Основы технической диагностики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа №1

Задача 1.1

Необходимо выполнить следующее по задаче 1.1:

1. Составить общую схему измерений частотной характеристики усилителя, на которой изобразить элементы генератора в виде блоков, а возбудителя его - принципиальной (электрической) схемой.

В соответствии с условием задачи необходимо составить блок-схему измерений частотной характеристики усилителя, на которой показать измеряемый объект и измерительные приборы и их соединение.

Амплитудно - частотная характеристика (АЧХ) является нормируемой метрологической характеристикой измерительных преобразователей. Согласно ГОСТ 8.009-72 («Нормируемые метрологические характеристики средств измерений») она должна представляться в виде графика (таблицы) номинальной амплитудно-частотной характеристики и наибольших допускаемых отклонений от номинальной характеристики.

Большинство измерительных преобразователей являются четырехполюсниками. К четырехполюсникам относятся и усилители электрических сигналов.

Существуют различные способы измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников. При отсутствии специализированных измерителей эта характеристика снимается с помощью измерительного генератора и электронного вольтметра подключенных по схеме, представленной на рис 1.

Рис 1. Блок-схема измерений частотной характеристики.

Для этого устанавливают на входе четырехполюсника некоторое напряжение Uвх, которое при дальнейших измерениях поддерживают неизменным. Затем последовательно, через некоторый интервал, изменяют частоту этого напряжения и измеряют электронным вольтметром соответствующее напряжение на выходе четырехполюсника. Полученное значение Uвых,i наносят в виде точек на плоскости в прямоугольной системе координат Uвых , f и соединяют эти точки плавной кривой.

Измерительные генераторы - это электронные устройства, формирующие электрические колебания заданной формы, частоты, заданной глубины модуляции и являются источниками переменного напряжения небольшой мощности. Частоту, форму сигналов, степень модуляции, величину выходного сигнала можно изменять и регулировать в заданных пределах.

Измерительные генераторы низкой частоты, в общем случае, выполняются по следующей структурной схеме:

Рис 2 Блок -схема измерительного генератора низкой частоты.

Г - Задающий генератор низкочастотных синусоидальных колебаний.

УН - Промежуточный усилитель напряжения.

УМ - Усилитель мощности,

V - Вольтметр для контроля величины выходного сигнала.

U-U/n - Аттенюатор (делитель напряжения).

В зависимости от схемы задающего генератора измерительные генераторы делятся на : LC - генераторы(задающий генератор с колебательным контуром), RC -генераторы (задающий генератор представляет собой резистивный усилитель с положительной обратной связью) и генераторы на биениях в котором разница двух сигналов называется биением.

Широкое распространение получили генераторы низкой частоты типа RC. Задающее устройство представляет собой усилитель низкой частоты с положительной обратной связью. Структурная схема показана на рисунке (рис.3):

Рис 3. Структурная схема задающего генератора типа RC.

Частоту генерируемого сигнала ѓ можно оценить следующим выражением:

ѓ²=1/(4р²R1·R2·C1·C2);

2. Объяснить назначение элементов блок-схемы генератора RC и дать их характеристику. Объяснить назначение схемы фазирующей цепочки и отрицательной обратной связи в схеме возбудителя генератора RC.

RC-генераторы. Благодаря простоте схемы и хорошим метрологическим характеристикам RC-генераторы получили широкое распространение для получения гармонических колебаний звукового и ультразвукового диапазонов частот. Задающий RC-генератор (рис. 4) представляет собой широкополосный резистивный усилитель, охваченный положительной и отрицательной частотно-зависимыми обратными связями.

Рис 4. Схема задающего RC- генератора.

Усилитель У, охваченный положительной обратной связью (ПОС), возбуждается при балансе фаз и балансе амплитуд. Баланс амплитуд обеспечивают с помощью регулировки коэффициента передачи в цепи положительной обратной связи усилителя, а баланс фаз для заданной частоты -- с помощью фазирующей цепи R1C1--R2C2, собранной по схеме делителя напряжения. Элементы фазирующей цепи подбирают таким образом, чтобы Rl = R2 = R и С1 = = С2 = С. Частота колебаний определяется параметрами фазирующей цепи f=1/(2RC).

На нужную частоту генератор настраивают, изменяя сопротивления сдвоенных резисторов R или емкости конденсаторов С. В практических схемах генераторов фиксированным (скачкообразным) изменением сопротивлений сдвоенных резисторов R1 и R2 устанавливают нужный поддиапазон частот, внутри которого частота изменяется плавно с помощью сдвоенного блока переменных конденсаторов С1 и С2. Имеются генераторы, у которых частоту плавно устанавливают с помощью сдвоенных переменных резисторов, а поддиапазоны переключают с помощью конденсаторов постоянной емкости.

