一種多通道電纜測試儀系統(tǒng)

趙艾奇

摘要： 針對某武器系統(tǒng)電纜組件的現(xiàn)場測試需求，研制了多型多通道、便攜式電纜測試儀。小型化多通道電纜測試儀采用嵌入式計算機技術(shù)，硬件電路模塊化技術(shù)，實現(xiàn)了測試現(xiàn)場多芯線電纜的內(nèi)阻檢測、絕緣檢測和配線檢測。

Abstract： A multi-channel portable cable tester has been developed for on-site testing of a weapon system cable assembly. The miniaturized multi-channel cable tester adopts embedded computer technology and hardware circuit modular technology to realize the internal resistance detection， insulation detection and wiring detection of multi-core cable in the test site.

關(guān)鍵詞： 內(nèi)阻檢測；絕緣檢測；配線檢測；嵌入式計算機技術(shù)

Key words： internal resistance testing；insulation testing；wiring testing；embedded computer technology

中圖分類號：TP31 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）05-0121-02

0 引言

在國防軍工和部隊等領(lǐng)域，存在著大量性能不同、規(guī)模不同的電纜。電纜線是否導(dǎo)通、線間絕緣電阻是否滿足要求，將直接影響著軍事訓(xùn)練和作戰(zhàn)任務(wù)的完成效率。雖然可以采用萬用表、蜂鳴器等工具對電纜進行逐點測試，但這些工具僅僅試用于電纜芯數(shù)較少的情況，若對大量芯線進行測試，會出現(xiàn)測試效率低、準(zhǔn)確性差等問題。針對此類問題，研制了一種小型、簡便、通用的電纜自動測試系統(tǒng)，實現(xiàn)了對大批量多芯線電纜的自動測試。本文介紹的小型化多通道電纜測試儀，采用了高性能處理器，智能檢測處理，大屏幕液晶顯示，全中文圖形界面，清晰直觀，小型化多通道電纜測試儀內(nèi)配置擴展存儲卡可存儲10000組檢測記錄，可檢索和回放歷史檢測數(shù)據(jù)，現(xiàn)場生成和導(dǎo)出電纜檢測報告。

1 主要技術(shù)指標(biāo)

內(nèi)阻檢測范圍：≤ 20Ω；內(nèi)阻檢測精度：<0.5%；內(nèi)阻檢測時間：<2分鐘；絕緣檢測范圍：≤500MΩ；絕緣檢測精度：<1%；絕緣檢測電壓：100VDC；絕緣檢測時間：≤10分鐘；主機尺寸：275mm×198mm×55mm；主機凈重：2.8kg；輸入電源：220VAC@50Hz～60Hz ；內(nèi)置電池：鋰離子供電 11V@8000mAh；電池充電：3～4小時；電池待機：8～10小時。

2 系統(tǒng)組成及功能

小型化多通道電纜測試儀主要包括動態(tài)獲取反饋裝置、主端測試裝置、從端測試裝置三部分構(gòu)成，如圖1所示。

動態(tài)獲取反饋裝置包括電源模塊、觸摸屏、CPU中央處理器、通訊模塊、標(biāo)準(zhǔn)USB接口。其中，電源模塊負責(zé)給CPU供電，CPU分別控制觸摸屏、通訊模塊和USB接口。

主端測試裝置包括電源模塊、通訊模塊、中央處理器陣列、驅(qū)動器陣列、繼電器陣列、A/D采集模塊、電纜轉(zhuǎn)接頭。電源模塊負責(zé)給中央處理器陣列供電，中央處理器陣列通過驅(qū)動器陣列控制繼電器通斷，從而對電纜進行測試。動態(tài)獲取反饋裝置和主端測試裝置是通過串口進行通訊的。

從端測試裝置包括電源模塊、通訊模塊、中央處理器、驅(qū)動器陣列、繼電器陣列、電纜轉(zhuǎn)接頭。電源模塊負責(zé)給中央處理器供電，中央處理器通過驅(qū)動器陣列控制繼電器的通斷，從而可對電纜進行測試。主端測試裝置和從端測試裝置是通過串口進行通訊的。

主要實現(xiàn)的功能有：

內(nèi)阻檢測：芯線導(dǎo)通內(nèi)阻檢測；絕緣檢測：芯線間絕緣電阻檢測；配線檢測：芯線裝配檢測；數(shù)據(jù)管理：歷史檢測數(shù)據(jù)檢索、查看和刪除；數(shù)據(jù)回放：動態(tài)回放電纜組件檢測過程和檢測數(shù)據(jù)；生成報告：根據(jù)檢測數(shù)據(jù)生成指定格式的檢測報告；SD卡轉(zhuǎn)儲：通過SD卡導(dǎo)出檢測報告；模板配置：用戶可根據(jù)不同的轉(zhuǎn)接纜設(shè)置模板；標(biāo)準(zhǔn)配置：用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用場景設(shè)置檢驗合格標(biāo)準(zhǔn)；自校準(zhǔn)：通過校準(zhǔn)纜，儀器可以完成對自身的校準(zhǔn)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

