專利名稱：分析傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子信號(hào)分析器，更具體涉及用于檢測網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的存在和傳輸協(xié)議的非接觸信號(hào)分析器。
背景技術(shù)：
通過諸如公眾交換電話網(wǎng)(PSTN)、互聯(lián)網(wǎng)、專用局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)(LAN和WAN)的通信網(wǎng)傳輸電子話音、視頻和數(shù)據(jù)信號(hào)是已知技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通信媒體可以是諸如同軸電纜、雙絞線對(duì)、或光纖電纜的有線線路、或諸如蜂窩或射頻(RF)傳輸?shù)臒o線傳輸。安裝的網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)是有線線路，最通用類型的有線線路是非屏蔽的雙絞線對(duì)銅線。
操作中，網(wǎng)絡(luò)供不同用戶同時(shí)共享訪問，且信號(hào)以數(shù)字和模擬格式的兩種格式出現(xiàn)，在如PSTN中此兩種信號(hào)經(jīng)常一起出現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)頻帶寬度的不同頻段中同時(shí)傳輸。而且，不同的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字式裝置，如計(jì)算機(jī)，電話和視頻顯示器要求有不同的信號(hào)帶寬(每秒比特)。它們甚至有不同的傳輸和接收信號(hào)帶寬，如在互聯(lián)網(wǎng)通信或數(shù)據(jù)檢索操作中，下載數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過上載命令。這就要用不同的數(shù)字式傳輸協(xié)議來適應(yīng)，如不對(duì)稱的數(shù)字用戶線(ADSL)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)，PSTN服務(wù)提供者將它們用于互聯(lián)網(wǎng)通信?？傊?，單導(dǎo)體對(duì)可同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)全雙工信號(hào)交換，每一個(gè)在不同的頻段有不同的數(shù)字信號(hào)帶寬，而且，模擬格式和數(shù)字格式可能組合。
除LAN以外的其它網(wǎng)絡(luò)互連以提供網(wǎng)外通信。經(jīng)用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)的網(wǎng)橋和/或路由器，經(jīng)本地和中心局PSTN電話交換機(jī)實(shí)現(xiàn)互連。全部互連網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)業(yè)務(wù)流經(jīng)這些交換點(diǎn)，由于必須監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)信號(hào)業(yè)務(wù)以確定性能趨勢或隔離和維修故障，所以，IP網(wǎng)和電話技術(shù)人員必須在不同的地方對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)業(yè)務(wù)抽樣，以確定業(yè)務(wù)圖形，而且還必須分析已傳輸信號(hào)的波形特性，以便進(jìn)行質(zhì)量控制。該質(zhì)量監(jiān)測包括審計(jì)特定數(shù)字信號(hào)協(xié)議的傳輸保真度。
現(xiàn)有技術(shù)公開了確定網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的存在和傳輸協(xié)議的各種信號(hào)分析器。這些分析器訪問網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的方式不同。某些方式是侵入性的，傳感器用尖銳的探針刺入導(dǎo)線絕緣而與該導(dǎo)線對(duì)進(jìn)行物理電接觸。電話網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員使用的這樣的一種類型被叫做“釘床”，其中包含有多個(gè)與纜芯線嚙合且進(jìn)行物理接觸的固定安裝的探針。這種物理接觸會(huì)引起信號(hào)噪聲，在音頻信號(hào)傳輸?shù)那闆r下，噪聲本身以聽得見的聲音明顯地呈現(xiàn)給網(wǎng)絡(luò)用戶，或者，引起的噪聲干擾足以中斷和終止數(shù)字信號(hào)傳輸。盡管聽得見的干擾令人煩惱，但終止數(shù)字傳輸和引起的數(shù)據(jù)丟失會(huì)有更嚴(yán)重的后果。
也已經(jīng)有現(xiàn)有技術(shù)的非接觸傳感器，它們與來自導(dǎo)體對(duì)的傳輸信號(hào)感應(yīng)耦合，能避免物理連接引起的問題。但是，感應(yīng)耦合傳感器還有缺點(diǎn)。一個(gè)缺點(diǎn)是它的有限的信號(hào)靈敏度。有一些適合用在檢測高電流信號(hào)中的電流敏感器件，但它們在檢測低功率信號(hào)中的使用受到限制，諸如在網(wǎng)絡(luò)和電話信號(hào)的情況下。第2個(gè)缺點(diǎn)是撿拾電感(或線圈)產(chǎn)生的反向電磁力(emf)進(jìn)入信號(hào)流。這會(huì)作為噪聲出現(xiàn)在線路上，因而可能破壞信號(hào)或造成信號(hào)波形失真。
因而需要能為信號(hào)分析器獲取雙絞線對(duì)導(dǎo)體上傳輸?shù)男盘?hào)波形的高保真取樣的信號(hào)傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種分析傳感器，它能給信號(hào)分析器提供雙絞線對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的高保真波形取樣。本發(fā)明的另一目的是提供這樣的高保真分析傳感器，它還具有容易連接到雙絞線對(duì)導(dǎo)體而使用的特性。本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種分析傳感器，它具有高度完整地連接到雙絞線對(duì)導(dǎo)體的能力。本發(fā)明的又一目的是提供這樣一種能便攜使用的分析傳感器。
按本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種分析傳感器，它能檢測一對(duì)導(dǎo)體上的信號(hào)波形，和放大第1與第2信號(hào)波形之差。還按照本發(fā)明，本發(fā)明包括第1和第2電容性耦合器，每個(gè)耦合器連接到相關(guān)的端接阻抗，且每個(gè)耦合器適合與兩個(gè)導(dǎo)體中的一個(gè)相關(guān)導(dǎo)體相鄰，以把來自相關(guān)導(dǎo)體的信號(hào)波形的第1和第2取樣信號(hào)分別電容性耦合到相關(guān)的端接阻抗。還按本發(fā)明，本發(fā)明包括第1和第2緩沖放大器，它們分別響應(yīng)在第1和第2電容性耦合器的端接阻抗的第1和第2取樣信號(hào)，以在其第1和第2輸出處分別提供放大的第1與第2取樣信號(hào)之差。此外，還按本發(fā)明，本發(fā)明包括實(shí)用模塊，它包括用線連接到緩沖放大器的電池電源，以給距其有一定距離的位置處的緩沖放大器供電。
