Трассировка и идентификация кабельных линий
В двух предыдущих материалах с тем же названием были рассмотрены почти все вопросы, касающиеся генераторов сигналов трассоискателей; теперь настало время поговорить о приемниках. Как уже отмечалось, датчиком в приемнике может служить штыревая антенна (емкостный датчик) или катушка (индуктивный датчик). Они имеют множество разновидностей и применяются в различных комбинациях.
Сигнал, поступающий с датчиков на вход приемника, фильтруется, усиливается, обрабатывается и выдается оператору для принятия решения. Простые приемники воспроизводят только звуковой сигнал, громкость которого пропорциональна принятому. Для работы в условиях шума можно использовать наушники. Иногда в приемниках этого класса звуковой сигнал дополняется однопозиционным (обычно отдельный светодиод включается при достижении определенного, регулируемого порога) или многопозиционным (светодиодная линейная шкала отображает от четырех до десяти значений) индикатором уровня. Очевидно, что простые приемники позволяют оценивать результат лишь качественно. Его достоверность при трассировке кабельных линий с помощью подобных приемников зависит в большой степени от опыта оператора - ведь это своего рода искусство, а не наука. При отсутствии оного простые приемники годятся только для таких же простых случаев. Поэтому основными их достоинствами являются простота в обращении и низкая стоимость.
Более сложные приемники (они сто/ят в несколько раз дороже) основаны на цифровой обработке сигнала от одного или нескольких датчиков и определяют не только уровень звукового сигнала, но и другие данные: величину тока сигнального напряжения в трассируемом кабеле, глубину залегания кабеля, положение датчика приемника относительно кабеля (направление к кабелю) и т. п. Подробнее дополнительные возможности приемников будут рассматриваться ниже. В таких приборах для отображения результата предусмотрены многофункциональные ЖКИ с удобным для восприятия представлением информации.
Нужно отметить, что, хотя устройства выдают некоторые количественные величины, эффективно использовать сложные приемники сможет только опытный оператор. Более того, применение всех технических изысков требует еще и хорошей подготовки. Иначе все средства, потраченные на покупку дорогого трассоискателя, окажутся выброшенными на ветер. Опыт показывает, что начинать работу нужно все-таки с простых задач и простых приборов.
Конструкция приемника зависит от назначения трассоискателя (подземные кабели или трубопроводы, подвесные кабельные линии, кабели в зданиях). Наибольшее распространение получила моноблочная конструкция, в которой датчики, вся электроника приемника, а также его органы управления и индикации размещены в одном корпусе. В труднодоступных местах или на большой высоте работу выполняют с помощью выносных датчиков, иногда закрепляемых на штанге. Нужно отметить, что сложные приемники, где задействуется одновременно несколько датчиков, почти всегда выполнены в виде моноблочной конструкции.
В большинстве ручных малогабаритных приборов, обычно применяемых внутри зданий, имеется штыревая антенна. Она изготавливается как из специальной пластмассы, так и из проводящего материала. В первом случае обеспечивается безопасность при работе на линиях, находящихся под напряжением, и устраняется вероятность случайного замыкания неизолированных контактов или жил кабеля. А во втором - антенну можно использовать и как контактный щуп, что весьма удобно при работе в условиях высокой плотности монтажа (например, на плинтах кросса или коммутационных панелей).
Если приемник оснащен штыревой антенной, поиск ведется по максимальной величине сигнала. Наиболее удобный способ - вести антенну зигзагом вдоль линии. Каждый раз, проходя непосредственно над кабелем, она будет фиксировать максимальный уровень сигнала. При продольном перемещении снижение уровня сигнала вдоль трассы можно ошибочно принять за отклонение приемника от ее оси.
В катушках, используемых в качестве индуктивного датчика, оси располагаются вертикально или горизонтально. В зависимости от этого линии электромагнитного поля несущего сигнал кабеля по-разному пронизывают катушку, величина наведенного сигнала в которой изменяется по мере ее прохождения над кабелем. Причем координаты максимумов и минимумов сигнала зависят от ориентации оси.