Отрицательная обратная связь (ООС) обеспечивает стабилизацию режима работы задающего генератора. Реализуют ООС с помощью нелинейного делителя напряжения, состоящего из резистора R3 и нелинейного терморезистора R_t.

Применение нелинейного делителя напряжения обеспечивает зависимость коэффициента усиления усилителя У от выходного напряжения. Случайное повышение выходного напряжения вызовет дополнительный нагрев терморезистора и уменьшение его сопротивления R_t. Это повлечет за собой увеличение Uоос, уменьшение коэффициента усиления усилителя, а следовательно, и уменьшение выходного напряжения генератора. Задающие RC-генераторы применяют в генераторах звуковых частот ГЗ-102, ГЗ-109 и др. (частотный диапазон 20--20 000 Гц).

3. Определить напряжение на входе усилителя (на выходе генератора), если его входное сопротивление R_н =50 Ом, а показание вольтметра генератора U=20 B, суммарное затухание аттенюаторов генератора А =10 дБ .

Индикатор вольтметра генератора проградуирован в действующих напряжениях синусоидального напряжения при нагрузке 600 Ом. При заданной нагрузке R_н =50 Ом показания вольтметра должны быть соответственно умножены на коэффициент п=0,298 и составлять U=20*0,298=5,96В.

В задаче следует определить величину выходной мощности генератора по формуле:

.

Входное напряжение генератора зависит так же от суммарного затухания аттенюаторов. С учетом аттенюатора , где Р_ген - выходная мощность генератора без аттенюатора.

Тогда:

> >

.

4. Привести схемы дополнительных элементов к генераторам - магазин затуханий, изложить их назначение и устройство.

Магазин измерительный

комплект специально подобранных мер электрических величин, откалиброванных с определённой точностью и используемых как по отдельности, так и в различных сочетаниях, для воспроизведения ряда одноимённых величин различного номинала. М. и. применяются в лабораторной и цеховой практике, когда требуется менять или регулировать в измерительных схемах сопротивление, ёмкость или индуктивность с высокой точностью. Меры конструктивно объединяются в общем корпусе, на лицевой стороне которого смонтировано переключающее устройство или наборное поле для соединения мер в требуемых сочетаниях (рис. 1). По конструкции коммутирующей системы различают М. и. рычажные, штепсельные, вилочные и зажимные (последние применяются редко). В рычажных М. и. меры соединяются с помощью многопластинчатых щёток из фосфористой бронзы, скользящих по латунным контактам; в штепсельных -- посредством конических латунных стержней (штепселей), которые вставляют в гнёзда металлических пластин, соединённых с мерами; в вилочных -- с помощью двухштырьковой вилки, вставляемой в гнёзда наборной доски. Большинство М. и. изготовляют с вилочным переключающим устройством, которое менее сложно в производстве, чем рычажное или штепсельное и не уступает им по эксплуатационным качествам.

Меры в М. и. обычно компонуют в декады по 10 мер с одинаковым номинальным значением (рис. 2). По числу декад М. и. подразделяются на одно- и многодекадные (до 8 декад). Для плавной регулировки изменения значения мер в некоторых М. и. наименьшая постоянная мера заменяется мерой переменного значения.

Достоинство рычажных М. и. -- быстрота переключений и удобство отсчёта; основной недостаток -- значительное переходное сопротивление контактов (около 20?10^-3 ом). Поэтому рычажные М. и. применяют главным образом там, где требуется быстрота измерений, например, при массовой проверке и разбраковке радиодеталей, а штепсельные и вилочные там, где решающее значение имеет минимальное переходное сопротивление контактов, например, при поверке измерительных приборов или при весьма точных измерениях. М. и. наивысших классов точности изготовляют, как правило, малодекадными с вилочными переключателями; менее точные М. и. изготовляют многодекадными с рычажными переключателями. Все изготавливаемые в СССР М. и. стандартизованы и периодически подвергаются поверке.