按本發(fā)明的第2方案，分析傳感器包括第1和第2電容性耦合器，每個(gè)耦合器連接到端接阻抗，且適合于位于與兩個(gè)導(dǎo)體中的一個(gè)相關(guān)導(dǎo)體相鄰的位置，以把來自相關(guān)導(dǎo)體的信號(hào)波形的第1和第2取樣信號(hào)分別電容性耦合到相關(guān)的端接阻抗。還按本發(fā)明，本發(fā)明包括分別響應(yīng)第1和第2電容性耦合器的端接阻抗處的第1和第2取樣信號(hào)的第1和第2緩沖放大器，以在其第1和第2輸出處提供第1和第2條件信號(hào)。還按本發(fā)明，本發(fā)明包括第3和第4緩沖器，它們分別包括響應(yīng)第1和第2條件信號(hào)的第1和第2輸入，以在其第3和第4輸出處提供放大的第1與第2條件信號(hào)之差。
按本發(fā)明第3方案，分析傳感器包括用于封裝電容性耦合器和緩沖放大器的外殼。電容性耦合器適合于由操作者放在一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體附近。還按本發(fā)明，外殼在每個(gè)電容性耦合器配準(zhǔn)的表面上有凹槽。還按本發(fā)明，外殼包括夾緊組件，用于在與相關(guān)耦合器配準(zhǔn)時(shí)夾持每個(gè)導(dǎo)體。
按本發(fā)明第4方案，分析傳感器的電池電源包括給緩沖放大器供電的電壓源。還按本發(fā)明，電池電源包括連接到電壓源的調(diào)節(jié)器，適合于測量和響應(yīng)電壓源的低電壓。還按本發(fā)明，電池電源還包括連接到調(diào)節(jié)器的指示器，用于指示在電壓源存在低電壓。
通過以下參見附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚。


圖1是按本發(fā)明的分析傳感器的優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；圖2是圖1所示實(shí)施例的一個(gè)元件的平面圖；圖3是沿圖2中3-3截線的圖2所示元件的另一平面圖；圖4是沿圖2中4-4截線的圖2所示元件的又一平面圖；圖5是圖2所示元件的部分示意圖；圖6是圖1所示實(shí)施例中另一元件的示意圖，為方便起見圖6被分成圖6A、6B、6C以及6D；以及圖7是著重說明圖1所示分析傳感器實(shí)施例的操作特性的透視圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，本發(fā)明的分析傳感器20用電容性傳感器非侵入性地取樣在雙絞線對(duì)22信號(hào)導(dǎo)體24、26上傳輸?shù)奈⒎謹(jǐn)?shù)字信號(hào)協(xié)議，在呈送給信號(hào)分析器28(剖視圖中所示)之前通過寬帶信號(hào)調(diào)節(jié)電路準(zhǔn)確復(fù)制該取樣的波形。取樣信號(hào)協(xié)議包括在約28KHz至約772KHz頻率范圍操作的T-1信號(hào)，在約25KHz至約1100KHz頻率范圍操作的ADSL協(xié)議信號(hào)，在上至約100KHz的頻率上操作的ISDN信號(hào)，和在約28KHz至1,024KHz頻率范圍操作的E1協(xié)議信號(hào)(歐洲版本的T-1)。取樣信號(hào)的總的頻率范圍是25KHz至1100KHz。信號(hào)分析器28本身的類型是已知的，如Fluke型635信號(hào)分析器，或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的、用于分析網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸以確定信號(hào)質(zhì)量和/或網(wǎng)絡(luò)性能的許多廠商型號(hào)的信號(hào)分析器中任何其它一種。
優(yōu)選實(shí)施例中，完整的分析傳感器20包括兩個(gè)模塊，探針30和實(shí)用模塊32。探針30取樣有線信號(hào)，調(diào)節(jié)它們，放大它們并把它們在線34上供給實(shí)用模塊32。實(shí)用模塊32使探針30的輸出信號(hào)輸送到信號(hào)分析器，并向它自己和探針30供給調(diào)節(jié)過的電池功率。此外，實(shí)用模塊32設(shè)有指示器，給操作者指示電池222和探針30的狀態(tài)。這兩個(gè)模塊實(shí)施例使傳感器探針重量減到最小，這進(jìn)而使導(dǎo)體對(duì)22上的重量負(fù)荷減至最小。它允許用線把電池222連接到探針內(nèi)的電路，以在遠(yuǎn)離探針內(nèi)電路的位置給該探針內(nèi)的電路供電。但是，應(yīng)該知道，用戶能任選兩個(gè)模塊實(shí)施例，單個(gè)模塊中也能包封整個(gè)分析傳感器20。
正如對(duì)圖2-5的描述，探針30電容性地耦合在每個(gè)導(dǎo)體24、26上傳輸?shù)墓材Ｐ盘?hào)，以在探針的信號(hào)調(diào)節(jié)電路的輸入處復(fù)制微分信號(hào)波形。這是用放在構(gòu)成電容器的導(dǎo)體24、26中的一個(gè)相關(guān)導(dǎo)體附近的導(dǎo)電板來實(shí)現(xiàn)的。電容性耦合是非侵入的，它不妨礙導(dǎo)體的物理整體性，它絕不會(huì)破壞信號(hào)傳輸或使傳輸?shù)男盘?hào)波形失真。導(dǎo)電板以阻抗端接，電容器信號(hào)電流流過阻抗，以供給電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)是導(dǎo)體上已傳輸信號(hào)的可縮放的復(fù)制。
優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器的導(dǎo)電板表面積大大超過導(dǎo)體截面積，以簡化探針30的定位。但是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，只有與導(dǎo)體配準(zhǔn)的導(dǎo)電板的平面表面才提供電容耦合。與導(dǎo)電板對(duì)準(zhǔn)的纜芯線的截面積限制單個(gè)導(dǎo)體板和與它相關(guān)的導(dǎo)體所形成的耦合電容值，并且就22-24AWG大小的纜芯線而言，其電容值在低于1皮法拉(1×10-12法拉)的量級(jí)上。因此，對(duì)規(guī)定的應(yīng)用而言，如果認(rèn)為必要，就減小傳感器導(dǎo)電板尺寸，而且，導(dǎo)電板本身是非平面的導(dǎo)體。
此外，分析傳感器20的優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器探針有外殼38，它把探針導(dǎo)電板和信號(hào)調(diào)節(jié)電路封裝在殼內(nèi)，該殼是用已知類型的不導(dǎo)電材料，如ABS塑料制成。外殼38有多個(gè)外殼特征，使它能極有效地用來讀出雙絞線對(duì)導(dǎo)體上的信號(hào)。這些特征包括容易在雙絞線對(duì)22的緊密纏繞的導(dǎo)體24、26之間插入的錐形“筒”前端40，在電話標(biāo)準(zhǔn)下，每個(gè)縱長英尺(running foot)上有幾百股雙絞線對(duì)22的緊密纏繞導(dǎo)體24、26。外殼還包括夾緊組件42、44，它通過插入筒40來相對(duì)探針的兩個(gè)導(dǎo)電板中的一個(gè)相關(guān)導(dǎo)電板在適當(dāng)位置抓住和物理夾持每個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)體，如圖2所示。
