JPH0621786B2 - 線路長測定装置 - Google Patents

線路長測定装置

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JPH0621786B2
JPH0621786B2 JP62094281A JP9428187A JPH0621786B2 JP H0621786 B2 JPH0621786 B2 JP H0621786B2 JP 62094281 A JP62094281 A JP 62094281A JP 9428187 A JP9428187 A JP 9428187A JP H0621786 B2 JPH0621786 B2 JP H0621786B2
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/11Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/12Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the pulse-recurrence frequency is varied to provide a desired time relationship between the transmission of a pulse and the receipt of the echo of a preceding pulse

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  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は電線路の長さの測定に関する。
(背景技術) 電線路における伝搬遅延又はそれの長さは、線路の一端
部(それの他端は電気的に開放)に駆動器(ドライバ)
によりパルスの縁部を与えて、線路の一端部に接続され
た検出器における電圧の最初の変化を検出することによ
りその縁部が線路に加えられた時点を検出し、且つ電圧
の2番目の変化を検出することにより線路の他端部から
の反射を検出し、これら二つの変化の間の時間が線路の
遅延の2倍であることを利用して、時間ドメーン反射測
定法により一般に測定される。電圧の両変化を検出する
ことに関係した不正確さ及び一般にそのような短いナノ
秒程度の時間間隔を測定する際の不正確さが存在するの
で、多数の独立した測定の結果が平均化されて最終の測
定値が見つけ出される。
(発明の概要) 本発明は、縁部発生器により線路の一端部の縁部を与
え、線路の全長の端部における不連続点(例えば、開放
端部)から戻つてきた縁部の反射を検出し、反射した縁
部を検出してから一定の遅延後に次の縁部をトリガして
縁部発生器が線路の伝搬遅延に関係した周波数で繰り返
して縁部を与えるようにし、且つ縁部が与えられる周波
数を測定することによつて、電線路の長さの迅速且つ正
確な時間ドメーン測定法による測定を行うことを可能に
するものである。各縁部の発生及びそれらの反射の検出
は従属した事象であるので、前述の独立測定技術による
よりも少ない縁部反射により所望の確度が得られる。
好適実施例においては、反射縁部は線路の端部における
電圧をしきい値(スレツシユホールド)発生器から与え
られたスレツシルホールド電圧の電圧と比較する電圧比
較器によつて検出され、縁部発生器は立上り及び立下り
縁部を交互に与え、しきい値発生器は立上り縁部反射を
検出するために使用された高スレツシユホールド電圧と
立下り縁部反射検出するために使用された低スレツシル
ホールド電圧との間で切り換わり、しきい値発生器は立
下り縁部反射の検出後高スレツシユホールド値を与える
ように且つ立上り縁部反射の検出後低スレツシユホール
ド値を与えるように切り換えられるように電圧比較器の
出力に接続されており、しきい値発生器は分圧器におけ
る種種の抵抗を通して接続点に接続された真数及び補数
出力を持つた差動駆動器を備えており、縁部発生器は電
圧比較器が立下り縁部反射を検出した後に立上り縁部を
