;
2)每年或半年应对各条光纤的技术数据定测一遍,并和原始数据比较。发现问题尽快的分析讨论疑点,尽早把问题和故障排除,避免突发性事故发生;
3)定期对光缆线路进行巡视,对巡视中发现电缆、护套、电缆接头、线路垂度等问题要作详细记录,便于尽早发现和处理问题,这是维护中很重要的一个环节;
4)定期测试光收机入口光功率和出口RF电平,发现与原记录相差较大时,应分析故障是来自光缆还是光接收机,是来自活插接件部位还是光发射机本身原因所造成。

2.光时域反射仪的工作原理

光时域反射计(OTDR3000)是通过被测光纤中产生的背向瑞利散射信号来工作的,测试的项目是光纤的长度,光纤衰耗,光纤故障点和光纤的接头损耗,是检测光纤性能和故障的必备仪器由于光纤自身的缺陷和掺杂成份的均匀性,使之它们在光子的作用下产生散射,如果光纤中(或接头时)有几何缺陷或断裂面,将产生菲涅尔反射,反射强弱与通过该点的光功率成正比,也反映了光纤各点的衰耗大小,因散射是向四面八方发射的,反射光也将形成比较大的反射角,散射和反射光就是极少部份,它也能进入光纤的孔径角而反向传到输入端,假如光纤中断,即会从该点以后的背向散射光功率降到零。根据反向传输回来的散射光的情况来断定光纤的断点位置和光纤长度。这就是时域反射计的基本工作原理。

3.光纤衰耗的测量

用背向散射原理来检测下图各点的情况

图中纵轴是信号强度,横轴是时间,光线沿光纤轴向传输有一定的强度,故入点A端面有一菲涅尔反射光最先被收到,而且信号最强,紧接着B.C.D二段传输距离不同,回到入点A的时间也不同,有先有后。由于它们受到的衰耗各不相同,故在纵轴上反应出t的幅度,单位是光功率单位。因为光纤沿轴向的每一点均有散射光(或反射光)传回。所以上图曲线是连续的。

图中曲线B点有一突降。说明光纤在该点有一接点或者缺陷而引起对光信号较大的衰减,B点到C点衰减也是均匀的,且下降变缓,证明这段光纤比前段光纤衰减系数小,C点有一个突然上升的脉冲,证明该处有一断裂面(不是完全中断)或缺陷引起的菲涅尔反射,C-D段不是直线,说明该段光纤轴向结构不太均匀。也就是讲与瑞利散射系数有关的结构参数如芯径,数值孔径。折射率等沿轴向分布不是均匀的。

D点信号突然消失,说明光纤的一个断或者终点,如果D点断面平整,此时反射系数R≠0。这样会出现一个反射脉冲信息,若D点为粉碎性不规则断面,反射系数R很小甚至为零,它的反射信号很弱无明显反射脉冲。

我们利用背向散射仪可测出光纤沿线任意两点间及至全程的衰耗情况,还能看到光纤结构是否均匀,使用起来非常方便。

4.光缆的测试

光缆的接头和测试仪器是专用的,与普通的电缆接头工具和检测仪器是完全不一样。光缆接头用的自动融接机和测距离、损耗用的光时域反射仪价格昂贵,但接头质量好损耗特别小,检测距离误差小,准确速度快。还有一种掌上使用的光功率、光电平测试仪非常轻巧方便。除此之外,还有几种专用仪器。下面主要介绍用光时域反射计测试光纤电缆的情况。

在光纤施工时,光纤的长度,传输损耗是主要测量指标,用光时域反射计测量上述指标操作方便,测量数据准确,TFS3031微型光时域反射计是一个结构坚固,易于使用的微型光时域反射计(OTDR),非常适应野外现场施工用,同时还提供对单模或多模光纤系统的精确测量。