В случае горизонтального расположения оси максимум наведенного сигнала находится непосредственно над кабелем, и поиск ведется по его пиковому значению. Это происходит не только потому, что в данной точке приемник ближе всего к кабелю, но и из-за того, что ось катушки параллельна линиям электромагнитного поля.
Вертикально расположенная катушка дает минимальное значение (почти нулевое), когда она размещена прямо над кабелем или трубопроводом, так как линии электромагнитного поля не пронизывают ее витки. При использовании этого метода уровень сигнала на приемнике падает по мере приближения к кабелю; над самим кабелем сигнал (а значит, и уровень громкости динамика приемника) будет нулевым.
Трассировка линии с помощью вертикальной катушки по нулевому значению намного легче, чем трассировка по пиковому уровню с помощью горизонтальной антенны, хотя вертикальная антенна и более чувствительна к внешним помехам. Вообще, трассировка по нулю - очень удобный метод для быстрого обследования трассы (минимум сигнала на слух отличить проще, чем его максимум). Однако в сложных случаях, когда рядом находятся несколько кабельных линий, погрешность трассировки по пиковому значению гораздо меньше. При высокой плотности кабелей в зоне поиска электромагнитное поле вокруг искомого кабеля может оказаться очень сильно искажено, что приводит к уменьшению точности поиска (отклонение доходит до полуметра и даже более). И если каждый из методов показывает различное местоположение кабеля, то результат поиска по пиковому значению всегда точнее, чем результат поиска по нулю. На практике чаще всего справедливо правило 1 к 3: если разница между измерениями по пику и нулю составляет 20 см, то кабель, вероятнее всего, расположен в 5 см от пика и 15 см от нуля. Другим преимуществом поиска с помощью горизонтальной катушки по пиковому значению является более мощный сигнал на входе приемника, что немаловажно при работе на больших расстояниях.
Поскольку как для горизонтального, так и для вертикального датчика характерны собственные достоинства и недостатки, они могут быть реализованы в приборе одновременно с возможностью выбора любого из них в качестве источника сигнала. При использовании обоих режимов оператор может быть уверенным в точности нахождения подземного кабеля. Если у локатора только один режим, он способен предоставить очень ограниченную информацию. Некоторые приемники умеют обрабатывать сигнал от горизонтальной и вертикальной катушек одновременно. Такой метод называется дифференциальным и позволяет почти безошибочно определить положение датчика над кабелем и направление в сторону кабеля.
В дорогих приемниках применяется и большее число катушек. Дело в том, что наличие двух катушек с горизонтальной осью позволяет путем обработки сигнала получить целый ряд чрезвычайно полезной информации, существенно облегчающей процесс трассировки. Речь идет о значении тока сигнала, его направлении в трассируемой линии и глубине залегания трассируемого кабеля. Стоит заметить, что все дополнительные функции предназначены только для режима активного поиска, когда сигнал на линию подается от генератора.
Определив направление тока и его величину, нужный кабель можно легко идентифицировать среди других, проходящих рядом и несущих наведенный сигнал. Дело в том, что значение тока сигнала и наведенного тока всегда противоположны (ток сигнала течет от передатчика, наведенный ток - к передатчику). Кроме того, ток сигнала в трассируемой линии всегда больше, чем токи в наведенных линиях. Возможность определения величины тока оказывает огромную помощь при идентификации параллельно идущих кабелей. Дело в том, что сигнал, получаемый приемником от глубоко залегающего трассируемого кабеля, может быть существенно меньше, чем наведенный сигнал от кабеля, проходящего на меньшей глубине. Отличить их может или профессионал с многолетним опытом, или прибор с возможностью измерения тока.
Кроме того, определение величины тока позволяет обнаружить отводы и оценить состояние изоляции кабеля. При продвижении вдоль трассируемой линии значение тока плавно падает вследствие утечек сигнала на землю. Если же значение изменяется скачкообразно, то в этом месте имеется отвод или дефект изоляции. Обнаружение дополнительного источника сигнала с аналогичным направлением тока (от генератора) указывает на отвод. В противном случае - на дефект изоляции.