圖7示出探針外殼38的筒形部分，夾具42、44處于打開位置，由此露出與每個(gè)夾具相關(guān)的凹槽46、48。夾具樞轉(zhuǎn)固定件50、52和與每個(gè)夾具42、44關(guān)聯(lián)的軸端54、56結(jié)合而形成每個(gè)凹槽46、48。當(dāng)筒40在夾具處于打開位置而插入時(shí)，導(dǎo)體滑過相應(yīng)的軸端54、56并固定在凹槽中。閉合夾具便將導(dǎo)體捕獲在凹槽中；對(duì)著筒表面牢固地定位。
在保證探針30穩(wěn)定地物理連接到導(dǎo)體24、26(圖1)的同時(shí)，這也在探針的導(dǎo)電板與相關(guān)的導(dǎo)體銅線之間形成大致固定的間隔。正如已知的，該間隔確定了耦合電容值，該電容值與導(dǎo)電板之間的距離成反比地增大。因而，本探針外殼設(shè)計(jì)提供基本上可再現(xiàn)的、基本上最小的距離，這進(jìn)而能提供基本上可再現(xiàn)的且一致的耦合電容值。
在圖示的優(yōu)選實(shí)施例中，用彈簧加載夾具42、44的可移動(dòng)夾片58、60。給端部62、64(圖1)加一個(gè)相對(duì)凹槽46、48的力使夾片58、60打開，去掉該力則彈簧閉合。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知道其它類型和結(jié)構(gòu)的夾具也能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。例如，可機(jī)械安裝夾片58、60，以在打開或閉合的位置進(jìn)行雙穩(wěn)態(tài)操作。在該情況下，操作者在樞轉(zhuǎn)固定件的相對(duì)側(cè)給該夾片施壓就能簡單地改變狀態(tài)。
圖2至4畫出沿3個(gè)不同軸的探針30的平面圖。這些圖沒畫成是定標(biāo)的。圖2是外殼38的側(cè)視圖，它有筒形部分40和在表面安裝的夾緊組件42、44，以及至實(shí)用模塊32的探針互連線34(見圖1)。而且，為便于理解探針內(nèi)部元件的近似位置，示出了外殼38內(nèi)的傳感器的導(dǎo)電板66、68(圖中剖面線所示)。用電介質(zhì)材料隔板70(用剖面線畫出以便在視覺上區(qū)分)把導(dǎo)電板隔開。還畫出了探針的內(nèi)部電路板72和它的安裝的元件。
正如可看見的，導(dǎo)電板66、68的至少一部分表面區(qū)域位于夾緊組件42、44的凹槽46、48中。如從導(dǎo)體24、26的橫截面所示的，導(dǎo)電板面積基本上大于導(dǎo)體直徑，沿著外殼38的部分長度(見圖2)和寬度(見圖3)大大超出凹槽46、48的范圍地延伸。
圖3是沿圖2中線3-3取的平面圖，由此示出夾緊組件42的夾片58的表面。如圖2所示，剖視圖中畫出的內(nèi)部元件更便于理解傳感器的內(nèi)部元件的近似擺放。圖3中，唯一可見的內(nèi)部元件是電容板66。圖4是沿圖2中4-4線取的平面圖，它畫出了把探針內(nèi)部元件封在外殼38中用的后蓋74。
圖5是探針30(見圖1)的外殼38中設(shè)置的、電路板72上的導(dǎo)電板組件76和信號(hào)調(diào)節(jié)及放大電路78的示意圖。導(dǎo)電板組件76包括電容性耦合器80、82，每個(gè)電容性耦合器包括導(dǎo)電板84、86和相關(guān)的導(dǎo)電屏蔽88、90。用諸如電介質(zhì)的不導(dǎo)電材料層92、94使各個(gè)導(dǎo)電板84、86與它們相關(guān)的屏蔽88、90隔開。如下所述，優(yōu)選實(shí)施例中導(dǎo)電板84、86和屏蔽88、90是相同的導(dǎo)電材料，最好用銅。這兩個(gè)電容耦合器80、82設(shè)在外殼中，使屏蔽88、90彼此相鄰，但用不導(dǎo)電材料96隔開。
每個(gè)導(dǎo)電板84、86都電端接于信號(hào)調(diào)節(jié)電路78中的負(fù)載阻抗。圖示實(shí)施例中的端接負(fù)載阻抗等于與旁路電阻104、106和108、110并聯(lián)的運(yùn)算放大器100、102的非反向(+)輸入96、98的輸入阻抗，它們連接在非反向(+)輸入與信號(hào)地112(“COM”)之間。放大器100、102的類型是已知的，例如，Analog Devices有限公司制造和銷售的8052型運(yùn)算放大器(“OP Amp”)，它的信號(hào)帶寬約為70MHz。該類型的OP Amp的較寬帶寬允許它以最小的可察覺失真通過1100KHz的最大頻率協(xié)議信號(hào)，但是，要知道，也能用各種其它的已知型號(hào)的OP Amp，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，具有相同的或更高帶寬和共模輸入阻抗的OP Amp。
優(yōu)選實(shí)施例中，放大器100、102被配置為閉合回路、單位增益、電壓跟隨器，電壓跟隨器在它們的輸出114、116處提供公共極性、等于電容器極板84、86上出現(xiàn)的各電壓的單位增益。盡管期望導(dǎo)電板84、86的端接阻抗最大，以使信號(hào)靈敏度最大，高帶寬型8052運(yùn)算放大器也用雙極型晶體管，它在放大器的非反向輸入(96，98)產(chǎn)生高偏置電流。運(yùn)算放大器的共模輸入阻抗范圍是太歐姆(1012歐姆)，并且對(duì)于所有實(shí)際目的該阻抗是無窮大的。為防止放大器飽和，必須限制接在信號(hào)地112與放大器100、102的非反向輸入之間的電阻器104、106和108、110的DC電阻值。但是，必須給電容性耦合的取樣信號(hào)供給高端接阻抗。
因而給每個(gè)放大器100、102提供“自舉功能”，以提供“明顯”的更高的阻抗端接，以保證有足夠的讀出信號(hào)靈敏度，而且允許用較低阻抗值的電阻器。通過串聯(lián)的電阻器-電容器組合118、120(用于放大器100)和122、124(用于放大器102)反饋來自放大器輸出114、116的信號(hào)，該自舉功能使串聯(lián)電阻器104、106和108、110的總的表觀阻抗增大。該自舉串聯(lián)電阻器-電容器組合將放大器輸出信號(hào)的成比例超前反饋(proportional-lead feedback)分別提供給電阻器104、106和108、110的接點(diǎn)126，128。放大器輸出(114、116)到相關(guān)接點(diǎn)(118、120)的比例信號(hào)增益大致等于電阻值之比R106/R118(對(duì)于放大器100)和R110/R122(對(duì)于放大器102)。
在操作實(shí)例中，用阻值為220×103歐的電阻器104和108，阻值為4.7×103歐的電阻器106、110，阻值為2.2×103歐的電阻器118、122和容量為0.01微法的電容器120、124，得到的成比例的反饋增益是47000/49200，或大致為單位增益。結(jié)果，電阻器104、108有大致相同的極性，每端的信號(hào)大小大致相同，引起電阻器電流下降一個(gè)量，該量與電阻器之比R106/R118(對(duì)于放大器100)和R110/R122(對(duì)于放大器102)，或47000/2200＝21.36成比例。
導(dǎo)電屏蔽89、90使它們相關(guān)的導(dǎo)電板84、86與環(huán)境射頻(RF)能量和其它環(huán)境靜電作用隔離，由此提高探針的信號(hào)靈敏度。優(yōu)選實(shí)施例中，該屏蔽被電連接到與其相關(guān)的運(yùn)算放大器100、102的輸出114、116。由于放大器的輸出信號(hào)的大小和極性基本上與其各導(dǎo)電板上的信號(hào)瞬時(shí)大小相等，所以作用是將屏蔽保持在與其相關(guān)的導(dǎo)電板大致相同的電勢。
這有幾個(gè)好處。運(yùn)算放大器的低輸出阻抗使環(huán)境靜電作用對(duì)屏蔽基本上無影響，因而使其導(dǎo)電板的屏蔽作用最大，且屏蔽與導(dǎo)電板之間的基本上零的微分電場使它們之間的耦合電容減至最小。同樣，屏蔽的低阻抗端接使導(dǎo)電板之間的信號(hào)交叉耦合減至最小。組合作用是使傳感器的信號(hào)靈敏度達(dá)到最大。