По роду мер М. и. подразделяются на магазины сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей и взаимоиндуктивностей (последние применяются редко). Магазин сопротивлений представляет собой набор катушек из изолированной манганиновой проволоки, соединённых с неподвижными пластинами переключающего устройства; среди М. и. магазины сопротивлений являются самой многочисленной группой. В СССР выпускается более 30 различных типов магазинов сопротивлений. По точности они разделяются на 7 классов: 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1,0. Высокоомные М. и. выпускают на значения от 10 ом до 1000 Гом, низкоомные -- на значения от 0,03 до 10 ом. Магазины сопротивлений изготовляют как для цепей постоянного тока, так и для цепей переменного тока (на частотах от 50 гц до 70 кгц). Иногда М. и. используют как делители напряжения. В высокоточных магазинах сопротивлений, а также в М. и. переменного тока применяют особую намотку катушек для уменьшения реактивной составляющей сопротивления, вводят компенсирующие ёмкости и отдельные секции экранируют.

Магазины ёмкостей -- наборы электрических конденсаторов, применяются в мостовых и компенсационных схемах измерений на частотах от 40 гц до 20 кгц. Входящие в магазин ёмкостей конденсаторы имеют высокую стабильность и большое сопротивление изоляции. Для плавного изменения ёмкости параллельно декадам включается конденсатор переменной ёмкости. В СССР изготовляют одно- и многодекадные (до 5 декад) магазины ёмкостей; точность -- 0,05, 0,1, 0,2, 0,5 и 1; верхние пределы по ёмкости от 1 до 111,1 мкф.

Магазины индуктивностей -- наборы катушек индуктивности, применяются в мостовых измерительных схемах на частотах от 20 гц до 10 кгц. От влияния внешних магнитных полей и для снижения частотной зависимости катушки индуктивности экранируют. Для плавного изменения индуктивности последовательно с катушками постоянного значения включается вариометр. Во многих магазинах индуктивностей предусмотрена возможность замены катушек при их отключении активным сопротивлением, равным сопротивлению обмотки отключаемой катушки, чем достигается постоянство омического сопротивления измерительной цепи. Магазины индуктивностей выпускаются 5 классов точности: 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1; одно- и многодекадные с верхними пределами от 11,11 до 111,1 мгн.

Рис. 1. Измерительные магазины с различными переключающими устройствами: а -- с рычажным; б -- со штепсельным; в -- с вилочным; г -- с зажимным.

Рис. 2. Схемы трёх декадных магазинов сопротивлений: а -- с рычажным переключающим устройством; б -- со штепсельным переключающим устройством; R -- омическое сопротивление; П -- переключающее устройство (рычаг).

Измерительный мост -- устройство для измерения электрического сопротивления, предложенное в 1833 Самуэлем Хантером Кристи, и в 1843 году усовершенствованное Чарльзом Уитстоном. Принцип измерения основан на взаимной компенсации сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. В качестве индикатора обычно используется чувствительный гальванометр, показания которого должны быть равны нулю в момент равновесия моста.

Измерительный мост с вольтметром

На схеме R₁, R₂, R₃, R_x - плечи моста, AD - диагональ питания, CB - измерительная диагональ. R_x представляет собой неизвестное сопротивление; R₁, R₂ и R₃ -- известные сопротивления, причём значение R₂ может регулироваться. Если отношение сопротивлений (R₁ / R₂) равно отношению сопротивлений другого (R_x / R₃), то разность потенциалов между двумя средними точками будет равна нулю, и ток между ними не будет протекать. Сопротивление R₂ регулируется до получения равновесия, а направление протекания тока показывает, в какую сторону нужно регулировать R₂.

С помощью гальванометра момент равновесия можно установить с большой точностью, и если сопротивления R₁, R₂ и R₃ имеют маленькую погрешность, то R_x может быть измерено очень точно, ведь даже небольшие изменения R_x вызывают заметное нарушение баланса всего моста.

Таким образом, если мост сбалансирован (ток через гальванометр, сопротивление которого можно обозначить как R_g, равен нулю), эквивалентное сопротивление цепи будет:

R₁ + R₂ в параллели с R₃ + R_x, то есть

С другой стороны, если R₁, R₂ и R₃ известны, но R₂ не регулируется, то значение напряжения или тока через гальванометр также можно использовать для расчёта R_x, используя законы Кирхгофа. Такой метод применяется в тензометрических измерителях для расчёта величины механических деформаций, а также в электронных термометрах.

Запишем первый закон Кирхгофа для точек B и C (I_g -- ток, протекающий через гальванометр):

B:

C:

Теперь рассчитаем потенциал в цепях ABC и BCD, используя второй закон Кирхгофа:

ABC:

BCD:

Учитывая, что мост сбалансирован и I_g = 0, запишем систему уравнений:

Решая систему уравнений, получим:

Если известны значения всех четырёх сопротивлений, а также напряжение (V_s), то напряжение на плечах моста можно найти, используя формулы делителя напряжения, а затем вычесть их друг из друга, чтобы найти V: частотный усилитель осциллограф дрейф

Если упростить выражение:

Измерительный мост показывает пример так называемых дифференциальных измерений, которые могут обладать очень высокой точностью. Варианты измерительного моста могут использоваться также для измерения электрической ёмкости, индуктивности, импеданса и даже количества взрывчатых газов в пробе при помощи эксплозиметра.

