1.7.4 Измерение тока

Необходимость подтверждения идентификации заданной линии и определения изменения тока привели к созданию ряда самых современных локаторов, которые имеют функцию измерения тока. Измерение тока в заданной линии выполняется с целью обеспечения помощи при ее точной идентификации. Линия с наибольшим током (не обязательно линия, дающая наибольший отклик) — неизменно заданная линия, к которой подводится сигнала генератора.

Отклик приемника зависит от уровня усиления и глубины залегания линии. Это может привести к ошибкам при трассировке сигналов от нескольких линий, расположенных на разной глубине. Ошибки следуют из предположения, что линия, дающая наиболее сильный отклик, является линией, которая несет наиболее сильный сигнал. Во многих случаях, линия, несущая наиболее сильный сигнал, не дает самого большого отклика, как это иллюстрирует приведенный ниже рисунок.

На рисунке приведены результаты измерений на различных линиях. Показания 27 мА соответствуют заданному кабелю, к которому подведен сигнал генератора.

Возможность считывания показаний тока на экране дисплея приемника значительно увеличивает вероятность корректной идентификации линии, особенно в зонах с большим числом линий.

Определение тока является расширением способа измерения глубины залегания линии. На рисунке указаны сигналы, детектируемые двумя антеннами, и приведены формулы для расчета величины тока.

1.7.5 Распознавание направления тока

Значение этой процедуры связано с необходимостью точной идентификации линий, что особенно важно в случае локации длинных телефонных кабелей, которые часто идут параллельно с другими кабелями.

Для распознавания кабеля в пучке может использоваться тип приборов с другим принципом работы. Из другой публикации → Выбор кабеля из пучка методом направления постоянного тока

Функция распознавания направления тока является последним достижением современных локаторов и используется как их дополнительная опция. Стрелки на дисплее приемника показывают условное направление текущего тока (вперед или назад), и, таким образом, направление линии, к которой подведен сигнал генератора.

Однако, переменный ток не имеет направления. Электроны, двигаясь вперед и назад вдоль проводника, остаются в некотором среднем положении.

Несмотря на это, на многих рисунках и схемах, используемых в этой и других книгах, показывают генераторы локаторов, подключенные к проводникам, и используют стрелки для указания направления текущего тока.

В действительности, стрелки показывают мгновенное направление протекающего тока; которое через несколько тысячных долей секунды может измениться на обратное.

Однако, использование этих стрелок, указывающих направление тока, является полезным, так как они показывают поведение введенного тока и позволяют использовать выражения типа "ток протекает по трубе и постепенно уходит на землю через близлежащий кабель".

На рисунке ток течет в одном направлении по трубе и в противоположном направлении в кабеле. Практически же, оба сигнала являются сигналами переменного тока и идентичны для приемника локатора.

Функция распознавания направления тока позволяет идентифицировать условное направление тока и дает возможность различать трубу и кабель.

Основы теории прохождения электрического тока

Сигналы переменного тока не имеют направления, но имеют характеристику известную как фаза, которая некоторым образом отражает направление тока.

Если генератор сигналов подключен к трубе, то это вызовет течение тока сначала с Юга на Север, затем с Севера на Юг и так далее. Это может быть представлено на графике, где показано направление и амплитуда электрического тока в различные моменты времени.

Напряжение, индуцируемое в антенне, которая удерживается над трубой, пропорционально электрическому току и может быть представлено аналогичными графиками.

Когда антенна расположена в точке В, ток, который она детектирует, сначала течет с Севера на Юг, затем с Юга на Север; точно в противоположном направлении течет ток, детектируемый антенной в положении А. Отсюда следует, что направление сигнала, индуцируемого в поисковой антенне, также изменяется на обратное — в любой момент времени детектируемое направление электрического тока изменяется на обратное.

Из приведенных рисунков видно, что имеет место отличие между "прямым" и "обратным" направлением переменного тока, которое и используется для определения условного направления тока.

Неблагоприятные условия распознавания направления тока

В предыдущем разделе предполагалось, что реверсивный сигнал переменного тока — это сигнал, который протекает в обратном направлении.

Это действительно так, но данный эффект можно рассматривать просто как задержку сигнала во времени.

Рисунок с двумя формами волны, аналогичными приведенным на предыдущем рисунке, показывает, что точно такая же форма сигнала может получена, если он просто задержан на период времени t₀. Если частота, например, равна 500 Гц, то сигнал полностью (положительный и отрицательный полупериоды) повторяется 500 раз в секунду. В этом случае, при времени задержки 1/1000 секунды происходит сдвиг волны на полупериод вперед и сигналы находятся в противофазе, что и соответствует прохождению сигнала в противоположном направлении.

Таким образом, время задержки обычно приводит к сдвигу фаз. Сдвиг фаз имеет место всегда, когда сигнал переменного тока проходит в системе проводников, которые имеют значительную емкость или индуктивность.

Так как сигнал постепенно "утекает" через емкость подземной линии на землю, то постепенно изменяется и угол сдвига фаз оставшегося в линии сигнала.

На этом рисунке показана подземная линия, имеющая значительную емкость на землю. Он иллюстрирует постепенный сдвиг фаз, который имеет место по длине линии. Кроме того, на рисунке показаны характерные точки на каждой форме волны. Первой характерной точкой является точка прямо на пике положительной полуволны (А). Она, постепенно перемещаясь к нулю, проходит через точку D, и затем подходит к точке максимума отрицательной полуволны (F).

Для распознавания кабеля в пучке может использоваться тип приборов с другим принципом работы. Из другой публикации → Выбор кабеля из пучка методом направления постоянного тока

Направление сигнала изменяется на противоположное, как показано на рисунке стрелками. В промежуточной точке (D) электрический ток не определен. Для того, чтобы исключить неопределенность информации, которую может дать использование функции распознавания направления тока, обычно приостанавливают ее выполнение на экране дисплея. Остановку этой функции целесообразно проводить между точками С и Е.

В большинстве случаев, промежуточная точка имеет место на расстоянии нескольких км/миль от генератора. Эта ситуация может быть легко преодолена путем возврата к последней точке, в которой были показания направления тока (С), и сброса этого режима. Это может быть выполнено, так как отклик в точке С в режиме распознавания направления тока соответствует отклику в точке А.