電容器130、132把放大器100、102的輸出114、116處的各個(gè)取樣的和調(diào)節(jié)的共模信號(hào)連接到運(yùn)算放大器134、136的非反向輸入141、143。電容器130、132阻斷可能存在的任何直流(DC)信號(hào)。本實(shí)施例中的運(yùn)算放大器134、136是8052型運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器134、136還對(duì)輸出114、116提供進(jìn)一步調(diào)節(jié)和放大。該8052型運(yùn)算放大器還允許以最小的可察覺失真通過在1100KHz的最大頻率協(xié)議信號(hào)，但是應(yīng)了解，也能用諸如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的有相同或更高帶寬和共模輸入阻抗的其它公知型號(hào)的運(yùn)算放大器。
優(yōu)選實(shí)施例中，OP Amp134、136被配置成為給在非反向(+)輸入出現(xiàn)的電壓供給信號(hào)增益。期望使輸出141、143的端接阻抗最大，以使信號(hào)靈敏度最大，高帶寬8052型OP Amp用雙極型晶體管，它在OP Amp非反向輸入產(chǎn)生高偏置電流。電阻器135、137為偏置電流提供DC路徑，以防止OP Amp(134、136)飽和。
用電阻器138、140和142以及電位器144配置OP Amp134、136以放大141、143處的輸入信號(hào)。放大是微分增益，兩個(gè)導(dǎo)體24、26的兩個(gè)信號(hào)之間的差的增益。該增益要補(bǔ)償探針30電容耦合到導(dǎo)體24、26引起的損耗。該增益可用電位器(R144)調(diào)節(jié)。兩個(gè)信號(hào)之間的該差增益基本上等于下式表示的電阻值之比1+R138+R140R142+R144]]>在操作實(shí)例中，用阻值為10×103歐的電阻器138和140，電阻值為500歐的電阻器142，電阻值為1.5×103歐的電位器144，根據(jù)電位器144的設(shè)定，差信號(hào)增益范圍是近似從400至10。在電位器設(shè)定為0歐的最低電阻處，差信號(hào)增益是400。在電位器144設(shè)置為1.5×103歐的另一極端情況下，差信號(hào)增益是10。本優(yōu)選實(shí)施例中，OP Amp134、136必須能驅(qū)動(dòng)6伏的峰峰值。
輸出146、148分別連接到電阻器147和149。電阻器147、149的另一端分別在連接器150連接到HBI和BLO。BHI和BLO信號(hào)經(jīng)線路34和36通過實(shí)用模塊32到信號(hào)分析器28。本實(shí)施例中電阻器147和149的電阻值均為47歐。電阻器147、149用來對(duì)線路34、36進(jìn)行阻抗匹配。
連接在COM節(jié)點(diǎn)112與VB+和VB-之間的電容器131、133起旁路作用，用于防止噪聲使信號(hào)失真。在本優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)電容器131、133的電容量是0.1微法。
在連接器150處探針30在標(biāo)記為VB+和VB-的終端處接收來自實(shí)用模塊32的調(diào)節(jié)過的電池電壓信號(hào)。VB+和VB-信號(hào)在串聯(lián)電阻器152、154上給出，這兩個(gè)串聯(lián)電阻器在它們的接點(diǎn)156處將提供每伏額定的1/2伏增益(normimalone-half volt-per-volt gain)轉(zhuǎn)換以便提供1/2(VB+和VB-)的額定電壓幅值。在圖示的實(shí)施例中，VB+＝+7.5VDC，VB-＝0VDC，因此接點(diǎn)156處的額定電壓(EB)通常是+3.75VDC。EB電壓信號(hào)在線158上供給緩沖放大器162的非反向輸入160。優(yōu)選實(shí)施例中，緩沖放大器162是與電阻器165和運(yùn)算放大器167串聯(lián)的單位增益跟隨器，它在其輸出164一起供給+EB信號(hào)，該輸出164被連接到探針30中的COM(即“共用”)節(jié)點(diǎn)112，還連接到連接器150的COM終端166。因此EB信號(hào)連接到實(shí)用模塊32與探針30之間的線34的屏蔽(見圖1)。該屏蔽提供靜電屏蔽。其電容量為1.0微法的電容器155連接在VB+和VB-之間，和其電容量為0.1微法的電容器157連接在非反向輸入160與VB-之間，電容器155和157有穩(wěn)定從實(shí)用模塊32收到的電池電壓信號(hào)的功能。
因而，正如已知的，為了圖示清楚，在圖5和6中各個(gè)運(yùn)算放大器在它們的電壓源輸入端連接到連接器150的供電電壓信號(hào)VB+和VB-。由于本分析傳感器是便攜式的，因此適合于現(xiàn)場使用，它可使用電池作能源。在VB+＝+7.5VDC和VB-＝0VDC，COM＝EB或+3.75VDC的情況下，運(yùn)算放大器的額定0信號(hào)(靜態(tài))電壓輸出等于1/2電池電壓，即3.75VDC。但是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的，也能用各種其它的電子電源，包括在特定用于運(yùn)算放大器的范圍內(nèi)的、有不同源電壓大小的電池電源。
實(shí)用模塊32用來給探針30供給調(diào)節(jié)過的電能，并且在電能低時(shí)向操作者指示?，F(xiàn)在參見圖6，實(shí)用模塊32在實(shí)用模塊連接器172的終端300處接收來自線34的COM(EB)信號(hào)，并通過實(shí)用模塊30將其傳到線36而把COM(EB)信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)分析器28。為方便起見圖6被分成圖6A、6B、6C和6D。圖6A上最后的垂直線是與圖6B上的第一垂直線相同的線。圖6A上最后的水平線是與圖6C上第一水平線相同的線。圖6B上的最后水平線是與圖6D上的第一水平線相同的線。在實(shí)用模塊連接器172的終端304、306處從線34接收信號(hào)BHI和BLO且通過實(shí)用模塊32將其送到線36以便傳輸?shù)叫盘?hào)分析器28。為便于處理，COM(EB)信號(hào)與BHI和BLO信號(hào)通過實(shí)用模塊32，但是其它實(shí)施例中，這些信號(hào)也可以與實(shí)用模塊32隔開。
實(shí)用模塊32有控制來自電池222的電能的功能。本實(shí)施例中電池222由“AA”大小的電池構(gòu)成，它供給+9.0DC伏?；蛘呖梢允褂闷渌阎愋偷碾娫础ｋ姵?22的電能連續(xù)供給監(jiān)視截止-導(dǎo)通開關(guān)308(已知技術(shù)的瞬時(shí)開關(guān))的狀態(tài)的電路。電池222連續(xù)供電的電路是觸發(fā)器(318和336)、反相器(310、322、328、356、366和380)，和“與非”門(368，370、372和374)。調(diào)節(jié)器338給包括探針30的其它電路供電。開關(guān)308從電池222的低電勢電壓VB-312連接到反相器310的輸入。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)308時(shí)，在反相器310的輸入處的電壓從高變到低，使D觸發(fā)器318的Q輸出改變狀態(tài)。在觸發(fā)器318的Q輸出進(jìn)入高狀態(tài)時(shí)，在顯示實(shí)用模塊32和探針30已導(dǎo)通的供電狀態(tài)下，D觸發(fā)器336打開，觸發(fā)器336的Q輸出處于低電壓狀態(tài)。同時(shí)，觸發(fā)器318的反相的Q輸出處于低電壓狀態(tài)，它允許調(diào)節(jié)器338打開。