電纜測試儀系統(tǒng)軟件部分采用模塊化設(shè)計的方案，完成系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)校準(zhǔn)、優(yōu)化測試算法生成、內(nèi)阻檢測、絕緣檢測、串行通訊、數(shù)據(jù)管理等功能，并實現(xiàn)信息的實時顯示和存儲信息。其中軟件模塊包括用戶接口管理模塊、測試項目模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、狀態(tài)顯示模塊。圖2為系統(tǒng)軟件功能框圖。

其中各模塊功能及界面如下：①用戶接口管理模塊。用戶接口管理模塊用于獲取用戶輸入信息，實現(xiàn)各子菜單間的切換。②測試項目模塊。測試項目管理模塊完成電纜測試系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)校準(zhǔn)、被測回路的內(nèi)阻檢測和絕緣檢測、串行通訊等功能。③數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理模塊在后臺完成，通過算法分析優(yōu)化測試信息，達到快速測量的效果。④數(shù)據(jù)庫管理模塊。數(shù)據(jù)庫管理模塊用于保存配置信息、系統(tǒng)信息和已測過的電纜的詳細信息，以便快速查看，本系統(tǒng)選用了Qt下的sqlite3數(shù)據(jù)庫，它是一款輕型的數(shù)據(jù)庫，占用資源非常少，適用于嵌入式系統(tǒng)。⑤狀態(tài)顯示模塊。狀態(tài)顯示模塊實時直觀的顯示當(dāng)前所測芯線的信息、測試類型、已用測試時間和剩余時間等，有助于測試人員即時了解現(xiàn)狀。狀態(tài)顯示界面如圖4所示。

4 系統(tǒng)檢測方法

小型化多通道電纜測試儀動態(tài)獲取反饋裝置的觸摸屏固定在底板上，增加了測試儀的便攜性，主端測試裝置采用多層板研制，正面放置電源模塊、CPU、驅(qū)動器、繼電器、50mA恒流源、100V電壓源、無線通訊模塊、光電耦合模塊、串口模塊、電纜轉(zhuǎn)接頭等；背面放置CPU、驅(qū)動器、繼電器等；從端測試裝置正面放置CPU、驅(qū)動器、繼電器、無線通訊模塊等，背面放置電源模塊、驅(qū)動器、繼電器、電纜轉(zhuǎn)接頭等。

該系統(tǒng)給出了一種電纜檢測的測試方法，具體步驟如下：①點擊觸摸屏設(shè)置待檢測的電纜，CPU對檢測任務(wù)進行現(xiàn)場配置，通過串口將測試任務(wù)傳給主端測試裝置。②主端測試裝置收到測試任務(wù)后，分析任務(wù)，如為內(nèi)阻檢測，通過串口模塊通知從端測試裝置開始進行內(nèi)阻檢測，同時將任務(wù)分工給各個處理器，處理器通過驅(qū)動器控制繼電器的通斷，完成對電纜的內(nèi)阻檢測；若為絕緣檢測，將任務(wù)分工給各個處理器，處理器通過驅(qū)動器控制繼電器的通斷，完成對電纜的絕緣檢測。③從端測試裝置配合主端測試裝置共同完成對電纜的內(nèi)阻檢測，從端測試裝置收到內(nèi)阻檢測通知后，閉合相應(yīng)的繼電器，完成對電纜的內(nèi)阻測試。④測試完成后，主端測試裝置將測試結(jié)果通過串口上傳給動態(tài)獲取反饋裝置中的處理器，處理器將測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)信息比較，給出最終結(jié)果并將其顯示。包括兩項信息：電源工作狀態(tài)和電纜測試信息。此外，動態(tài)獲取反饋裝置還具有保存測試結(jié)果、打印輸出測試結(jié)果、回放測試結(jié)果等功能。

圖5為電纜測試系統(tǒng)整體測試流程圖。

5 總結(jié)

該電纜測試儀采用了嵌入式技術(shù)，便于攜帶，結(jié)構(gòu)簡單，采用液晶屏顯示，人機對話界面友好，操作簡便，能實時的顯示檢測結(jié)果且生成測試報告。通過試用證明，該測試儀能夠滿足對武器裝備配套電纜的日常維護測試需求，是一種小型、快捷、方便且實用的電纜測試設(shè)備。

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