与え且つ又電圧比較器が立上り縁部反射を検出した後に
立上り縁部を与え、遅延線は電圧比較器と縁部発生器と
の間に設けられており、二つの駆動器はインピーダンス
を低減するために縁部発生器において並列に使用されて
おり、そして縁部発生器のインピーダンスは試験中の線
路のそれに整合させられている。一実施例においては、
装置が多チヤネル試験器内に組み込まれていて、多重チ
ヤネルに接続されたマルチプレクサにより種種の経路を
通しての遅延を決定することができ、又他の実施例にお
いては装置は携帯ユニツト内にあつて、これは種種の装
置の種種の電線路に接続されることができる。
(実施例の説明) 構 成 第1図について述べると、試験中の50オームのインピ
ーダンスの電線路12に接続された時間ドメーン反射測
定(TDR)式測定装置10が示されている。装置10
は、接続点(ノード)16に立上り及び立下り縁部を与
える縁部発生器14、電圧比較器18(AM685)、しきい
値発生器20(ECL差動ドライバIOH116)、遅延線2
2,24(8フイートの長さの50オーム同軸ケーブ
ル)、及びタイマ・計数器25を備えている。
縁部発生器14には並列接続の二つのIOH116ECL差動
ドライバ26,28があつて、これらの補数出力は47
オームのバツク・マツチ直列抵抗Rを通して接続点1
6に接続されており、この抵抗が駆動器26,28の3
オームの合成出力抵抗値に加わるので、縁部発生器14
は50オームのインピーダンスとなつてケーブル12の
それに整合する。直列接続の50オーム抵抗R12及びC
からなる整合用回路網は駆動器26,28におけるど
のような出力インダクタンスをも相殺する。駆動器2
6,28の真数出力は抵抗Rを通してタイマ・計数器
25に接続されている。駆動器26,28は出力電流容
量が増大し且つ出力インピーダンスが低くなるように並
列に接続されている。それらの物理的接続は駆動器2
6,28への及びこれからの伝搬遅延が等しくなるよう
に構成されているので、それらの駆動器は単一の回路と
して作用する。駆動器26,28及び20は同じ物理的
パツケージ内にあるので、入出力特性の厳密な接合を呈
する。
接続点16は電圧比較器18の非反転入力に接続されて
いる。電圧比較器18の差動出力は差動遅延線22,2
4としきい電圧発生器20とに接続されている。抵抗R
11,R13及び平常時開放スイツチ29はタイマ・計数器
25及び試験中の線路12への出力を瞬間的に停止させる
手段を提供している。
しきい値発生器20はその真数出力及び補数出力が分圧
用抵抗R,R(それぞれ300オーム及び100オーム)
を通して比較器18の反転入力に接続されている。比較
器20のためのしきい値はそれゆえ抵抗R,Rの値
によつて決定される。比較器18の反転入力と接地との
間にはしきい値レベル安定用コンデンサCが接続され
ている。
抵抗R,Rは50オーム、抵抗R,Rは68オ
ーム、抵抗R,R10は130オーム、抵抗R11は100オー
ム、コンデンサCは20pF、コンデンサCは0.1mF、
コンデンサCは2pFであり、且つVTTは−2.4Vで
ある。すべての回路出力が差動式であるので、回路雑音
は最小化される。
第2図について述べると、TDR式線路測定装置10は
48:1スロツト・マルチプレクサ32の共通接続点3
0に接続され、このマルチプレクサは48個の12:1
チヤネル・マルチプレクサ34に接続され、且つマルチ
プレクサ34は第2図の構成部分は組み込まれている多
チヤネル試験器の576の駆動器・検出器の出力接続点3
6に接続されて示されている。スロツト・マルチプレク
サ32及びチヤネル・マルチプレクサ34は、576の駆動
器・検出器の校正中576の駆動器・検出器接続点36を
一度に一つ共通接続点30に選択的に接続するのに使用
される。装置10はそれゆえスロツト・マルチプレクサ
32及びチヤネル・マルチプレクサ34の種種の経路を
通る実際の遅延を決定するために且つ又校正中これに適
応するように使用される。
第3図について述べると、TDR式線路測定装置10
は、制御装置40及び表示装置42を含む携帯用TDR
