电缆导通绝缘智能化测试设备设计
葛 勇，王 军，方诗麟
（上海机电工程研究所，上海 201109）
摘 要： 电缆在使用过程中面临导通和绝缘性能的问题，传统的导通绝缘测试方法操作繁琐且用时较长。设计了一种智能化电缆测试设备，介绍了它的工作原理、系统的硬件和软件设计。该设备能测量最大50芯电缆的导通电阻和绝缘电阻，智能化得出测试结果。
关键词： 电缆测试；导通电阻；绝缘电阻
0 引言
电缆的导通电阻和绝缘电阻是电缆的重要性能，关系到电缆传输信号的质量及使用的安全性。传统的测试方法是使用手摇式兆欧表点对点测量，不仅测量误差大，接线繁琐，工作量大，而且测试结果无法自动保存、分析和打印输出[1]。现代工程生产中电缆数量成千上万，要求能快速完成电缆的性能测试，高效交付用户使用。
本文介绍了一种智能化电缆测试设备，测试前定义被测电缆的芯线和导通绝缘指标要求后，能够自动测试、自动判别结果的符合性，并可导出测试结果。
1 系统工作原理
系统由主测试设备和辅助测试设备共同组成，辅助测试设备用于导通测试时配合主测试设备。系统概念图如图1所示。
图1 系统概念图
在进行导通测试时，被测电缆通过适配电缆连接在主测试设备和辅助测试设备之间。根据系统命令，将主测试设备和辅助测试设备里的继电器动作到相应的被测芯线上，与适配电缆构成待测电阻Rx。将这一电阻放在恒流源电路上，利用AD采样芯片采到电阻两端的电压，即可算出电阻值。
在进行绝缘测试时，不需要辅助测试设备，只需将待测电缆通过适配电缆连接到主测试设备上。根据系统命令，将继电器动作到被测的两根芯线上，两根芯线间形成一个很大的绝缘电阻Rx就是待测电阻。将这一电阻放在500 V高压下，利用AD芯片采集某两处节点电压。采用电压比较法计算出绝缘电阻的值。
2 硬件设计
系统硬件框图如图2所示，主要由测试控制主板，导通测试电路，绝缘测试电路和继电器控制电路等组成。
图2 系统硬件框图
导通测试电路原理图如图3所示。
2.1 导通测试电路设计
PC主机是一个Windows XP操作系统，带有液晶显示屏、网口、键盘/鼠标和USB口等。测试控制主板与PC主机通过串口连接，在硬盘中拷入系统软件程序，程序控制测试控制主板选择进行导通测试还是绝缘测试。测试控制主板根据温度感应判断是否启动风扇给主机降温。
图3 导通测试电路原理图
电压 VCC 是一个 5 V 的电压；KA1、KA2、KC1、KC2等均为继电器，这些继电器受测试控制主板控制开启或闭合；恒流源I是让电路上的电流恒定；回线电缆是固定长度的5芯线电缆，包含正电压、地、RS485通讯正、RS485通讯负和回线，回线的电阻是固定的，回线与被测电缆线组成一个等效电阻Rx；RL为可变电阻，根据Rx的大小自动调整，保证AD（模拟信号转数字信号）芯片采集的电压在一个合适的值上。其等效电路如图4所示。
图4 导通测试电路等效电路
AD芯片采集到电压U1，根据公式Rx=U1/I计算出Rx的值，减去适配电缆和回线电缆的固定电阻，得到被测电缆的导通电阻值。
2.2 绝缘测试电路设计
夜静人深，书房仍有灯火摇曳。萧老夫人书房独守，略显苍涩的脸上忧郁与怅然不断轮回。轻轻地敲门，门应声而开。随着“相思黄连苦，心悬游子归。”魂牵梦萦的低吟，萧飞羽宝蓝色的身影悄然飘入。萧老夫虽然闻声而喜，但巨大的冲击使她饱经思念磨砺的心因为忽来的悸动难以承受。她怔忡地看着萧飞羽，苍涩的目光渐渐凝聚，呼吸由急促转为表浅，又由表浅转为停顿。
作者简介：黄维玲，女，广西桂林人，柳州市第二职业技术学校，教师，学士学位，研究方向：市场营销，电子商务。
图5 绝缘测试电路原理图
(2) 在水力梯度、土体类型一致的情况下，与排水管壁试样直径d=100 mm相比，排水管壁试样直径d=150 mm时单位体积含土量增长了8%～15%，排水管壁试样单位体积含土量随着试样面积的增大而增大。
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图6 绝缘测试电路等效电路
(1) 土体扰动对地表沉降的影响明显，应严格控制盾构掘进中的千斤顶推力、推进速度和土仓压力，保持掌子面稳定，使其均匀受力，减少土体卸荷程度。
根据系统功能要求，在VC++平台上进行系统的软件开发，设计了系统的程序。
当要测量某两芯线之间的绝缘电阻时，如图5要测量第一根和第二根芯线的绝缘电阻，则将继电器K和KA1、KB2闭合，形成等效电路，利用公式
计算出Rx的值，即为绝缘电阻值。
3 软件及测试设计
（V1、V2为采集到的电压，R1、R2和RL为已知）
