線纜自動(dòng)測(cè)試技術(shù)研究及應(yīng)用

徐永路

摘 要：文章簡(jiǎn)要介紹了線纜自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的基本原理，線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的基本組成和功能，同時(shí)對(duì)其在動(dòng)車組制造過程中的應(yīng)用進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞：Kelvin電橋測(cè)試法；精密電阻；絕緣測(cè)試；耐壓測(cè)試

1 概述

當(dāng)今國(guó)際上已有的線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要由北美及歐洲的廠家壟斷，供貨周期長(zhǎng)，價(jià)格高昂，操作系統(tǒng)復(fù)雜、不能根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行定制，不適合中國(guó)用戶的情況非常明顯。基于此種現(xiàn)狀，需要對(duì)線纜自動(dòng)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，以便能有更多先進(jìn)、穩(wěn)定的線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用。

2 測(cè)試系統(tǒng)功能

根據(jù)通常的線纜測(cè)試需求，線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具有導(dǎo)通測(cè)試、電阻測(cè)試、絕緣測(cè)試及耐壓測(cè)試功能，并可將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行保存及打印，以滿足各種線纜的多種測(cè)試需求。

3 測(cè)試系統(tǒng)組成

測(cè)試系統(tǒng)一般分為兩部分，一是線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)，二是測(cè)試系統(tǒng)軟件，檢測(cè)系統(tǒng)主機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)功能操作、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通訊等功能。

3.1 測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)

線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有導(dǎo)通測(cè)試、電阻測(cè)試、絕緣測(cè)試以及耐壓測(cè)試等測(cè)試功能，在絕緣、耐壓測(cè)試結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)放電，確保操作人員安全。

3.1.1 導(dǎo)通測(cè)試。導(dǎo)通測(cè)試是為了檢測(cè)線束中是否有導(dǎo)通錯(cuò)誤（斷/短路、誤配線等）。給被測(cè)件施加一定電流，測(cè)量被測(cè)件端點(diǎn)處的電壓值和電流值，由測(cè)試儀內(nèi)部對(duì)測(cè)量結(jié)果使用歐姆定律進(jìn)行換算，得出準(zhǔn)確的電阻值。用此電阻值與設(shè)定的電阻值進(jìn)行比較，判定是否符合指標(biāo)要求。

3.1.2 電阻測(cè)試。電阻測(cè)試是通過檢測(cè)出被測(cè)回路電阻的微小變化，對(duì)接觸不良、虛焊等質(zhì)量隱患提供參考依據(jù)，精度高，速度快。電阻測(cè)試功能基于多路高精度恒流源和開爾文電橋的四線隔離法測(cè)試技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。開爾文電橋法是利用眾所周知的Kelvin電橋測(cè)試法進(jìn)行電阻測(cè)量，如圖1所示。當(dāng)被測(cè)電阻阻值較小時(shí)，利用這種測(cè)試方法可獲得非常精確的測(cè)試結(jié)果。這種測(cè)試法是利用直接從被測(cè)電阻兩端讀取電壓的方法，可以消除測(cè)試導(dǎo)線接入誤差，尤其是在測(cè)短線纜長(zhǎng)度時(shí)，可補(bǔ)償線纜測(cè)試儀內(nèi)部的電阻。

3.1.3 絕緣測(cè)試。線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)按照行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電纜進(jìn)行快速、安全、完整的絕緣電阻測(cè)試，并顯示出每一次測(cè)試的實(shí)際電阻值。絕緣電阻測(cè)試可檢測(cè)出任意不相連回路之間的絕緣電阻以及任意回路與殼體之間的絕緣電阻。通過低壓導(dǎo)通測(cè)試后，進(jìn)行絕緣測(cè)試。絕緣測(cè)試時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)對(duì)需要測(cè)試的線纜施加一定的電壓，其余的線纜將其接到地線上，測(cè)量線纜間的電流，如果電流超過設(shè)定的電流值，則認(rèn)為線纜不合格。滿足設(shè)定的電流值的情況下，測(cè)量出此時(shí)的絕緣電阻值。

測(cè)試方法采用電橋調(diào)零法測(cè)量，測(cè)量原理如圖2所示。

測(cè)試過程中升壓時(shí)間、測(cè)試時(shí)間及測(cè)試電壓均程控可調(diào)。測(cè)試過程中，電壓采用緩升緩降的方式，對(duì)被測(cè)線束進(jìn)行保護(hù)，防止被擊穿。