式線路側測定装置38に組み込まれ且つ接続用ケーブル
42及びスイツチ46を介して別の電気的装置の試験中
の分離した線路48に接続されて示されている。
動 作 動作の際、線路測定装置10の接続点16は試験中の線
路12に接続されているが、この線路はスロツト・マル
チプレクサ32及びチヤネル・マルチプレクサ34(第
2図)を経由した共通接続点30と検出器・駆動器接続
点36との間の576の経路の一つでもよく又は別の電気
的装置の試験中の線路48(第3図)でもよいであろ
う。装置10は低又は高レベルの電圧比較器18の出力
で動作を開始することができる。
比較器18(その真数出力)が最初低レベル又は状態に
あると仮定すれば、しきい値発生器20は同様にその真
数出力に低レベルを且つその補数出力に高レベルを持つ
ことになる。300オーム抵抗R及び10オーム抵抗R
の電圧分割効果のために、第4図の50(破線)にお
ける高スレツシヨールド値によつて示されたように、高
状態に対する3/4の電圧レベルで比較器18の反転入力
にスレツシヨールド電圧が加えられることになる。
電圧比較器18が低状態にある場合には、遅延線22,
24による時間遅延、及び縁部発生器14の差動駆動器
26,28による伝搬遅延の後、これらの補数出力が低
状態から高状態の変わつて、立上り縁部が与えられる。
抵抗Rと試験中の線路12の特性インピーダンスとの
間の分圧器効果のために、接続点16における合成電圧
レベル(V16、第4図の実線)は最初に第4図の点5
2で示されたように高レベルと低レベルとの間の1/2
の電圧レベルまで上昇する。
試験中の線路12を伝搬する立上り縁部は、それの開放
端部で不連続点に遭遇すると、反射して接続点16の方
へ伝搬して戻つてくる。線路12に対する不連続点は電
気的開放点であるので、反射した縁部は元の縁部と同じ
極性を持つている。
反射した端部は、第4図の時点54において接続点16
に到達すると、既存の電圧レベルに加わつて高フルレベ
ルを生じることになる。反射した縁部は縁部発生器14
及び線路12の整合したインピーダンス並びに比較器1
8の低い入力キヤパシタンスのために終端され、従つて
元の縁部のために更なる反射が発生することはない。反
射した縁部が接続点16(又電圧比較器18の非反転入
力)に到達すると、比較器18の出力は非反転入力にお
ける電圧が第4図の交点56で示されたようにしきい値
(3/4高レベルの所)を通過するので低レベルから高
レベルへ状態を変える。比較器18のこの高出力により
しきい値発生器20は、その真数出力及び補数出力の反
転並びにR及びRの電圧分割効果のために、高状態
に対する電圧レベルの1/4のスレツシヨールド電圧を
発生する。この状態は第4図の低スレツシヨールド値5
8(破線)により示されている。
遅延線22,24によつて与えられる遅延は比較器18
が切り換わつた後縁部発生器が反対の状態になる時点を
決定する。これは別の比較が行われる前に比較器におい
て縁部の摂動が減衰するために必要である。遅延線2
2,24による時間遅延の後、駆動器26,28の補数
出力は、やはり前に述べられた分圧器効果のために、第
4図の転60で示されたように、接続点16の電圧を高
レベルと低レベルとの間の1/2の電圧レベルに最初駆
動する高から低への縁部を発生する。線路12を伝搬す
る立下り縁部は、それの開放端部において不連続点に遭
遇すると、同じ極性で反射し返され、そして接続点16
における電圧は全低レベルに低下する。同時に、電圧比
較器18の出力は、その非反転入力が反転入力における
低しきい電圧(1/4レベル)に対して負になるので、交
点62において示されたように、低レベルの状態を変え
る。
比較器18の出力における低レベルにより、上述のよう
に循環過程が繰り返えされる。その結果生じる循環過程
は試験中の線路12の伝搬遅延に比例した周期を持つて
おり、明確にはこの周期は線路12における伝搬遅延の
4倍に、遅延線22,24並びに比較器18及び駆動器
26,28の遅延から生じる固定オフセツトを加えたも
のに比例している。発振の周波数はタイマ・計数器25
