คำนิยาม

รีเฟลกโตมิเตอร์แบบโดเมนเวลา (TDR) คืออุปกรณ์ทดสอบที่สร้างพัลส์พลังงานหรือเหยียบลงบนสายเคเบิลเพื่อระบุตำแหน่งและขนาดของข้อบกพร่อง การขาด การต่อสาย การสิ้นสุด หรือเหตุการณ์อื่นๆ ตลอดความยาวของสายเคเบิลนำไฟฟ้า ความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ทำให้เกิดการสะท้อนกลับไปยังอุปกรณ์ทดสอบ TDR ซึ่งสามารถนำข้อมูลไปวิเคราะห์ได้

สามารถระบุตำแหน่งและลักษณะของความผิดปกติได้อย่างแม่นยำโดยขึ้นอยู่กับจังหวะ เฟส และแอมพลิจูดของพลังงานสะท้อน เช่นเดียวกับการรีเฟลกโตมิเตอร์แบบออปติคัลโดเมนเวลา ( OTDR ) ที่ใช้ในการจำแนกลักษณะสายเคเบิลใยแก้วนำแสง TDR จะตีความพลังงานสะท้อนเพื่อสร้างภาพกราฟิกของสายส่งหรือสายเคเบิลโคแอกเซียล

การประยุกต์ใช้รีเฟลกโตมิเตอร์โดเมนเวลา

การประยุกต์ใช้ TDR ครอบคลุมการใช้งานด้านโทรคมนาคมแบบเดิม รวมถึงฟังก์ชันใหม่ๆ ที่หลากหลาย เมื่อการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงขยายตัวมากขึ้น นวัตกรรมใหม่ๆ เช่น DOCSIS ช่วยให้การติดตั้งสายโคแอกเซียลที่มีอยู่ยังคงใช้งานได้ โดยมีความเร็วและประสิทธิภาพแบนด์วิดท์ที่ดีขึ้นอย่างมาก ซึ่งจำเป็นสำหรับอินเทอร์เน็ตและเส้นทางการสื่อสารสมัยใหม่

สามารถใช้รีเฟลกโตมิเตอร์โดเมนเวลาเพื่อทดสอบการเดินสายเคเบิลยาวและระบุตำแหน่งของการแตกได้อย่างแม่นยำ จึงช่วยลดขนาดและความถี่ในการซ่อมสายเคเบิลที่มีต้นทุนสูง (รวมถึงการขุด) และลดการเปลี่ยนช่วงที่ไม่จำเป็นให้น้อยที่สุด 

ในวงการโทรคมนาคม เครื่องทดสอบสายเคเบิล TDR ยังมีประโยชน์อย่างยิ่งในการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน สามารถตรวจจับปัญหาต่างๆ เช่น การกัดกร่อน ความเสียหายของฉนวน ความชื้น และตัวบ่งชี้การสึกหรออื่นๆ ได้อย่างแม่นยำ 

เทคโนโลยี TDR

นับตั้งแต่มีต้นกำเนิดในช่วงทศวรรษ 1980 เทคโนโลยีรีเฟลกโตเมตรีแบบโดเมนเวลาได้กลายเป็นเทคโนโลยีที่มีประโยชน์มากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานของสายโคแอกเซียลมีอายุมากขึ้น และการประยุกต์ใช้งานสำหรับการวัดแบบ TDR มีความหลากหลายมากขึ้น หลักการทำงานพื้นฐานของ TDR คล้ายคลึงกับเรดาร์ เนื่องจากสัญญาณตกกระทบจะถูกป้อนเข้าสู่สายเคเบิลเพื่อรับข้อมูลจากสัญญาณสะท้อนใดๆ ที่ตรวจพบ

1. อิมพีแดนซ์

อิมพีแดนซ์คือค่าความต้านทานที่วัสดุมีต่อการไหลของกระแสไฟฟ้าเมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้า ซึ่งต่างจากความต้านทาน ผลของอิมพีแดนซ์จะขึ้นอยู่กับความถี่และขนาดของการวัด ความผิดพลาดของสายเคเบิล การเปลี่ยนแปลงประเภทของสายเคเบิล ข้อบกพร่องในการผลิต และน้ำเข้า ล้วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์เฉพาะตำแหน่ง ซึ่งสามารถสะท้อนกลับไปยังเครื่องเก็บตัวอย่างอุปกรณ์ทดสอบ TDR ได้ ความแตกต่างระหว่างอิมพีแดนซ์เฉพาะของสายเคเบิลและอิมพีแดนซ์ที่สะท้อนกลับสามารถนำมาใช้เพื่อกำหนดลักษณะและขนาดของข้อบกพร่องได้

หากอิมพีแดนซ์ตลอดแนวสายเคเบิลมีความสม่ำเสมอ จะไม่มีการสะท้อนเหนี่ยวนำ หมายความว่าความต่อเนื่องและความสมบูรณ์ของสายจะไม่ถูกรบกวน หากตรวจพบเหตุการณ์ใดๆ ก็สามารถระบุตำแหน่งได้โดยเครื่องหาตำแหน่งข้อบกพร่องของสายเคเบิล TDR โดยการวิเคราะห์เวลาของรอบการสะท้อนเทียบกับความเร็วการแพร่กระจายของสายเคเบิล ซึ่งคือความเร็วปกติที่สัญญาณเดินทางผ่านวัสดุตัวนำที่กำหนด