D觸發(fā)器318、336有已知類型，諸如由國家半導(dǎo)體公司制造和銷售的4013型D觸發(fā)器。而且，反相器310、328、356、366和380也有已知類型，諸如由國家半導(dǎo)體公司制造和銷售的CMOS型-反相器。
而且，通過使D觸發(fā)器318的Q輸出處于高狀態(tài)，而從電池給驅(qū)動(dòng)器供電，以驅(qū)動(dòng)LED402、404、406和警報(bào)器408。警報(bào)器408是聲音換能器，在本實(shí)施例中它是8歐姆。警報(bào)器408在起動(dòng)時(shí)振蕩，這將在以下描述。當(dāng)調(diào)節(jié)器的輸出下降到其額定電壓的95％時(shí)，它被起動(dòng)。由于當(dāng)供給95％的電能時(shí)不能保證從探針30來的測試精度，所以該信號(hào)很重要。
當(dāng)觸發(fā)器318的Q輸出設(shè)定到低狀態(tài)時(shí)，觸發(fā)器336的反相輸出設(shè)定在高狀態(tài)。該設(shè)定打開調(diào)節(jié)器338，用于調(diào)節(jié)電壓。調(diào)節(jié)器338給探針30供給7.5V電壓。本例中，當(dāng)調(diào)節(jié)器338打開時(shí)，LED404(本實(shí)施例中的綠LED)點(diǎn)亮；由此向操作者指示調(diào)節(jié)器338打開。
為實(shí)現(xiàn)所述的觸發(fā)器318的輸出，用電阻器305、324和電容器316、326配置觸發(fā)器318。電阻值為220×103歐的電阻器305連接在VB-和至反相器310的輸入之間。其電容量為0.1微法的電容器316連接在至反相器310的輸入與VB-之間。電阻器305用來保持從反相器310輸入的高電壓電平直至開關(guān)308起動(dòng)為止。要求該高電平電壓輸入以使觸發(fā)器被無意地計(jì)時(shí)。而且，電阻器305和電容器316組合工作，以保證開關(guān)308起動(dòng)時(shí)到觸發(fā)器318的輸入不跳動(dòng)。觸發(fā)器318的D輸入在接點(diǎn)410連接到觸發(fā)器318的反相的Q。分別用446、448和450表示的觸發(fā)器318的設(shè)定、復(fù)位和接地均連接到VB-。觸發(fā)器318的Q輸出在接點(diǎn)414連接到電阻器324，在本實(shí)施例中阻值為1×106歐，和該Q輸出還連接到輸入反相器322。反相器322的輸出連接到電阻器412。電阻器412的另一終端連接器在接點(diǎn)416連接到pnp雙極結(jié)晶體管(BJT)330的基極。電阻器324的另一終端連接器在接點(diǎn)418連接到反相器328的輸入。電容器326也在接點(diǎn)418連接到接點(diǎn)418。電容器326的另一終端連接器連接到VB-312。電阻值為10×104歐的電阻器332的一個(gè)終端連接器連接到接點(diǎn)410，另一終端連接器連接至npn BJT334的基極。BJT330的發(fā)射極在接點(diǎn)303連接到VB+。BJT334的發(fā)射極連接到時(shí)鐘輸入和觸發(fā)器336的D輸入以及VB-312。反相器328的輸出連接到觸發(fā)器336的復(fù)位。
本實(shí)施例中，觸發(fā)器336的反相的Q輸出連接到電阻值為47×103歐的電阻器343的一個(gè)終端連接器。電阻器343的另一終端連接器在接點(diǎn)418連接到調(diào)節(jié)器338的截止(shutdown)(SD)輸入。調(diào)節(jié)器338是已知類型，如國家半導(dǎo)體公司制造和銷售的2953型電壓調(diào)節(jié)器。BJT334的集電極也連接到接點(diǎn)418。調(diào)節(jié)器338的4個(gè)接地管腳均連接到VB-，以便散熱。調(diào)節(jié)器338的COMP輸入在接點(diǎn)420連接到電阻器345、347。本實(shí)施例中，電阻值為220×103歐的電阻器345的另一終端連接器連接到VB+。在此實(shí)施例中電容量為1.0微法的電容器422連接在VB+和VB-之間。調(diào)節(jié)器338的輸入在接點(diǎn)424連接到VB+。接點(diǎn)424連接到二極管340的陽極。二極管340的陰極連接到接點(diǎn)432。本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)器338的COMP輸出在接點(diǎn)426連接到電阻值為100×103歐的電阻器342的終端連接器。電阻器342的另一終端連接器連接到電阻器344。調(diào)節(jié)器338的輸出連接到接點(diǎn)428，它還連接到電容器348、350和電阻器352中各個(gè)的終端連接器。電容器350的電容量是10微法。電容器348的容量是100皮法(pf)。電阻器352的電阻值是612×103歐。電容器348的另一終端連接器在接點(diǎn)430連接到調(diào)節(jié)器338的反饋。而且，電阻器352的另一終端連接器連接到接點(diǎn)430。本實(shí)施例中，電阻值為120×103歐的電阻器354連接到VB-和接點(diǎn)430。電容器346連接到接點(diǎn)432和VB-。
除給探針30供給調(diào)節(jié)過的電能外，調(diào)節(jié)器338還供給操作者能從指示器察覺到的電池管理信號(hào)。當(dāng)電池222的調(diào)節(jié)過的電壓降到額定值的95％時(shí)，誤差信號(hào)341進(jìn)入低電平有效。出現(xiàn)該情況時(shí)，觸發(fā)器336的反相的Q輸出343進(jìn)入低狀態(tài)。這使調(diào)節(jié)器338關(guān)閉，且在VB+和VB-處給探針斷電。這時(shí)LED404也關(guān)閉。當(dāng)誤差信號(hào)341有效時(shí)，紅色LED406和警報(bào)器408打開，指示用戶探針30關(guān)閉且調(diào)節(jié)器338已降到其額定值的95％。
調(diào)節(jié)器338供給的另一管理信號(hào)要指示電池222在低信號(hào)349處是低的。該功能用電阻器345和347的電阻值編程到調(diào)節(jié)器338中。電阻器345的電阻值是220×103歐，電阻器347的電阻值是39×103歐。電池222有接近兩小時(shí)的電源剩余時(shí)低信號(hào)349變成有效。當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，引起綠色LED404和黃色LED402閃爍。閃爍速率由反相器366和380的振蕩器配置確定，這在以下還會(huì)描述。該狀態(tài)下，調(diào)節(jié)器338不關(guān)閉，且探針30繼續(xù)正常工作。
本實(shí)施例中，低信號(hào)被編程為在約8.2V的電壓起動(dòng)。在該電壓下，本實(shí)施例中用的電池222預(yù)期有約2小時(shí)的工作壽命剩余。在用電阻器345、347構(gòu)成的該結(jié)構(gòu)中，用于獲得期望電池電壓的電阻值由下式給出 本實(shí)施例中，電阻器345、347達(dá)到約8.2V的期望的電池電壓。
如果在操作探針30同時(shí)開關(guān)308起動(dòng)，則加電過程要反過來。即，調(diào)節(jié)器338和觸發(fā)器336關(guān)閉。該模式中，用電池供電的唯一電路是開關(guān)308的監(jiān)測電路。