によつて決定される。
タイマ・計数器は、単に繰返しデイジタル信号の周波数
又は周期を測定するだけであるので、簡単なものを使用
することができる。元の縁部と反射した縁部とを検出す
るときに使用された形式の高品質の時間間隔測定装置は
必要でない。出力信号は周波数であるので、不規則雑音
による誤差は、Nをタイマ・計数器25により測定され
た周期の数として、本質的にI/Nに減小され、測定時
間が短縮される結果になる。従来のTDR技術による独
立した時間間隔の平均化では同じ確度を達成するのにN
の時間間隔(及び別別の測定)が必要であろう。装置
10は50オーム線路12におけるわずかに異なつたイ
ンピーダンスのために線路測定におけるひずみに耐える
が、これは高及び低スレツシヨールド電圧が50%の点
に設定されていて、ここでは駆動器26,28のスルー
レート(電圧/時間)が最高であり且つ又電圧比較器18
が雑音に対して最大の抵抗性を持つているためである。
別の利点は、従来設計のものにおけるように元の縁部及
び反射した縁部ではなく反射した縁部だけが検出される
ので、元の縁部ではなく反射した縁部を検出する際に、
高い駆動器スルーレート及び試験中の線路の限られた帯
域幅の影響によつて引き起こされた遅延が重大な問題を
引き起こさないことである。異なつた各線路12の測定
間では、新しい線路12が確立された後にスイツチ29
を瞬間的に閉じて、すべての反射を消滅させる。
装置が第2図の多チヤネル試験器に使用される場合に
は、スロツト・マルチプレクサ32及びチヤネル・マル
チプレクサ34を通る576の経路がTDR式測定装置1
0に別別に接続される。所与のチヤネル接続点36に至
る個別の経路に対する遅延は、共通の同期回路へのマル
チプレクサ経由の経路を確立することを含む方法によつ
てそのチヤネルを他のチヤネルと同期させる際に使用さ
れる。
携帯用TDR式線路測定装置38(第3図)が使用され
る場合には、スイツチ32開放時の発振の周期がスイツ
チ32閉鎖時の周期から減算され且つ4で割られて試験
中の線路48の伝搬遅延が得られる。
(他の実施例) この発明のその他の実施例は本発明の範囲内で可能であ
る。例えば、TDR式線路測定装置を用いて、異なつた
インピーダンス、例えば75オーム又は100オームの線
路を測定するべき場合では、縁部発生器16のインピー
ダンスは、72オーム又は97オームの抵抗Rを用い
ることによつて線路のそれに容易に整合させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による電線路の長さを測定するための
装置の電気的概略図である。 第2図は多チヤネル試験器のマルチプレクサに接続され
た第1図の装置を示す構成図である。 第3図は第1図の装置が種種の装置の種種のケーブルに
接続可能に設計されている代替実施例の構成図である。 第4図は試験中の線路の端部にはおける電圧及び検出器
しきい電圧(縦座標)対時間(横座標)を示す図表であ
る。 これらの図面において、10はTDR式線路測定装置、
12は電線路、14は縁部発生器、16は接続点、18
は電圧比較器、20はしきい値発生器、22,24は遅
延線、25はタイマ・計数器、26,28は作動駆動
器、30は共通接続点、32はスロツト・マルチプレク
サ、34はチヤネル・マルチプレクサ、36は出力接続
点、38は携帯用TDR式線路測定装置を示している。

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試験中の線路の電気的不連続点までの長さ
    を精密且つ迅速に測定する装置であつて、 前記の線路の一端部にパルス縁部を与える縁部発生器
    と、 前記不連続点から前記一端部に戻つて来た縁部反射を検
    出してこの縁部反射の検出から一定時間後にパルス縁部
    を与えるように前記の縁部発生器をトリガし、これによ
    り前記の縁部発生器が前記の長さの線路における伝搬遅
    延に関係した周波数で前記の縁部を繰り返して与える反
    射検出器と、 前記周波数を測定するように接続された周波数測定器
