時域信（xìn）號分析儀的TDR（時域反射計（jì））技術通過向傳輸（shū）路徑發射脈（mò）衝信號並分析反射波，精準（zhǔn）定位阻抗不連續點（即故障點），其核心原理與操作流程如下：
一、TDR定位故障的核心原理
- 脈衝發射與反射捕捉
- TDR向（xiàng）電纜、PCB走（zǒu）線等傳輸路徑發射低壓脈衝信號，信號沿路徑傳播時，若遇（yù）到（dào）阻抗變化（如開路、短路、接（jiē）頭或損傷點），部分信號能量會（huì）反射回（huí）儀器。
- 反（fǎn）射信號的幅度和到達時間攜（xié）帶阻抗變（biàn）化的關鍵信息（xī）。
- 阻（zǔ）抗與反射係（xì）數關係
- 反射係數（ρ）由公式 ρ = (Z₂ - Z₀)/(Z₂ + Z₀) 計算，其中（zhōng）Z₂為故障點阻抗，Z₀為傳輸線特性阻抗（通常為50Ω）。
- 開路（lù）故障（Z₂→∞）時，ρ=1，反射波與入射波同相；短路故（gù）障（Z₂=0）時，ρ=-1，反射波與入（rù）射波反相。
- 阻抗突變（如連接器、線徑變化）會導（dǎo）致（zhì）部分反（fǎn）射，反射係數介於±1之間（jiān）。
- 距離計算公式
- 故障點距離（d）由公式 d = (v × t)/2 計算，其中v為信號傳播速度（由介質決定，如電（diàn）纜中約0.66c），t為反射波返回時間。
- TDR通過高精度（dù）時間測量（通常達皮秒級）實現（xiàn）厘米級定位精度。
二、TDR定位故（gù）障的操作流程（chéng）
- 發射脈衝並捕獲反射波（bō）形
- 儀器生成窄脈衝（上升時間<50ps），通過探頭注入被測路徑。
- 實（shí）時采集反射信號，形成時域波形，橫軸為時間（對應距離（lí）），縱軸為電壓幅（fú）度（對應阻抗變化）。
- 波形分析與故障識（shí）別
- 開（kāi）路故障：反射波為正向尖峰，幅度（dù）接近入射（shè）波（ρ≈1）。
- 短路故障：反（fǎn）射波為負向尖峰，幅度接近（jìn）入射波（bō）（ρ≈-1）。
- 阻抗不匹配：反（fǎn）射波幅度與阻抗差值（zhí）成正比，如（rú）75Ω線接50Ω負載時，ρ=(75-50)/(75+50)=0.2。
- 衰減（jiǎn）與噪聲處理：長電纜中信號衰減可能導致反射波幅度降低，需通過（guò）濾波或多次平均提升信噪比。
- 精確定位與故障驗證
- 時間-距離換算：根據反射波到達時間計算故障點位置，結合傳播速（sù）度修正誤差（如考慮電纜介電常數（shù））。
- 多故障點（diǎn）分離：複雜係統中可能存在多個反（fǎn）射事（shì）件（jiàn），TDR通過波（bō）形時（shí）間（jiān）差區分不（bú）同故障位置。
- 交叉驗證：結合頻域（yù）反射（FDR）或矢量網絡（luò）分析（VNA）技術（shù），提升故障定位（wèi）的（de）準確性。
三、TDR技術的（de）典型應用場景
- 電纜故障檢測
- 定位斷線（xiàn）、短路、接頭（tóu）氧化或擠壓（yā）導致的阻抗（kàng）變化（huà），適用於電力（lì）、通信、航空航天等領（lǐng）域。
- 例如：某10km長電纜發生短路，TDR通過反射波時間差定位故障點在距發射端3.2km處。
- PCB與高速互連故障（zhàng）診斷
- 檢測PCB走線開路、過孔殘樁、連接器接觸不（bú）良等，確保信號完整性（xìng）。
- 例如：在高速背板中（zhōng），TDR發現某差分對在（zài）15cm處阻抗從100Ω突變至120Ω，診斷為走線寬度不一致（zhì）。
- 無（wú）損檢測與預防性維護
- 無（wú）需破壞（huài）絕緣層即可（kě）定位地下電（diàn）纜或埋地管（guǎn）線的故障，降低維護成本。
- 例如：地鐵隧（suì）道內通信電纜（lǎn）因施工受（shòu）損，TDR通過反射波形確認損傷位置，指（zhǐ）導定（dìng）向開挖修複。