Идея измерительного моста была применена лордом Кельвином в 1861 для измерения малых сопротивлений, Максвеллом в 1865 для измерения в области переменных токов, а также Аланом Блюмлейном в 1926, который за усовершенствованный вариант получил патент, а устройство было названо его именем.

Задача 1.2

Построить графически интерференционные фигуры (фигуры Лиссажу), которые могут получиться на экране электронного осциллографа, если частоты синусоидальных напряжений, подведенных к пластинам электонно-лучевой трубки, находятся в отношении f_x: f_y=1:2, a значения начальных фаз равны а_х,=90^о а_у.=60^о.

f_x, f_y - частоты напряжений, поданных соответственно на горизонтально отклоняющие и вертикально отклоняющие пластины;

а_х< а_у - начальные фазы напряжений, поданных соответственно на горизонтально отклоняющие и вертикально отклоняющие пластины, град.;

Осциллограф имеет широкое применение в измерительной технике. Осциллограф по назначению радиоизмерительных приборов относится к группе С - приборам для наблюдения и исследования формы сигналов и спектров.

В ряде случаев электронно-лучевой осциллограф используется не только как самостоятельный прибор, но и включается как составная часть в более сложную измерительную аппаратуру. Примерами этого могут служить измеритель частотных характеристик, измерители неоднородностей проводных линий связи и т.п.

Построение фигур Лиссажу выполняется в следующей последовательности:

- построить с учетом исходных данных зависимости

U_x(f) = U sin(2nf_x + а_х) и U_y(f) = U sm(2nf_y + а_у).

Оси времени для U_x(t) и U_y(t) должны быть ориентированы вдоль координат X и У соответственно. Амплитуды напряжений U в каналах X и У принять равными между собой;

- задавая различные моменты времени равные по осям X и У найти отклонение электронного пятна на экране осциллографа и вычертить след движения пятна по экрану, т.е. получить фигуру Лиссажу.

При построении фигуры Лиссажу необходимо использовать число периодов напряжений, как задано в отношении f_x:f_y.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 6. Построенная фигура Лиссажу.

Задача 1.3

Задание по задаче 1.3а.

Выполнить соединение приборов таким образом, чтобы на экране двухлучевого осциллографа наблюдались осциллограммы сигналов, подаваемые на входы YI и YII осциллографа в соответствии с вариантом приведенным на рис. 7. Начало развертки луча осциллографа должно начинаться в момент времени t=0. На схеме соединений указать параметры сигналов, способы запуска генераторов и синхронизации осциллографа. Привести осциллограммы всех используемых сигналов и сигналов синхронизации на выходах СИ задействованных генераторов.

Рис 7. Осциллограммы сигналов на входе двулучевого осциллографа.

В генераторе импульсов имеются выход (выходы) основных импульсов (ОИ), выход синхроимпульсов (СИ), вход синхроимпульсов (СИ). Генератор импульсов может вырабатывать на каждом выходе ОИ последовательности одиночных или парных импульсов с одинаковым периодом следования. На выходе СИ формируется последовательность коротких импульсов с тем же периодом, что и ОИ. Последовательность синхроимпульсов может использоваться для запуска других приборов, например, осциллографов, генераторов. Таким образом, обеспечивается синхронная работа ГИ и других устройств. Вход СИ используется для внешнего запуска ГИ.

Генератор импульсов может работать в режиме внутреннего запуска или в режиме внешнего запуска. При внутреннем запуске вход СИ отключен от ГИ, работает внутренний задающий генератор. Период сигнала на выходе задающего генератора определяет период следования импульсов на выходах ГИ. При внешнем запуске внутренний задающий генератор отключается. Период следования импульсов на выходах ГИ определяется периодом сигнала, подаваемого от внешнего генератора на вход СИ генератора импульсов. В качестве внешнего генератора может использоваться генератор синусоидальных сигналов или генератор импульсов, например, аналогичный рассматриваемому ГИ.

При формировании последовательности одиночных импульсов основные импульсы появляются на выходе ОИ с задержкой на т_вс относительно синхроимпульса на выходе СИ (рис. 8);

Рис 8. Режим внутреннего запуска

Выполним соединение приборов для получения осциллограммы, приведенной на рис. 7, строка Uyi с использованием двуканального генератора импульсов. Схема соединений приведена на рис. 9.