控制所述電池管理信號(hào)的邏輯電路或指示器包括“與非”門368、370、372和374結(jié)構(gòu)。指示器是LED402、404、406和警報(bào)器408。到“與非”門368的一個(gè)輸入連接到接點(diǎn)432，另一輸入連接到接點(diǎn)426。“與非”門368的輸出連接到“與非”門370的輸入。本實(shí)施例中，“與非”門370的另一輸入在接點(diǎn)434連接到電阻值為100×103歐的電阻器376的一端。“與非”門374的輸入連接到接點(diǎn)434?！芭c非”門370的輸出在接點(diǎn)442連接到“與非”門372的輸入。本實(shí)施例中，“與非”門374的另一輸入連接到電阻值為100×103歐的電阻器380的一端。電阻器380的另一端連接到觸發(fā)器336的Q輸出。
本實(shí)施例中，接點(diǎn)434連接到電阻值為100×103歐的電阻器376的終端。電阻器376的另一終端在接點(diǎn)436連接到反相器366、380的結(jié)構(gòu)的輸出。該結(jié)構(gòu)是上述的振蕩器。該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生方波以使操作者容易觀察。LED402起動(dòng)時(shí)由于振蕩器作用在該頻率下LED402閃爍。而且，在警報(bào)器408起動(dòng)時(shí)在該頻率下發(fā)聲和不發(fā)聲。接點(diǎn)436連接電容量為0.1微法的電容器364和反相器366的輸出。本實(shí)施例中，電容器364的另一終端連接器在接點(diǎn)438連接到電阻值為1×106歐的電阻器358，和電阻值為47.5×103歐的電阻器362。電阻器358的另一終端連接器連接到反相器380的輸入。反相器380的輸出在接點(diǎn)440連接到反相器366的輸入。
pnp BJT394、396、398和npn BJT400的結(jié)構(gòu)用作LED(402、404、406)和警報(bào)器408的驅(qū)動(dòng)器。BJT394、396、398的發(fā)射極連接到BJT330的集電極。本實(shí)施例中，其電阻值為3.3×103歐的電阻器382將“與非”門370的輸出連接到BJT394的基極。本實(shí)施例中，電阻值為3.3×103歐的電阻器386將“與非”門372的輸出連接到BJT396的基極。本實(shí)施例中，電阻值為1.5×103歐的電阻器390將“與非”門374的輸出連接到BJT398的基極。其電阻值為1.0×103歐的電阻器384將BJT394的集電極連接到LED402的陽極。電阻值為1.0×103歐的電阻器388將BJT396的集電極連接到LED404的陽極。電阻值為1.0×103歐的電阻器392將BJT398的集電極連接到LED406的陽極。BJT400的基極在接點(diǎn)444連接到BJT398的集電極。BJT400的發(fā)射極連接到警報(bào)器408的一端。警報(bào)器408的另一端和LED402、404和406的陽極連接到VB-。
信號(hào)通過連接器218呈送到線36而到達(dá)信號(hào)分析器28。圖1所示線36終端連接器220是適用于規(guī)定的信號(hào)分析器的多種已知連接器中的任何一種，通常包括電話工業(yè)中用的標(biāo)準(zhǔn)BANTAM 314型連接器。
如上所述，雙絞線對(duì)22上的取樣的傳輸信號(hào)中的幅度可能有大變化。造成這樣的其中的原因是附接的傳感器探針與最接近的網(wǎng)絡(luò)中繼發(fā)射機(jī)之間的距離，環(huán)境靜電和電磁效應(yīng)，而且用某些緊密地雙絞線對(duì)安排來獲得最佳電容性耦合的能力。為了使這些環(huán)境下能達(dá)到最佳的信噪比，給導(dǎo)電板84、86配備有單個(gè)導(dǎo)電屏蔽88、90(見圖5)。考慮到環(huán)境噪聲是信噪比的單個(gè)最大的降低者，給探針30最好加一個(gè)附加的有效屏蔽。
再參見圖2-5，可沿傳感器探針外殼38(見圖2)的內(nèi)表面設(shè)置有效屏蔽。優(yōu)選實(shí)施例中，該添加的有效屏蔽可采用沿諸如外殼內(nèi)部表面236和238的各個(gè)導(dǎo)電板66、68附近的、外殼內(nèi)部的多個(gè)分隔區(qū)淀積的導(dǎo)電材料分隔層的形式。之后，各個(gè)導(dǎo)電表面材料電連接到相關(guān)導(dǎo)電板緩沖放大器的輸出(圖5中100、102)，或電連接到相關(guān)導(dǎo)電板的有效屏蔽?？捎萌魏味鄠€(gè)已知的材料和用任何已知的方法，例如，用導(dǎo)電粘接帶或?qū)щ娋郯滨?，設(shè)置這些導(dǎo)電材料層。
盡管已用優(yōu)選實(shí)施例展示和描述了發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，在不脫離所附權(quán)利要求書界定的發(fā)明精神和范圍的前提下，還能對(duì)所公開的實(shí)施例的形式和細(xì)節(jié)做各種改變、省略和添加。
權(quán)利要求
1.檢測一對(duì)導(dǎo)體上的信號(hào)波形的設(shè)備，包括第1和第2電容性耦合器，每個(gè)都連接到相關(guān)的端接阻抗，且每個(gè)都適合于放置在兩個(gè)導(dǎo)體中的一個(gè)相關(guān)導(dǎo)體附近，以分別把來自相關(guān)導(dǎo)體的信號(hào)波形的第1和第2取樣信號(hào)電容性耦合到相關(guān)的端接阻抗；第1和第2緩沖放大器，分別響應(yīng)在第1和第2電容性耦合器的端接阻抗處的第1和第2取樣信號(hào)，以分別在其第1和第2輸出提供放大后的第1和第2取樣信號(hào)之差；和實(shí)用模塊，包括用線連接到緩沖放大器的電池電源，用于在遠(yuǎn)離緩沖放大器的位置處給緩沖放大器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中每個(gè)電容性耦合器還包括導(dǎo)電屏蔽，每個(gè)導(dǎo)電屏蔽被相對(duì)于其相關(guān)的電容性耦合器空間隔開地；第1和第2緩沖放大器供給與從它們各自的第1和第2電容性耦合器收到的取樣信號(hào)極性相同的第1和第2等效取樣信號(hào)；和每個(gè)導(dǎo)電屏蔽接收來自多個(gè)緩沖放大器中共同相關(guān)的一個(gè)緩沖放大器的等效取樣信號(hào)，從而導(dǎo)電屏蔽的電壓信號(hào)電勢大致等于它的相關(guān)電容性耦合器的電壓信號(hào)電勢。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，第1和第2緩沖放大器每個(gè)均是運(yùn)算放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，與第1和第2緩沖放大器相關(guān)的每個(gè)端接阻抗包括在一接點(diǎn)串聯(lián)連接的兩個(gè)電阻器；每個(gè)運(yùn)算放大器在其非反相信號(hào)輸入接收來自它的相關(guān)電容性耦合器的取樣信號(hào)；和第1和第2緩沖放大器中的每一個(gè)還包括在一個(gè)終端連接器處串聯(lián)連接到運(yùn)算放大器的輸出以及在另一終端連接器處連接到兩個(gè)電阻器接點(diǎn)的電阻器和電容器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括外殼，用于封裝電容性耦合器和緩沖放大器，該電容性耦合器適合于由操作者放到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體附近。