СПОСОБ И СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

1. Способ контроля состояния электрического кабеля, характеризующийся тем, что
подают волну широкополосного сигнала на первом конце электрического кабеля, при этом волна широкополосного сигнала модулирована по фазе и амплитуде по меньшей мере импедансом электрического кабеля,
получают на первом конце кабеля указанную модулированную по фазе и амплитуде волну широкополосного сигнала, переданную и отраженную электрическим кабелем,
DUT
вычисляют комплексный импеданс Z кабеля в виде функции частоты , определяемый амплитудой и фазой, для полученной отраженной волны широкополосного сигнала,
переводят вычисленный комплексный импеданс кабеля во временную область t′;
вычисляют частоту f′ во временной области t′, где частота f′ является основной частотой псевдопериодической функции круговой частоты w′ и амплитуды A во временной области t′, обусловленную отражением указанной волны широкополосного сигнала на расстоянии d от конца кабеля, при этом частоту f′ вычисляют по формуле:
,
0
r
где ν - скорость света в вакууме, a ν - оцененная относительная фазовая скорость электрического сигнала в кабеле;
выполняют анализ спектра мощности амплитуды и фазы указанного комплексного импеданса кабеля во временной области t′, с тем чтобы обнаружить и локализовать локальное ухудшение свойства изоляции кабеля;
1
2
n
идентифицируют частотные компоненты  в указанном спектре мощности во временной области t′, обусловленные отражениями указанной волны широкополосного сигнала в местах x, x, …, x вдоль кабеля, причем указанные отражения волны вызваны нарушением непрерывности электрических параметров кабеля; и
i
вычисляют каждое из мест x по формуле:
,
1
2
n
устанавливают соотношение между действительной и мнимой частями преобразования Фурье спектра фазы импеданса для указанного спектра мощности в интервале около по меньшей мере одного из указанных мест x, x, …, x вдоль кабеля, и
1
2
n
идентифицируют изменение импеданса по меньшей мере в одном из мест x, x, …, x вдоль кабеля исходя из указанных действительной и мнимой частей.
2. Способ по п. 1, в котором при идентификации изменений импеданса идентифицируют по меньшей мере одно из следующих изменений: ступенчатое повышение импеданса, ступенчатое понижение импеданса, точка повышенного импеданса и точка пониженного импеданса.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором точку повышенного импеданса идентифицируют, когда мнимая часть равна нулю, а действительная часть отрицательна.
4. Способ по п. 1 или 2, в котором точку пониженного импеданса идентифицируют, когда мнимая часть равна нулю, а действительная часть положительна.
5. Способ по п. 1 или 2, в котором ступенчатое повышение импеданса идентифицируют, когда действительная часть равна нулю, а мнимая часть отрицательна.
6. Способ по п. 1 или 2, в котором ступенчатое понижение импеданса идентифицируют, когда действительная часть равна нулю, а мнимая часть положительна.
7. Способ по п. 1, в котором дополнительно идентифицируют участок кабеля с пониженным импедансом, когда за ступенчатым понижением импеданса в начале указанного участка кабеля следует ступенчатое повышение импеданса в конце указанного участка кабеля.
8. Способ по п. 1, в котором дополнительно идентифицируют участок кабеля с повышенным импедансом, когда за ступенчатым повышением импеданса в начале указанного участка кабеля следует ступенчатое понижение импеданса в конце указанного участка кабеля.
9. Способ по п. 1, в котором дополнительно устанавливают меру состояния указанного конца кабеля путем анализа конечного пика в указанном спектре мощности, при этом устанавливают соотношение между разностью dy для двух точек минимума с каждой стороны от указанного конечного пика и высотой dz указанного конечного пика.
r
10. Способ по п. 9, в котором дополнительно с использованием анализатора оценивают указанную оцененную относительную фазовую скорость v, при этом
DUT
оценивают по меньшей мере две резонансные частоты указанного комплексного импеданса Z кабеля;
DUT
идентифицируют два последовательных значения  и  соответственно резонансных частот указанного комплексного импеданса Z кабеля;
r
вычисляют первое значение относительной фазовой скорости v кабеля по формуле
,
где L - длина кабеля;
r
вычисляют указанную основную частоту f′ кабеля во временной области t′ с использованием указанной первой относительной фазовой скорости v по формуле
;
вычисляют второе значение  указанной основной частоты  путем нахождения максимального пикового значения во временной области t′ в выбираемом интервале вокруг f′,
и
вычисляют указанную оценку относительной фазовой скорости  по формуле
.