Решение задачи разобьем на два этапа. На первом этапе, используя генератор ГИ2, получим последовательность импульсов ОИ1 с параметрами в соответствии с заданием (строка Uyi), которые подадим на вход YI осциллографа и последовательность импульсов ОИ2 с параметрами в соответствии с заданием (строка Uyii), которые подадим на вход YII осциллографа.

Синхроимпульс на СИ2 появится одновременно с первым импульсом пары, (строка Усиг). Этими импульсами запускать осциллограф нельзя, так как по заданию развертка осциллографа должна начаться на 1 мс раньше в момент времени t=0.

Рис. 9. Схема соединений элементов для получения осциллограммы

Решим эту проблему на втором этапе с использованием генератора ГИ1 путем формирования двух сигналов. Одним запустим развертку осциллографа, другим, спустя 1 мс, - генератор ГИ2. Запуск развертки осциллографа выполним синхроимпульсом СИ1, генератора ГИ2 -- сигналом ОИ1. Задержка сигнала ОИ1 относительно СИ1 в 1 мс установлена в устройстве временного сдвига генератора ГИ1. Длительность и амплитуда импульса сигнала ОИ1 выбраны произвольно, так как принципиальной роли не играют.

Генератор ГИ1 включим в режим внутреннего запуска с периодом 6 мс, генератор ГИ2 - внешнего запуска, осциллограф - в режим внешней синхронизации.

Отметим, что существуют и другие варианты решения задачи с использованием одноканапьных генераторов.

Контрольная работа №2

На железнодорожном транспорте приняты следующие виды цифровых сетей:

- сеть первичная магистральная (МЦСС - магистральная цифровая сеть связи). Максимальная протяженность канала или тракта МЦСС составляет 10000 км;

- сеть первичная дорожная (ДЦСС - дорожная цифровая сеть связи). Максимальная протяженность канала или тракта ДЦСС составляет 1500 км;

- сеть первичная местная (СМП - сеть первичная местная). Максимальная протяженность канала или тракта СМП составляет 50 км.

Задача 2.1

Канал связи ОЦТК организован по ВОЛС и походит по трем участкам: ДЦСС1 длинной 1310 км, ДЦСС2 длиной 4100 км СМП1 длинной 45 км, и СМП2 длинной 21 км. Определить долговременные нормы на показатели ошибок ESR и SESR, BBER для каждого участка и составного канала.

Долговременные нормы для канала или тракта определяются на основе общих расчетных (эталонных) норм для полного соединения на показатели ошибок международного соединения протяженностью 27500 км (МСЭ-Т, рекомендация G.821). Эти нормы обозначаются символом А и приведены в таблице 6 для соответствующего показателя ошибок и соответствующего цифрового канала или тракта.

Доля эксплуатационных норм на показатели ошибок для канала (тракта) длиной L км на магистральном, дорожном и местном уровнях первичной сети связи ОАО «РЖД» для определения долговременных норм приведена в таблице 7.

Порядок расчета долговременной нормы на показатель ошибок. Исходными данными для определения нормы на показатели ошибок, которым должен удовлетворять цифровой канал или тракт, являются:

- протяженность канала или тракта;

- вид участка первичной сети связи ОАО «РЖД», к которому относится тракт или канал;

- скорость передачи канала или тракта.

Определение норм на какой-либо показатель ошибок для канала (тракта) длиной L проводится по формулам:

ESR_d = А * С,

SESR_d =A/2*C,

BBER_d = А * С.

Значение А выбирается из таблицы 6 в зависимости от вила канала или тракта. Величина С выбирается в зависимости от протяженности и сложности заданного участка.

Канал (тракт) является простым. Длина заданного участка L, округляется в большую сторону для получения значения U по следующим правилам:

- для каналов магистрального уровня при L<1000 км до ближайшего числа, кратного 250 км, при 1000<L<2500 км до ближайшего числа, кратного 500 км.

- для каналов дорожного уровня при L<200 км до ближайшего числа, кратного 50 км, при L>200 км до ближайшего числа, кратного 100 км.

- для канала местной сети до ближайшего числа, кратного 5 км.

Для полученных значений длин каналов L¹ по таблице 7 определяются доли норм С, приходящиеся на этот канал в зависимости от того, какому участку первичной сети он принадлежит.