随着我国社会经济的不断发展，加强学生课外体育锻炼不仅是学校体育教学的必要补充，也成为了家庭、学校和社会的共识，有条件的学校应该提高体育场馆使用效益，通过学校体育俱乐部等合理的组织，在课余时间为广大学生提供优惠的体育服务。但是，根据笔者的统计和了解，实际情况并不乐观，很多学校的体育场馆并没有充分得到利用，或者开放的主要对象并不是学生，又或者就没有对学生或社会开放。
高压 U 在 500 V ～ 600 V 之间，K、KA1、KA2、KB1、KB2等均为继电器，这些继电器受测试控制主板控制开启或闭合。R1、R2和R L为已知电阻，Rx为芯线之间或芯线与外壳之间的虚拟的等效绝缘电阻。其等效电路如图6所示。
绝缘测试电路原理图如图5所示。
程序分为主测试程序和辅助测试程序。辅助测试程序接收主测试仪的操作命令，并依据主测试设备的命令来切换继电器。主测试程序分为上位机程序和下下位机程序，上位机程序流程图如图7所示，软件界面如图8所示。下位机程序包括单点号导通测试程序和两点间绝缘测试程序，主要依据上位机程序命令调用相应程序进行测试。
图7 系统软件流程图
图8 测试软件主界面
点击“电缆表”，可对电缆的名称、型号、芯点定义名称、导通要求指标、绝缘要求指标等进行设置，即电缆芯线及指标要求定义，定义好后可保存在系统中。
点击“测试配置”，选择本次测试要进行的测试点号或测试选项（导通测试和绝缘测试），默认为全选，即所有的点号全部进行导通和绝缘测试。
点击“开始/暂停”测试按钮，即开始进行电缆测试，界面显示进度条以及进度百分比。测试过程中，若结果超出指标要求，则在故障列表中显示。
点击“查看测试报表”，在word界面中查看测试的结果，当结果不合格时显示红色。
对某机器中实际电缆进行测试，选择一根电缆作为被测电缆，将被测电缆通过适配电缆与设备连接好后，打开主程序进行测试。测试设备见图9所示，测试结果表见图10所示。
图9 设备图
图10 测试结果表
4 结束语
本文主要研究了一种智能化电缆测试设备，对其硬件和软件的设计进行了详细的介绍。该设备使用简单，具有人机交互界面，测试结果准确、速度快，有效解决了传统测试方法带来的诸多问题，提高了工程生产的效率[2-3]。
参考文献：
[1]孙玉胜，邹玉炜，崔光照，等.多芯电缆测试仪的研制[J].微计算机信息，2007，23（7-1）：192-194.
[2]卢文科.实用电子测量技术及其电路精解[M].北京：国防工业出版社，2001.
[3]邓明祥，梁峰，邓源喜.机车运行监控器多芯电缆智能测试仪的设计[J].计算机系统应用，2012，21（5）：226-229.
Cable Conduction Insulation Intelligent Test Equipment Design
GE Yong，WANG Jun，FANG Shi-lin
（Shanghai Electro-Mechanical Engineering Institute，Shanghai 201109，China）
Abstract： Cables face conduction and insulation problems during use.Conventional conduction insulation test methods are cumbersome and time consuming.This paper designs an intelligent cable test equipment，and introduces the working principle，hardware and software design.The device can measure the maximum of 50 core cable conduction resistance and insulation resistance，and intelligently gets the results.
Key words： cable testing；conduction resistance；insulation resistance
中图分类号： G312
文献标识码： A
文章编号： 1672-545X（2019）06-0014-03
收稿日期： 2019-03-20
作者简介： 葛 勇（1985-），男，江西九江人，研究生，工程师，研究方向：电路与系统。
标签：电缆测试论文; 导通电阻论文; 绝缘电阻论文; 上海机电工程研究所论文;