2. ความกว้างของพัลส์

ความกว้างของพัลส์ ซึ่งโดยทั่วไปวัดเป็นนาโนวินาที (ns) คือระยะเวลาของสัญญาณแรงดันต่ำเหนี่ยวนำ ความกว้างของพัลส์ที่ยาวกว่าจะมีพลังงานมากกว่า ทำให้สามารถเดินทางผ่านสายเคเบิลได้ไกลขึ้น ความกว้างของพัลส์รีเฟลกโตมิเตอร์แบบโดเมนเวลา (time domain reflectometer) ที่สั้นกว่าจะให้ข้อมูลที่ละเอียดกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเหตุการณ์ที่ค่อนข้างใกล้กับเครื่องทดสอบสายเคเบิล TDR พัลส์ที่สั้นกว่ายังช่วยลดผลกระทบของจุดบอดซึ่งเป็นบริเวณที่อยู่ใกล้กับเครื่องกำเนิดสัญญาณแบบสเต็ปของพัลส์ TDR ที่สัญญาณตกกระทบและสัญญาณสะท้อนทับซ้อนกัน ทำให้เกิดข้อบกพร่องที่มองไม่เห็น

3. การทดสอบ TDR

การทดสอบด้วยเครื่องวัดการสะท้อนสัญญาณแบบโดเมนเวลามีประสิทธิภาพและใช้งานง่ายยิ่งขึ้น เนื่องจากเทคโนโลยีและฟังก์ชันการทำงานได้รับการพัฒนาขึ้น การทดสอบ TDR มักเริ่มต้นด้วยฟังก์ชันการตั้งค่าพื้นฐานบางประการ ต้องเลือกความเร็วการแพร่กระจายที่เหมาะสมตามประเภทของสายเคเบิลและเกจวัด หากใช้เทคโนโลยี TDR แบบดั้งเดิม ต้องตั้งค่าช่วงและอัตราขยายตามความยาวสายเคเบิลที่คาดว่าจะทดสอบ โดยทั่วไปความยาวนี้จะแสดงบนหน้าจอหลักพร้อมเครื่องหมายระยะทางที่ตั้งไว้ล่วงหน้าที่ด้านล่างของจอแสดงผล

หากตรวจพบการสะท้อนกลับ สามารถกำหนดขนาดและตำแหน่งของการสะท้อนได้โดยการเลื่อนเคอร์เซอร์ไปยังบริเวณที่มีการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์บนหน้าจอ หรือโดยใช้รายการเหตุการณ์บนหน้าจอในอุปกรณ์ทดสอบ TDR ขั้นสูง เครื่องหมายสามารถใช้ระบุระยะห่างระหว่างเหตุการณ์หรือความยาวของการรบกวนแต่ละครั้งได้ คุณสมบัติการจัดเก็บข้อมูลในเครื่องวิเคราะห์ TDR มีประโยชน์สำหรับการเปรียบเทียบรอยเส้นสายเคเบิลกับสายเคเบิลที่ใช้งานได้ (อ้างอิง) หรือรอยเส้นสายเคเบิลเดียวกันที่บันทึกไว้จากการวัดครั้งก่อน

• Pulse TDR

เป็นวิธีการวัดแบบสะท้อนกลับของโดเมนเวลาที่นิยมใช้มากที่สุด วิธีนี้ใช้รอบการสร้างความกว้างพัลส์ที่กำหนดไว้ ตามด้วยช่วงเวลาปิดเครื่อง ซึ่งอุปกรณ์จะ "รับฟัง" สัญญาณสะท้อนกลับ ยิ่งความกว้างพัลส์ยาวขึ้น ระยะเวลาปิดเครื่องที่จำเป็นเพื่อให้สัญญาณสะท้อนกลับกลับมาก็จะยิ่งนานขึ้น ด้วยข้อจำกัดนี้ โดยทั่วไปแล้วความกว้างพัลส์สามารถปรับได้เพื่อให้สามารถพิจารณาความยาวของสายเคเบิลได้ แต่การลดความกว้างพัลส์จะทำให้ความละเอียดลดลงในระยะทางที่ไกลขึ้น เครื่องวิเคราะห์ Pulse TDR มักมีจุดบอดขนาดใหญ่และความละเอียดต่ำกว่า เนื่องจากระดับการส่งกำลังที่ค่อนข้างต่ำ

• Step TDR  

ขั้นสูงช่วยแก้ไขข้อจำกัดของ Pulse TDR เทคโนโลยี Step ช่วยให้อุปกรณ์วัด TDR สามารถส่งสัญญาณได้อย่างต่อเนื่อง พร้อมกับตรวจสอบและวิเคราะห์สัญญาณสะท้อนกลับได้ในเวลาเดียวกัน Step TDR ทำงานที่ระดับกำลังส่งที่สูงขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน การหาค่าเฉลี่ยแบบดิจิทัลช่วยลดผลกระทบจากสัญญาณรบกวนในสายส่งที่อาจส่งผลต่อผลการทดสอบ และช่วยให้สามารถระบุข้อบกพร่องได้แม่นยำยิ่งขึ้น ข้อดีอีกประการหนึ่งที่เหนือกว่า Pulse TDR คือการกำจัดจุดบอด