Для первого участка канала связи ОЦК ДЦСС1 длинной 1310 км ошибки определяться:

ESR_d = А * С,=0,08*0,065=54*10^-4

SESR_d =A/2*С=0,002*0,065=13*10^-5

BBER_d для канала ОЦК не рассчитывается

Для второго участка канала связи ОЦК ДЦСС2 длинной 4100 км ошибки определяться:

ESR_d = А * С,=0,08*0,075=60*10^-4

SESR_d =A/2*С=0,002*0,075=15*10^-5

BBER_d для канала ОЦК не рассчитывается

Для третьего участка канала связи ОЦК СМП1 длинной 45 км ошибки определяться:

ESR_d = А * С,=0,08*0,0675=54*10^-4

SESR_d =A/2*С=0,002*0,0675=13,5*10^-5

BBER_d =для ОЦК не рассчитывается.

Для четвертого участка канала связи ОЦК СМП1 длинной 21 км ошибки определяться:

ESR_d = А * С,=0,08*0,03=24*10^-4

SESR_d =A/2*С=0,002*0,03=6*10^-5

BBER_d для ОЦК не рассчитывается.

Задача 2.2

Определить пороговое значение S, при превышении которого первичный сетевой тракт ПЦСТ не вводится в эксплуатацию. Тракт проходит по ВОЛП и состоит из трех участков ДЦСС2 длинной 13115 км, СМП1 длинной 46 км, и СМП2 длинной 27 км.

Основой определения оперативных норм для канала или тракта являются общие расчетные нормы для полного соединения на показатели ошибок для международного соединения протяженностью 27500 км, приведенные в таблице в столбцах В для соответствующего показателя ошибок и соответствующего цифрового канала или тракта.

Общие расчетные нормы на показатели ошибок для международного соединения протяженностью 27500 км

Вид тракта (канала)	Скорость кбит/с	Оперативные нормы (В)
		ESR	SESR
ПЦСТ	2048	0.02	0,001

Доля расчетных эксплуатационных норм показателей ошибок тракта (канала) ПЦИ длиной L км на магистральной, дорожной и местной сетях связи для определения оперативных норм:

ДЦСС L=1315 <1400 D2=0,07

СМП1 L=46 <50 D3=0,075

СМП2 L=27 <30 D3=0,09

Для анализа результатов контроля определяется пороговое значение S числа ES и SES за период наблюдения Т. Нормы на качественные показатели при вводе в эксплуатацию BISPO и допустимые пределы S для каждого события (ES и SES) рассчитываются на основе нормы BIS, которая устанавливается в два раза жестче, чем BISO.

Расчет пороговых значений проводится отдельно для каждого показателя. В формулах указывать для какого показателя проводится расчет в виде индекса при величинах. Например, RPO_ES, RPO_SES, B_ES, B_SЈS и т.п. Расчет выполняется в следующем порядке.

1. Определяется среднее допустимое число ES или SES за период наблюдения:

RPO=B*T*D,

где: В - общая норма на соответствующий показатель

Т=1с - период измерения (в секундах),

D - суммарное значение доли общей нормы.

ДЦСС L=1315 <1400 D2=0,07

СМП1 L=46 <50 D3=0,075

СМП2 L=27 <30 D3=0,09

Полученные значения D суммируются : D=0,07+0,075+0,09= 0,235.

Полученное суммарное значение D не должно превышать для МЦСС 20%, для ДЦСС - 7,5%. Для канала или тракта, проходящего по МЦСС и двум ДЦСС, - 35%, для канала или тракта, содержащего канал (тракт) МЦСС, два канала (тракта) ДЦСС, два канала (тракта) СМП - 50%.

Тогда RPO=B*T*D,=0,001*1*0,235=235*10^-6. Для ES

RPO=B*T*D,=0,02*1*0,235=4.7*10^-3 для SES

2. Определяется пороговое значение BISO для тракта:

BISO = k* RPO,

Где k- коэффициент, определяемый назначением эксплуатационного контроля. Значения коэффициента к для различных условий испытаний системы передачи, сетевого тракта или ОЦК приведены в таблице 11.

Тогда BISO = k* RPO=0.1*235*10^-6 для ES

BISO = k* RPO=0.1* 4.7*10^-3 для SES

3. Определяется норма на качественные показатели при вводе в эксплуатацию BISPO:

для ES

для SES

4. Определяются отклонения от нормы по формуле:

для ES

для SES

5. Определяются пороговые значения S по формуле: S=BISPO-D

Для ES: S=BISPO-D=(0.01175-216)*10^-6?-216*10^-6

Для SES: S=BISPO-D=(0.3066-0.235)*10-³=-0.76*10-³

6. Округляются все значения S до ближайшего целого числа ?0

Для ES: S=BISPO-D=(0.01175-216)*10^-6?-216*10^-6 округляется 1

Для SES: S=BISPO-D=(0.3066-0.235)*10-³=-0.76*10-³ округляется 1

Задача 2.3

Задание по задаче 2.3.