    と、 から構成される線路長測定装置。
  2. 【請求項2】前記反射検出器が、スレツシヨールド電圧
    を与えるしきい値発生器、及び前記一端部における電圧
    をスレツシヨールド電圧と比較する電圧比較器から成る
    特許請求の範囲第1項に記載の装置。
  3. 【請求項3】前記縁部発生器が立上り縁部及び立下り縁
    部を交互に与える、特許請求の範囲第2項に記載の装
    置。
  4. 【請求項4】前記しきい値発生器が立上り縁部反射を検
    出するために使用される前記スレツシヨールド電圧と立
    下り縁部反射を検出するために使用される低スレツシヨ
    ールド値との間で切り換わる、特許請求の範囲第3項に
    記載の装置。
  5. 【請求項5】前記しきい値発生器が前記の電圧比較器の
    出力に接続されていて、前記の電圧比較器が立下り縁部
    反射を検出した後に前記高スレツシヨールド値を与え且
    つ又前記の電圧比較器が立上り縁部反射を検出した後に
    前記低スレツシヨールド値を与えるように前記のしきい
    値発生器が切り換えられるようになつている、特許請求
    の範囲第4項に記載の装置。
  6. 【請求項6】前記しきい値発生器が、異なつた抵抗値を
    通して接続点に接続された真数出力及び補数出力を持つ
    た作動駆動器を備えていて、高い駆動器出力電圧が小さ
    い方の抵抗値に与えられ且つ低い出力駆動器電圧が高い
    方の抵抗値に与えられたときに前記の高スレツシヨール
    ド値が前記の接続点に与えられ且つ又低い出力駆動器電
    圧が小さい方の抵抗値に与えられ且つ高い出力駆動器電
    圧が大きい方の抵抗値に与えられたときに前記の低スレ
    ツシヨールド値が前記の接続点に与えられるようになつ
    ている、特許請求の範囲第4項に記載の装置。
  7. 【請求項7】前記縁部発生器が、前記の電圧比較器が立
    下り縁部反射を検出した後に立上り縁部を与え且つ又前
    記の電圧比較器が立上り縁部反射を検出した後に立下り
    縁部を与える、特許請求の範囲第3項に記載の装置。
  8. 【請求項8】前記電圧比較器が差動出力を与える、特許
    請求の範囲第2項に記載の装置。
  9. 【請求項9】前記電圧比較器の差動出力が差動遅延線を
    通して前記縁部発生器に与えられる、特許請求の範囲第
    8項に記載の装置。
  10. 【請求項10】前記縁部発生器が前記の試験中の線路の
    インピーダンスに整合したインピーダンスを有する、特
    許請求の範囲第1項に記載の装置。
  11. 【請求項11】前記縁部発生器が、並列に接続された二
    つの駆動器、及びこれらの駆動器と直列に接続され且つ
    前記試験中の線路のインピーダンスに整合したインピー
    ダンスを与えるように選択された抵抗を備えている、特
    許請求の範囲第1項に記載の装置。
  12. 【請求項12】前記の高及び低スレツシヨールド値が前
    記縁部発生器によつて与えられる縁部の高スルーレート
    領域に対応している、特許請求の範囲第4項に記載の装
    置。
  13. 【請求項13】前記スレツシヨールド値が前記縁部発生
    器の高レベルの1/4及び3/4である、特許請求の範囲第12
    項に記載の装置。
  14. 【請求項14】前記電圧比較器の反転入力に接続された
    安定用コンデンサを有する、特許請求の範囲第6項記載
    の装置。
  15. 【請求項15】駆動器・検出器チヤネルの出力接続点に
    接続された複数の出力接続点及び前記縁部発生器に接続
    された共通の接続点を持つたマルチプレクサを備えてい
    て、前記試験中の線路がこのマルチプレクサを通つて前
    記の出力接続点の一つに至るようになつている、特許請
    求の範囲第1項に記載の装置。
  16. 【請求項16】表示装置を更に備えており、且つ種々の
    装置の種々の電線路に前記の縁部発生器を接続するため