11. Способ контроля состояния электрического кабеля, характеризующийся тем, что
подают волну широкополосного сигнала на первом конце электрического кабеля, при этом волна широкополосного сигнала модулирована по фазе и амплитуде по меньшей мере импедансом электрического кабеля,
получают на первом конце кабеля указанную модулированную по фазе и амплитуде волну широкополосного сигнала, переданную и отраженную электрическим кабелем,
DUT
оценивают/вычисляют комплексный импеданс Z кабеля в виде функции частоты , определяемый амплитудой и фазой, для полученной отраженной волны широкополосного сигнала,
переводят вычисленный комплексный импеданс кабеля во временную область t′;
вычисляют частоту f′ во временной области t′, где частота f′ является основной частотой псевдопериодической функции круговой частоты w′ и амплитуды A во временной области t′, обусловленную отражением указанной волны широкополосного сигнала на расстоянии d от конца кабеля, при этом частоту f′ вычисляют по формуле:
,
0
r
где ν - скорость света в вакууме, а ν - оцененная относительная фазовая скорость электрического сигнала в кабеле;
выполняют анализ спектра мощности амплитуды и фазы указанного комплексного импеданса кабеля во временной области t′, с тем чтобы обнаружить и локализовать локальное ухудшение свойства изоляции кабеля;
1
2
n
идентифицируют частотные компоненты  в указанном спектре мощности во временной области t′, обусловленные отражениями указанной волны широкополосного сигнала в местах x, x, …, x вдоль кабеля, причем указанные отражения волны вызваны нарушением непрерывности электрических параметров кабеля; и
i
вычисляют каждое из мест x по формуле:
,
1
2
n
устанавливают локальную степень ухудшения свойств для идентифицированного повреждения изоляции кабеля по меньшей мере в одном из указанных мест x, x, …, x вдоль кабеля путем анализа отражения второго порядка широкополосного сигнала в указанном идентифицированном месте повреждения.
12. Способ по п. 11, в котором дополнительно устанавливают разность между высотой пика отражения первого порядка и высотой пика отражения второго порядка в указанном спектре мощности и оценивают рассеяние в кабеле, с тем чтобы нормализовать высоту любого пика на любом расстоянии от выхода.
13. Способ по п. 11, в котором дополнительно устанавливают меру состояния указанного конца кабеля путем анализа конечного пика в указанном спектре мощности, при этом устанавливают соотношение между разностью dy для двух точек минимума с каждой стороны от указанного конечного пика и высотой dz указанного конечного пика.
r
14. Способ по п. 13, в котором дополнительно с использованием анализатора оценивают указанную оцененную относительную фазовую скорость v, при этом
DUT
оценивают по меньшей мере две резонансные частоты указанного комплексного импеданса Z кабеля;
DUT
идентифицируют два последовательных значения  и  соответственно резонансных частот указанного комплексного импеданса Z кабеля;
r
вычисляют первое значение относительной фазовой скорости v кабеля по формуле
,
где L - длина кабеля;
r
вычисляют указанную основную частоту f′ кабеля во временной области t′ с использованием указанной первой относительной фазовой скорости v по формуле
;
вычисляют второе значение указанной основной частоты  путем нахождения максимального пикового значения во временной области t′ в выбираемом интервале вокруг f′,
и
вычисляют указанную оценку относительной фазовой скорости  по формуле
.