1. Определить сетевую предельную норму на дрожание фазы на иерархическом стыке для тракта ОЦК.

2. Определить сетевую предельную норму на дрейф фазы на иерархических стыках за период наблюдения S=3часа.

3. Определить допуск на дрожание и дрейф фазы на цифровых входах для заданного стыка и частоты f=800 Гц дрожания и дрейфа фазы,

4. Ответить на вопрос:

4.2 Как измерить фазовое дрожание методом фазового детектора?

1. НОРМЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ДРОЖАНИЯ И ДРЕЙФА ФАЗЫ

Нормы на показатели дрожания и дрейфа фазы включают в себя следующие виды:

- сетевые предельные нормы на иерархических стыках:

* для дрожания фазы;

* дрейфа фазы;

- предельные нормы на фазовое дрожание цифрового оборудовании

* допуск на дрожание и дрейф фазы на цифровых входах;

* максимальное выходное фазовое дрожание в отсутствие входного фазового дрожания;

* характеристики передачи дрожания и дрейфа фазы;

- нормы для фазового дрожания цифровых участков:

* нижний предел допустимого входного фазового дрожания;

* характеристика передачи фазового дрожания;

* выходное фазовое дрожание в отсутствие фазового дрожании мл входе.

Эти показатели не относятся к статистическим параметрам, и дни их проверки не требуется длительных испытаний.

Сетевые предельные нормы на фазовое дрожание на выходе тракта (на иерархическом стыке)

Измерительное оборудование подключается на выходе трактов передачи в местах иерархических стыков. Нормы должны соблюдаться независимо от количества оборудования, включенного в тракт перед стыком. Пример точек подключения измерителей фазового дрожания показаны на рис. 10.

Рис 10. Точки иерархических стыков.

Для ОЦК приняты следующие нормы:

Сетевая предельная норма В1=0,25 ЕИ

В2=0,05 ЕИ

Плоса измерительного фильтра F1=20 Гц F3=3 кГц F4= 20кГц.

Сетевые предельные нормы на дрейф фазы

В настоящее время эти нормы не установлены. Определены предельные значения для стыков сетевых узлов.

Максимальная ошибка временного интервала на стыках любых сетевых узлов за период наблюдения в S секунд не должна превышать:

* S<10⁴ - эта область требует дальнейшего изучения; .

S>10⁴ -МОВИ = (10² S +10000) нс.

Предельные нормы на фазовое дрожание цифрового оборудования

Допуск на дрожание и дрейф фазы на цифровых входах (устойчивость к фазовому дрожанию). Данный показатель определяет, насколько приемник способен восстанавливать исходный сигнал при наличии дрожания фазы и определяется амплитудой поданного на вход оборудования синусоидально-модулированного ФМ сигнала, который вызывает соответствующее увеличение ошибок. С этой целью необходимо выполнить измерения коэффициента ошибок при наличии сигнала с дрожанием фазы. При этом устойчивость к дрожанию фазы определяется с использованием полей допуска, каждый из которых, в свою очередь, зависит от области функционирования оборудования.

Как правило, для каждой скорости передачи задается соответствующее поле допуска устойчивости к входному дрожанию фазы, а в некоторых случаях - и два поля с тем, чтобы была возможность оценивать влияние различных типов регенераторов. При этом разница между полем допуска и действительной кривой устойчивости оборудования представляет собой запас по дрожанию фазы.

Устойчивость цифрового оборудования к фазовому дрожанию определяется следующим образом.

Любое цифровое оборудование различных иерархических уровней должно без существенного ухудшения в работе оборудования выдерживать на его входе цифровой псевдослучайный испытательный сигнал, модулированный синусоидальным дрейфом и дрожанием фазы с амплитудно-частотной зависимостью (рис. 11), предельными нормами .

Состав характеристики устойчивости к фазовому дрожанию определяется многими факторами [2], отмеченными цифрами на рис. 11.

Точки подключения генераторного и измерительного оборудования показаны на рис. 12.

Рис. 11. Нижний предел максимально допустимого входного дрожания и дрейфа фазы: 1 - ширина полосы ФАПЧ демультиплексора; 2 - влияние эластичного буфера демультиплексора; 3 - полоса подстройки мультиплексра; 4 - влияние буфера мультиплексора; 5 - ширина полосы цепи восстановления синхронизации демультиплексора; 6 - влияние входной цепи мультиплексора

Рис 12. Точки подключения измерительных приборов.