3.1.4 耐壓測(cè)試。線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)按照行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)線束進(jìn)行快速、安全、完整的耐壓（抗電強(qiáng)度）測(cè)試，并顯示出每一次測(cè)試的漏電流值。

耐壓測(cè)試可檢測(cè)出任意不相連回路之間的漏電流值以及任意回路與殼體之間的漏電流值。將一個(gè)高于正常工作的電壓加在被測(cè)設(shè)備上，并持續(xù)一段規(guī)定的時(shí)間，如果其間的絕緣性足夠好，加在上面的電壓就只會(huì)產(chǎn)生很小的漏電流。如果一個(gè)被測(cè)設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，其漏電電流保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，就可以確定這個(gè)被測(cè)設(shè)備可以在正常的運(yùn)行條件下安全運(yùn)行。

按照IEC61010的規(guī)定，測(cè)試電壓必須在5s內(nèi)逐漸地上升到所要求的試驗(yàn)電壓值，保證試驗(yàn)電壓值穩(wěn)定加在被測(cè)絕緣體上不少于5s，此時(shí)所測(cè)回路的漏電流值與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的泄漏電流閾值相比較，就可以判斷被測(cè)產(chǎn)品的絕緣性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試結(jié)束后，試驗(yàn)電壓必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)逐漸地降至零。

3.2 控制系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)中人機(jī)交互功能，軟件內(nèi)部集成了系統(tǒng)測(cè)試所需的過采樣算法、高速導(dǎo)通測(cè)試特有算法，所有的測(cè)試、保存、數(shù)據(jù)庫操作、報(bào)表輸出等等都可以通過軟件的靈活應(yīng)用而實(shí)現(xiàn)，可以方便的實(shí)現(xiàn)二次編程，二次編程將大大提高設(shè)備的使用性能，提高實(shí)際工作的生產(chǎn)效率。軟件系統(tǒng)遵循操作簡(jiǎn)捷、自動(dòng)化、智能化的原理。

3.3 安全設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)為了保證使用過程中的絕對(duì)安全，需制定多項(xiàng)防護(hù)措施用以確保操作人員的安全及被測(cè)件的完好。不僅要在軟件設(shè)計(jì)過程中采取多項(xiàng)安全措施，在硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，測(cè)試系統(tǒng)需提供完善的接地隔離系統(tǒng)，保證特殊情況下人員及設(shè)備的安全。

4 測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用

在某型號(hào)動(dòng)車組制造過程中，采用了線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)已經(jīng)組裝完成的電纜進(jìn)行測(cè)試，并取得了良好的效果和經(jīng)濟(jì)效益。在使用線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)之前首先需要對(duì)動(dòng)車組所有線纜之間的接線關(guān)系和連接方式進(jìn)行分析和研究，以便根據(jù)具體情況配備對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)接工裝；另外還需要對(duì)每個(gè)線束的電阻參數(shù)、絕緣參數(shù)、耐壓參數(shù)等各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行分析，以便在線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件中編制相應(yīng)的測(cè)試程序。通過線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用，在動(dòng)車組制造過程中不再需要人工手動(dòng)進(jìn)行絕緣耐壓和導(dǎo)通試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)車組的絕緣耐壓和導(dǎo)通試驗(yàn)由人工到自動(dòng)測(cè)試的轉(zhuǎn)變，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了生產(chǎn)效率，大大縮短了試驗(yàn)周期，減少了工作量、節(jié)約了生產(chǎn)成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

隨著對(duì)線纜自動(dòng)測(cè)試技術(shù)研究的不斷深入，部分國(guó)內(nèi)公司生產(chǎn)的線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)已達(dá)到或部分超過了歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家同類設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。同時(shí)隨著越來越多的大型國(guó)內(nèi)制造企業(yè)和線束制作企業(yè)對(duì)線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的高智能、高精密、高可靠性、以及高效率等優(yōu)點(diǎn)的不斷認(rèn)識(shí)，越來越多的企業(yè)開始在生產(chǎn)過程中使用該系統(tǒng)。隨著線纜自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的不斷進(jìn)步，線纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用在未來將會(huì)有更加廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)

[1]楊?yuàn)^為.連接器常規(guī)電性能檢驗(yàn)技術(shù)研究[J].機(jī)電元件，2001，2.

[2]陳文華.航天電連接器振動(dòng)可靠性試驗(yàn)與分析[J].航空學(xué)報(bào)，2003，4.