15. Система контроля состояния электрического кабеля, содержащая
DUT
анализатор для вычисления комплексного импеданса Z кабеля, определяемого амплитудой и фазой, в виде функции частоты ;
средство генерации, предназначенное для генерации волны широкополосного сигнала, которая является модулированной по фазе и амплитуде импедансом кабеля, причем указанная волна широкополосного сигнала предназначена для подачи на первый конец кабеля;
модуль получения, предназначенный для получения на указанном первом конце кабеля указанной волны широкополосного сигнала, модулированной кабелем по фазе и амплитуде;
DUT
средство перевода, предназначенное для перевода указанного комплексного импеданса Z кабеля во временную область t′,
анализатор, предназначенный для вычисления частоты  во временной области t′, причем частота  является основной частотой псевдопериодической функции круговой частоты ω′ и амплитуды A во временной области t′, обусловленной отражением указанной волны широкополосного сигнала на расстоянии d от конца кабеля, при этом частота  вычисляется по формуле:
,
0
r
где v - скорость света в вакууме, a v - оцененная относительная фазовая скорость электрического сигнала в кабеле,
при этом указанный анализатор выполнен с возможностью выполнять анализ спектра мощности амплитуды и фазы указанного комплексного импеданса кабеля во временной области t′, с тем чтобы обнаружить и локализовать любое локальное ухудшение свойства изоляции кабеля,
1
2
n
указанный анализатор также выполнен с возможностью идентифицировать частотные компоненты  в указанном спектре мощности во временной области t′, обусловленные отражениями волны в местах x, x, …, x вдоль кабеля, причем указанные отражения волны вызваны нарушением непрерывности электрических параметров кабеля, и
i
указанный анализатор выполнен с возможностью вычислять каждое из указанных мест x по формуле:
,
1
2
n
причем указанный анализатор дополнительно выполнен с возможностью устанавливать соотношение между действительной и мнимой частями преобразования Фурье спектра фазы импеданса для указанного спектра мощности в интервале около по меньшей мере одного из указанных мест x, x, …, x вдоль кабеля, и
1
2
n
идентифицировать изменение импеданса по меньшей мере в одном из мест x, x, …, x вдоль кабеля исходя из указанных действительной и мнимой частей.
16. Система по п. 15, в которой идентификация изменений импеданса включает идентификацию по меньшей мере одно из следующих изменений: ступенчатое повышение импеданса, ступенчатое понижение импеданса, точка повышенного импеданса и точка пониженного импеданса.
17. Система по п. 15 или 16, в которой точка повышенного импеданса идентифицируется, когда мнимая часть равна нулю, а действительная часть отрицательна.
18. Система по п. 15 или 16, в которой точка пониженного импеданса идентифицируется, когда мнимая часть равна нулю, а действительная часть положительна.
19. Система по п. 15 или 16, в которой ступенчатое повышение импеданса идентифицируется, когда действительная часть равна нулю, а мнимая часть отрицательна.
20. Система по п. 15 или 16, в которой ступенчатое понижение импеданса идентифицируется, когда действительная часть равна нулю, а мнимая часть положительна.
21. Система по п. 15, в которой участок кабеля идентифицируется с пониженным импедансом, когда за ступенчатым понижением импеданса в начале указанного участка кабеля следует ступенчатое повышение импеданса в конце указанного участка кабеля.
22. Система по п. 15, в которой участок кабеля идентифицируется с повышенным импедансом, когда за ступенчатый повышением импеданса в начале указанного участка кабеля следует ступенчатое понижение импеданса в конце указанного участка кабеля.
1
2
n
23. Система по п. 15, в которой устанавливается локальная степень ухудшения свойств для идентифицированного повреждения изоляции кабеля по меньшей мере в одном из указанных мест x, x, …, x вдоль кабеля путем анализа отражения второго порядка указанного широкополосного сигнала в указанном идентифицированном месте повреждения.
24. Система по п. 23, в которой устанавливается разность между высотой пика отражения первого порядка и высотой пика отражения второго порядка в указанном спектре мощности и оценивается рассеяние в кабеле, с тем чтобы нормализовать высоту любого пика на любом расстоянии от выхода.
25. Система по п. 15, в которой устанавливается мера состояния указанного конца кабеля путем анализа конечного пика в указанном спектре мощности, при этом устанавливается взаимосвязь между разностью dy для двух точек минимума с каждой стороны от указанного конечного пика и высотой dz указанного конечного пика.
26. Система по п. 15, в которой указанный анализатор дополнительно выполнен с возможностью
DUT
оценивать по меньшей мере две резонансные частоты указанного комплексного импеданса Z кабеля;
DUT
идентифицировать два последовательных значения  и  соответственно резонансных частот указанного комплексного импеданса Z кабеля;
r
вычислять первое значение относительной фазовой скорости v кабеля по формуле
,
где L - длина кабеля;
r
вычислять указанную основную частоту f′ кабеля с использованием указанной первой относительной фазовой скорости v по формуле
;
вычислять второе значение указанной основной частоты  путем нахождения максимального пикового значения во временной области t′ в выбираемом интервале вокруг f′,
и
вычислять указанную оценку относительной фазовой скорости  по формуле
.