線纜自動測試技術研究及應用

徐永路

摘 要：文章簡要介紹了線纜自動測試技術的基本原理，線纜自動測試系統的基本組成和功能，同時對其在動車組制造過程中的應用進行了說明。

關鍵詞：Kelvin電橋測試法；精密電阻；絕緣測試；耐壓測試

1 概述

當今國際上已有的線纜自動測試系統主要由北美及歐洲的廠家壟斷，供貨周期長，價格高昂，操作系統復雜、不能根據用戶的實際需求進行定制，不適合中國用戶的情況非常明顯。基于此種現狀，需要對線纜自動測試技術進行更加深入的研究，以便能有更多先進、穩定的線纜自動測試系統在國內設計、制造和應用。

2 測試系統功能

根據通常的線纜測試需求，線纜自動測試系統應具有導通測試、電阻測試、絕緣測試及耐壓測試功能，并可將測量結果進行保存及打印，以滿足各種線纜的多種測試需求。

3 測試系統組成

測試系統一般分為兩部分，一是線纜自動測試系統主機，二是測試系統軟件，檢測系統主機負責整個測試系統的功能實現，系統軟件實現功能操作、數據存儲、通訊等功能。

3.1 測試系統主機

線纜自動測試系統具有導通測試、電阻測試、絕緣測試以及耐壓測試等測試功能，在絕緣、耐壓測試結束后，系統自動放電，確保操作人員安全。

3.1.1 導通測試。導通測試是為了檢測線束中是否有導通錯誤（斷/短路、誤配線等）。給被測件施加一定電流，測量被測件端點處的電壓值和電流值，由測試儀內部對測量結果使用歐姆定律進行換算，得出準確的電阻值。用此電阻值與設定的電阻值進行比較，判定是否符合指標要求。

3.1.2 電阻測試。電阻測試是通過檢測出被測回路電阻的微小變化，對接觸不良、虛焊等質量隱患提供參考依據，精度高，速度快。電阻測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試技術得以實現。開爾文電橋法是利用眾所周知的Kelvin電橋測試法進行電阻測量，如圖1所示。當被測電阻阻值較小時，利用這種測試方法可獲得非常精確的測試結果。這種測試法是利用直接從被測電阻兩端讀取電壓的方法，可以消除測試導線接入誤差，尤其是在測短線纜長度時，可補償線纜測試儀內部的電阻。

3.1.3 絕緣測試。線纜自動測試系統按照行業相關標準對電纜進行快速、安全、完整的絕緣電阻測試，并顯示出每一次測試的實際電阻值。絕緣電阻測試可檢測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。通過低壓導通測試后，進行絕緣測試。絕緣測試時，測試系統對需要測試的線纜施加一定的電壓，其余的線纜將其接到地線上，測量線纜間的電流，如果電流超過設定的電流值，則認為線纜不合格。滿足設定的電流值的情況下，測量出此時的絕緣電阻值。

測試方法采用電橋調零法測量，測量原理如圖2所示。

測試過程中升壓時間、測試時間及測試電壓均程控可調。測試過程中，電壓采用緩升緩降的方式，對被測線束進行保護，防止被擊穿。

3.1.4 耐壓測試。線纜自動測試系統按照行業相關標準對線束進行快速、安全、完整的耐壓（抗電強度）測試，并顯示出每一次測試的漏電流值。

耐壓測試可檢測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。將一個高于正常工作的電壓加在被測設備上，并持續一段規定的時間，如果其間的絕緣性足夠好，加在上面的電壓就只會產生很小的漏電流。如果一個被測設備在規定的時間內，其漏電電流保持在規定的范圍內，就可以確定這個被測設備可以在正常的運行條件下安全運行。

按照IEC61010的規定，測試電壓必須在5s內逐漸地上升到所要求的試驗電壓值，保證試驗電壓值穩定加在被測絕緣體上不少于5s，此時所測回路的漏電流值與標準規定的泄漏電流閾值相比較，就可以判斷被測產品的絕緣性能是否符合標準。測試結束后，試驗電壓必須在規定的時間內逐漸地降至零。

3.2 控制系統軟件

系統軟件實現了整個系統中人機交互功能，軟件內部集成了系統測試所需的過采樣算法、高速導通測試特有算法，所有的測試、保存、數據庫操作、報表輸出等等都可以通過軟件的靈活應用而實現，可以方便的實現二次編程，二次編程將大大提高設備的使用性能，提高實際工作的生產效率。軟件系統遵循操作簡捷、自動化、智能化的原理。

3.3 安全設計

測試系統為了保證使用過程中的絕對安全，需制定多項防護措施用以確保操作人員的安全及被測件的完好。不僅要在軟件設計過程中采取多項安全措施，在硬件結構設計上，測試系統需提供完善的接地隔離系統，保證特殊情況下人員及設備的安全。

4 測試系統應用

在某型號動車組制造過程中，采用了線纜自動測試系統對已經組裝完成的電纜進行測試，并取得了良好的效果和經濟效益。在使用線纜自動測試系統之前首先需要對動車組所有線纜之間的接線關系和連接方式進行分析和研究，以便根據具體情況配備對應的轉接工裝；另外還需要對每個線束的電阻參數、絕緣參數、耐壓參數等各項測試指標進行分析，以便在線纜自動測試系統的軟件中編制相應的測試程序。通過線纜自動測試系統的應用，在動車組制造過程中不再需要人工手動進行絕緣耐壓和導通試驗，實現了動車組的絕緣耐壓和導通試驗由人工到自動測試的轉變，降低了操作者的勞動強度、提高了生產效率，大大縮短了試驗周期，減少了工作量、節約了生產成本，取得了良好的經濟效益。

5 結束語

隨著對線纜自動測試技術研究的不斷深入，部分國內公司生產的線纜自動測試系統已達到或部分超過了歐美等發達國家同類設備的各項技術參數。同時隨著越來越多的大型國內制造企業和線束制作企業對線纜自動測試系統的高智能、高精密、高可靠性、以及高效率等優點的不斷認識，越來越多的企業開始在生產過程中使用該系統。隨著線纜自動測試技術的不斷進步，線纜自動測試系統的設計、制造和應用在未來將會有更加廣闊的前景。

參考文獻

[1]楊奮為.連接器常規電性能檢驗技術研究[J].機電元件，2001，2.

[2]陳文華.航天電連接器振動可靠性試驗與分析[J].航空學報，2003，4.