对电缆中每一个连接处的位置,反射极损耗可快捷并清晰地显示在一个7英寸的大屏幕上。Tekranger是唯一微型光时域反射计,只要按单键,它就会告诉您在5米-100公里远的接头情况。光时域反射计(Mini-OTDR)可自动地调整捕获参数以提供最佳可能的分辨率,同时保持精确测量所必需的动态范围。在捕获时采用各种不同的脉冲宽度,这将获得极为精确的波形。非常容易在显示屏上读出曲线,同时显示一张事件表,表明有关连接处的所有情况。

1)光纤长度的测试

该仪器对线路障碍进行测试、判断、定点。在测试判断障碍前,仪器光标应设在线路曲线末端裂断点菲涅尔反射峰上升沿的始点。测试的精度与选用的纤蕊折射率n值和测试选用的脉冲宽度有关。由于测试长度的推导公式D=ct/2n(式中C为真空时的光速,C=3×10m/s,t为一个光脉冲从发射到经线路末端菲涅尔反射后OTDR接收到这个光脉冲的时间)n值越准所测结果越真实,所以测试时一定要以生产厂给定的n值设定,例如:在施工瓜子坪——马家湾光缆时,全线四个接头施工完后,用光时域反射计检查每根光纤的技术指标时,发现一根纤蕊距离缩短一半,证明这根光纤中断,经查原始资料,是第二个接头4.2KM处光缆接头中有一根光纤中断。位置判断准确后,打开接头盒,发现是施工时,光纤在接头盒内,接头融接点弯曲半径小,受力较大,因此断开,重新接头后,指标均正常。

2)光纤线路损耗的测试

光缆施工完毕,若用光时域反射计所测的某根光纤接头损耗特别大,在确定距离后,一定要打开接头盒,重新接头,这种情况一般是施工时遗留下来的问题。

运行中的光缆出现问题,如所测几根光纤的衰减曲线出现台阶,在距离测定后,根据原始资料找到故障点,结果是火药枪射击打伤光纤但未完全断开所致。

3)光纤接续损耗的测试。

测接头损耗的方法之一是,用FSM-30s融接机将两根光纤连接在一起,接头完毕,在显示屏上立即显示刚接头的衰减损耗值,操作人员可根据显示的数据确定该头是否合格,若损耗太大,要断开重新融接。

方法之二是用光时域计测接头损耗,一般采用五点平均法,即把光标设置在光纤接点上,光标左边的两个点分别置于靠近测试端那根光缆的曲线平滑处,使两点所成的直线与曲线尽量重合,光标右边两点置于下一根光纤的曲线平滑位置,也让两点所成的直线与曲线尽量重合。这样通过光标两侧直线形成的“台阶”高低来表示光纤接续损耗的大小。

为了准确测定故障点,维修检测技术人员要熟悉OTDR仪表的固有误差,掌握仪表折射率的随机变化和光速取近似值产生的偏差,还要注意仪器操作不当的误差。在使用OTDR测线路时,一定要根据实际情况调好量程,选取合适的脉宽(pw),设定纤蕊折射率n值,在两种波长(1310nm、1550nm)的激光器选择中,根据线路将来传输使用的光波长,选取合适的波长值。设定好以上几项参数后,方可进行线路光特性测试工作。

以上三种误差都会影响测量线路故障的准确性。仪器本身的误差反映在距离分辨率上,它是由抽样频率和抽样脉宽所决定,抽样脉宽越小误差越小,反之则误差越大。而折射率的随机性和检修人员的操作方法则是直接影响距离误差的主要原因,不同型号的光纤具有不同的折射率,所以对光纤进行测量时应首先了解被测光纤的折射率,让测试误差降到最低。

4)光功率的测量

光缆施工完毕投入使用后,要对光发射功率和光接收功率以及线路损耗进行测量,并调整到设计最佳输入功率,常用的光纤万用表有国产便携式PMS-1A型光功率计它是带微机控制的智能化光功率计,专用于光纤电缆施工和其它大功率测量领域,该仪表可测量40dbm——+20dbm光信号。该型号光功率计精巧探头置于机身内部,受到良好的保护,操作简单、方便、另外还有AQ2150进口型,它们都可直接测出要知道的光功率和光电.
 
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