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中，第1和第2電容性耦合器每個(gè)均與外殼表面上形成的兩個(gè)凹槽中的一個(gè)相關(guān)凹槽配準(zhǔn)，該凹槽適合于容納該對(duì)導(dǎo)體中的單個(gè)導(dǎo)體，以使每個(gè)導(dǎo)體與相關(guān)的一個(gè)電容性耦合器配準(zhǔn)地放置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中，外殼還包括夾緊組件，用于與相關(guān)電容性耦合器配準(zhǔn)地夾持各個(gè)導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，每個(gè)電容性耦合器是電容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，電池電源是調(diào)節(jié)過的電壓源。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，電池電源還包括給緩沖放大器供電的電壓源；和連接到該電壓源的調(diào)節(jié)器，適合于測量和響應(yīng)在該電壓源處的低電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中，電池電源還包括連接到調(diào)節(jié)器的指示器，以指示在電壓源處存在低電壓。
12.檢測一對(duì)導(dǎo)體上的信號(hào)波形的設(shè)備，包括第1和第2電容性耦合器，每個(gè)都連接到相關(guān)的端接阻抗，每個(gè)耦合器適于放置在兩個(gè)導(dǎo)體中的一個(gè)相關(guān)導(dǎo)體附近，以分別將來自相關(guān)導(dǎo)體的信號(hào)波形的第1和第2取樣信號(hào)電容性耦合到相關(guān)的端接阻抗；第1和第2緩沖放大器，分別響應(yīng)在第1和第2電容性耦合器的端接阻抗處的第1和第2取樣信號(hào)，以在其第1和第2輸出供給第1和第2已調(diào)節(jié)信號(hào)；和第3和第4緩沖放大器，包括第1和第2輸入，分別響應(yīng)第1和第2已調(diào)節(jié)信號(hào)，以在其第3和第4輸出分別提供放大后的第1和第2已調(diào)節(jié)信號(hào)之差。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中，第1和第2緩沖放大器的第1和第2輸出每個(gè)均連接到相關(guān)的第2端接阻抗。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中，每個(gè)電容性耦合器還包括導(dǎo)電屏蔽，每個(gè)導(dǎo)電屏蔽被相對(duì)于其相關(guān)的電容性耦合器空間隔開地；第1和第2緩沖放大器提供與從它的各個(gè)第1和第2電容性耦合器收到的取樣信號(hào)極性相同的第1和第2已調(diào)節(jié)信號(hào)；和每個(gè)導(dǎo)電屏蔽接收來自多個(gè)緩沖放大器中共同相關(guān)的一個(gè)緩沖放大器的調(diào)節(jié)過的取樣信號(hào)，從而導(dǎo)電屏蔽的電壓信號(hào)電勢大致等于它相關(guān)的電容性耦合器的電壓信號(hào)電勢。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中，緩沖放大器每個(gè)均是運(yùn)算放大器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中與電容性耦合器相關(guān)的每個(gè)端接阻抗包括在接點(diǎn)串聯(lián)連接的兩個(gè)電阻器；第1和第2緩沖放大器的每個(gè)運(yùn)算放大器在其非反相的信號(hào)輸入接收來自其相關(guān)的電容耦合器的取樣信號(hào)；和第1和第2緩沖放大器每個(gè)還包括在一個(gè)終端連接器串聯(lián)連接到運(yùn)算放大器的輸出和在另一終端連接器連接到兩個(gè)電阻器的接點(diǎn)的電阻器和電容器。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中，第3和第4緩沖放大器每個(gè)均是運(yùn)算放大器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的設(shè)備，其中每個(gè)運(yùn)算放大器在其非反相的輸入接收來自其相關(guān)的第1和第2緩沖放大器的已調(diào)節(jié)信號(hào)；和每個(gè)運(yùn)算放大器還包括從輸出連接到反相輸入的電阻器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，還包括連接在運(yùn)算放大器的反相輸入之間的電阻器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中，連接在運(yùn)算放大器的反相輸入之間的電阻器的阻抗是可調(diào)節(jié)的。
21.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，還包括外殼，用于封裝電容性耦合器和緩沖放大器，該電容性耦合器適合于由操作者放在一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體附近。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的設(shè)備，其中，第1和第2電容性耦合器每個(gè)均與外殼表面上形成的兩個(gè)凹槽中的一個(gè)相關(guān)凹槽配準(zhǔn)，該凹槽適合于容納該對(duì)導(dǎo)體中的單個(gè)導(dǎo)體，以便使每個(gè)導(dǎo)體與一個(gè)相關(guān)電容性耦合器配準(zhǔn)地放置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的設(shè)備，其中，外殼還包括夾緊組件，用于與相關(guān)電容性耦合器配準(zhǔn)地夾持各個(gè)導(dǎo)體。
24.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中，每個(gè)電容性耦合器是電容器。
25.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，還包括一個(gè)有調(diào)節(jié)過的電壓源的電池電源。
26.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，還包括電池電源，包括給緩沖放大器供電的電壓源；和連接到該電壓源的調(diào)節(jié)器，適合于測量和響應(yīng)在該電壓源處的低電壓。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，其中，電池電源還包括連接到調(diào)節(jié)器的指示器，用于指示在電壓源處存在低電壓。