Максимальное выходное фазовое дрожание в отсутствие входного фазового дрожания определяется требованиями на конкретные виды оборудования. Нормы не должны превышать максимально-допустимые сетевые нормы.

Характеристики передачи дрожания и дрейфа фазы (преобразование фазового дрожания). Преобразование дрожания фазы представляет собой изменение его уровня при передаче со входа на выход тестируемого устройства и определяется отношением амплитуд синусоидального дрожания фазы на выходе и входе оборудования. Характеристики преобразования дрожания фазы помогают удостовериться в том, что оборудование в системе не приведет к увеличению уровня дрожания фазы п любой части спектра. Так как ряд последовательных устройств, каждое из которых увеличивает дрожание фазы, может привести к образованию неуправляемого уровня дрожания фазы, определяют поле допуска дрожания фазы после последнего преобразования для различных скоростей пере дачи и типов регенераторов. Требования к преобразованию дрожания фа зы в схеме восстановления тактовой частоты обычно допускают его небольшое увеличение до предельной частоты, за которой дрожание фазы необходимо ослаблять. Как правило, сбои в оборудовании имеют место вблизи граничной частоты схемы восстановления тактовой частоты. Измерение вносимого дрожания фазы осуществляется посредством одновременного определения его уровней на входе и выходе тестируемого устройства.

Типичная характеристика передачи фазового дрожания приведена на рис. 33. Значения уровней х и у и частоты U, Ч, %, Ь определяются в требованиях на конкретные виды оборудования. В любом случае норма на уровень усиления передачи (увеличение дрожания) не должна превышать 1 дБ. Для линейных участков со скоростью передачи 2048 кбит/с на внутризоновой сети допускается большее значение усиления фазового дрожания - в 3 дБ [7].

Норма для дрейфа фазы подлежит разработке [7].

Рис 13. Типичная характеристика передачи фазового дрожания.

Нормы для фазового дрожания цифровых участков

Нормы для фазового дрожания относятся к условным эталонным уча-Откам протяженностью 280 км для магистральных сетей, 50 км для внутри-юновых сетей. Только несколько участков могут быть соединены последо-и.цельно. Схема измерения фазового дрожания цифрового участка при-ш'дена на рис. 34.

Рис 14. Схема измерения фазового дрожания цифрового участка.

Для цифровых участков нормируются:

1) нижний предел допустимого входного фазового дрожания определяется как для цифрового оборудования, в соответствии с табл.12 и рис. 11;

2) характеристика передачи фазового дрожания. Максимальное усиление функции передачи фазового дрожания не должно превышать 1 дБ;

3) выходное фазовое дрожание в отсутствие входного фазового дрожания.

Методы измерения и тестирования фазового дрожания

Хотя измерения дрожания фазы проводятся на цифровых сигналах, природа самих измерений тяготеет к аналоговым методам измерений. Так, самые распространенные методы измерения дрожания фазы обычно предусматривают пользование осциллографа, фазового детектора или оборудования, способного восстанавливать фазомодулированный сигнал.

Метод фазового детектора

Многие ограничения схемы измерения дрожания фазы с помощью осциллографа могут быть преодолены в схеме с использованием фазового детектора (рис. 15), который сравнивает фазу восстановленного тактового сигнала тестируемого устройства или оборудования со свободным от дрожания фазы источником тактового сигнала. В этом случае напряжение на выходе фазового детектора пропорционально дрожанию фазы сигнала с восстановленной тактовой частотой, причем диапазон метода фазового детектора может быть расширен за пределы первой с использованием делителя частоты.

Собственное дрожание фазы в этом случае измеряется путем подключения к выходу фазового детектора вольтметра с соответствующими ПФ или анализатора спектра. Для измерения преобразования дрожания фазы к выходу фазового детектора может быть подключен также сетевой анализатор.

Рис 15. Схема измерения дрожания фазы фазовым дефлектором.

Метод фазового детектора создает основу для множества устройств измерения дрожания фазы, отличается простотой использования и обеспечивает быстрое измерение собственного фазового дрожания. Однако существует несколько ограничений в использовании данного метода. Система измерения дрожания фазы, использующая фазовый детектор, обычно состоит из специализированного устройства, работающего только на определенных скоростях передачи данных. Кроме этого, точность измерения преобразования дрожания фазы при помощи сетевого анализатора может быть недостаточна для того, чтобы гарантировать точность, соответствующую требованиям используемого стандарта. Наконец, этот метод требует использования дополнительного источника тактового сигнала в качестве образцового сигнала для фазового детектора.

Размещено на Allbest.ru