    の装置を備えた携帯用ユニツトに収容されている、特許
    請求の範囲第1項に記載の装置。
  17. 【請求項17】試験中の線路の電気的不連続点までの長
    さを精密且つ迅速に測定する方法であつて、 縁部発生器によつて、前記線路の一端部にパルス縁部を
    与えるステツプと、 前記の不連続点から前記の一端部に戻つて来た縁部反射
    を検出するステツプと、 前記縁部反射の検出から一定時間後に縁部を与えるよう
    に前記縁部発生器をトリガし、これにより前記の縁部発
    生器が前記の長さの線路における伝搬遅延に関係した周
    波数で前記縁部を繰り返して与えるステップと、 前記周波数を測定するステツプと、 から構成される線路長測定方法。
  18. 【請求項18】前記の検出ステツプが前記一端部におけ
    る電圧をスレツシヨールド電圧と比較することからな
    る、特許請求の範囲第17項に記載の方法。
  19. 【請求項19】前記縁部を与えるステツプが、立上り縁
    部及び立下り縁部を交互に与えることからなる、特許請
    求の範囲第18項に記載の方法。
  20. 【請求項20】前記スレツシヨールド電圧が立上り縁部
    反射を検出するために使用される高スレツシヨールド値
    と立下り縁部反射を検出するために使用される低スレツ
    シヨールド値との間で切り換えられる、特許請求の範囲
    第19項に記載の方法。
  21. 【請求項21】前記電気的不連続点が開放端部であり、
    且つ前記の高スレツシヨールド値が立下り縁部反射の検
    出後に与えられ且つ又前記の低スレツシヨールド値が立
    上り縁部反射の検出後に与えられる、特許請求の範囲第
    20項に記載の方法。
  22. 【請求項22】前記の高及び低スレツシヨールド値が、
    異なつた抵抗値を通して接続点に接続された真数出力及
    び補数出力を持つた差動駆動器を備えたしきい値発生器
    によつて与えられ、その際、高い駆動器出力電圧が小さ
    い方の抵抗値に与えられ且つ低い出力駆動器電圧が高い
    方の抵抗値に与えられたときに前記の高スレツシヨール
    ド値が前記の接続点に与えられ且つ又低い出力駆動器電
    圧が小さい方の抵抗値に与えられ且つ高い出力駆動器電
    圧が大きい方の抵抗値に与えられたときに前記の低スレ
    ツシヨールド値が前記の接続点に与えられるようになつ
    ている、特許請求の範囲第20項に記載の方法。
  23. 【請求項23】前記電気的不連続点が開放端部であり、
    且つ立下り縁部反射が検出された後に立上り縁部が与え
    られ、且つ又立上り縁部が検出された後に立下り縁部が
    与えられる、特許請求の範囲第19項に記載の方法。
  24. 【請求項24】前記比較が差動出力電圧比較器によつて
    与えられ、且つこの電圧比較器の差動出力が差動遅延線
    を通して前記の縁部発生器に与えられる、特許請求の範
    囲第18項に記載の方法。
  25. 【請求項25】前記縁部発生器が前記の試験中の線路の
    インピーダンスに整合したインピーダンスを持つてい
    る、特許請求の範囲第17項に記載の方法。
  26. 【請求項26】前記縁部発生器が、並列に接続された二
    つの駆動器、及びこれらの駆動器に直列に接続され且つ
    前記試験中の線路のインピーダンスに整合したインピー
    ダンスを与えるように選択された抵抗を備えている、特
    許請求の範囲第25項に記載の方法。
  27. 【請求項27】前記高及び低スレツシヨールド値が前記
    縁部発生器によつて与えられる前記の縁部の高スルーレ
    ート領域に対応している、特許請求の範囲第20項に記載
    の方法。
  28. 【請求項28】前記スレツシヨールド値が前記縁部発生
    器の高レベルの1/4及び3/4である、特許請求の範囲第27
    項に記載の方法。
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