28.檢測一對(duì)導(dǎo)體上信號(hào)波形的設(shè)備，包括第1和第2電容性耦合器；每個(gè)耦合器都連接到相關(guān)的端接阻抗，且每個(gè)都適合于放置在兩個(gè)導(dǎo)體中的一個(gè)相關(guān)導(dǎo)體附近，以分別將來自相關(guān)導(dǎo)體的信號(hào)波形的第1和第2取樣信號(hào)電容性耦合到相關(guān)的端接阻抗；第1和第2緩沖放大器，分別響應(yīng)在第1和第2電容性耦合器的端接阻抗處的第1和第2取樣信號(hào)，以便在其第1和第2輸出供給第1和第2已調(diào)節(jié)信號(hào)；和第1和第2運(yùn)算放大器，每個(gè)非反相輸入分別連接到第1和第2運(yùn)算放大器的第1和第2輸出，每個(gè)運(yùn)算放大器包括連接在輸出和反相輸入之間的電阻器，和連接在每個(gè)運(yùn)算放大器的反相輸入之間的電阻器，以便在其第3和第4輸出處分別供給放大后的第1和第2已調(diào)節(jié)信號(hào)之差。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，其中，第1和第2緩沖放大器的第1和第2輸出每個(gè)均連接到相關(guān)的第2端接阻抗。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的設(shè)備，其中每個(gè)電容性耦合器還包括導(dǎo)電屏蔽，每個(gè)導(dǎo)電屏蔽被相對(duì)于其相關(guān)的電容性耦合器空間隔開地；第1和第2緩沖放大器提供與從它們各自的第1和第2電容性耦合器收到的取樣信號(hào)極性相同的第1和第2已調(diào)節(jié)信號(hào)；和每個(gè)導(dǎo)電屏蔽接收來自多個(gè)緩沖放大器中共同相關(guān)的一個(gè)緩沖放大器的已調(diào)節(jié)信號(hào)，從而導(dǎo)電屏蔽的電壓信號(hào)電勢大致等于它相關(guān)的電容性耦合器的電壓信號(hào)電勢。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的設(shè)備，其中，緩沖放大器每個(gè)均是運(yùn)算放大器。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中與電容性耦合器相關(guān)的每個(gè)端接阻抗包括在接點(diǎn)串聯(lián)連接的兩個(gè)電阻器；第1和第2緩沖放大器的每個(gè)運(yùn)算放大器在其非反相信號(hào)輸入接收來自它的相關(guān)電容性耦合器的取樣信號(hào)；和第1和第2緩沖放大器中的每個(gè)還包括在一個(gè)終端連接器串聯(lián)連接到運(yùn)算放大器輸出和在另一終端連接器連接到兩個(gè)電阻器的接點(diǎn)的電阻器和電容器。
33.根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，其中，連接在運(yùn)算放大器的反相輸入之間的電阻器的阻抗是可調(diào)節(jié)的。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，還包括外殼，用于封裝電容性耦合器和緩沖放大器，該電容性耦合器適于由操作者放到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體附近。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的設(shè)備，其中，第1和第2電容性耦合器每個(gè)都與外殼表面形成的兩個(gè)凹槽中的一個(gè)相關(guān)凹槽配準(zhǔn)，該凹槽適合于容納該對(duì)導(dǎo)體中的單個(gè)導(dǎo)體，以便使每個(gè)導(dǎo)體與一個(gè)相關(guān)電容性耦合器配準(zhǔn)地放置。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的設(shè)備，其中，外殼還包括夾緊組件，用于與相關(guān)電容性耦合器配準(zhǔn)地夾持各個(gè)導(dǎo)體。
37.根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，其中，每個(gè)電容性耦合器是電容器。
38.根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，還包括一個(gè)有調(diào)節(jié)過的電壓源的電池電源。
39.根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，還包括電池電源，包括給緩沖放大器供電的電壓源；和連接到該電壓源的調(diào)節(jié)器，適合于測量和響應(yīng)在該電壓源處的低電壓。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的設(shè)備，其中，電池電源還包括連接到調(diào)節(jié)器的指示器，它指示在電壓源處存在低電壓。
41.一種在全頻譜上檢測一對(duì)導(dǎo)體的信號(hào)波形的方法，包括將來自導(dǎo)體的傳輸信號(hào)的第1和第2取樣信號(hào)電容性耦合到端接阻抗；調(diào)節(jié)在端接阻抗處的取樣信號(hào)，以供給第1和第2等效取樣信號(hào)；放大第1和第2等效取樣信號(hào)之差；和在遠(yuǎn)端位置給緩沖放大器供電。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中，耦合步驟還包括用導(dǎo)電屏蔽來屏蔽電容性耦合裝置，以把取樣信號(hào)上的靜電作用減至最??；將等效取樣信號(hào)加到導(dǎo)電屏蔽上，以使取樣信號(hào)上的漏電流作用減至最小。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其中，調(diào)節(jié)步驟包括將來自端接阻抗的取樣信號(hào)呈送到運(yùn)算放大器的非反相輸入。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中，耦合步驟還包括提供從非反相信號(hào)輸入至地的端接阻抗，作為兩個(gè)串聯(lián)連接的電阻器與運(yùn)算放大器共模輸入阻抗并聯(lián)；和用從輸出到兩個(gè)電阻器的接點(diǎn)的串聯(lián)連接的第3電阻器和電容器自舉每個(gè)運(yùn)算放大器。
45.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中，放大步驟包括將每個(gè)第1和第2等效取樣信號(hào)中每個(gè)分別呈送到第1和第2運(yùn)算放大器的非反相輸入。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的方法，其中，放大步驟還包括提供在第1和第2運(yùn)算放大器的反相輸入之間的阻抗；和提供來自每個(gè)第1和第2運(yùn)算放大器的每個(gè)輸出至它的相關(guān)的反相輸入的阻抗反饋。
47.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，還包括用外殼封裝電容性耦合裝置、調(diào)節(jié)裝置和放大裝置；和使外殼適合于放在一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體附近。
48.根據(jù)權(quán)利要求41的方法，其中，供電步驟包括調(diào)節(jié)加到緩沖放大器的電源電壓；和向操作者指示在電壓源處存在低電壓。
全文摘要
本發(fā)明是檢測一對(duì)導(dǎo)體上信號(hào)波形的設(shè)備。該設(shè)備包括連接到端接阻抗的電容性耦合器，且適合于放在導(dǎo)體附近，將導(dǎo)體信號(hào)電容性耦合到相關(guān)的端接阻抗。本發(fā)明還包括分別響應(yīng)端接阻抗處的信號(hào)的第1和第2緩沖放大器，以在其第1和第2輸出提供放大的信號(hào)差。而且本發(fā)明還包括具有用線連接到緩沖放大器的電池電源的實(shí)用模塊，以在遠(yuǎn)離緩沖放大器的位置給緩沖放大器供電。
文檔編號(hào)G01R19/145GK1409495SQ0214698
公開日2003年4月9日 申請日期2002年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月29日
發(fā)明者P·杜格拉斯 申請人:傳感技術(shù)公司