计量检测仪表在生产中的应用

材料的浪费，在粗电缆的长度计量上，采用了新的办法，即定长度标记的测量方法。具体来说，选定一个长度，一般为1 m，在粗电缆上打印一个标记。然后，用光电头对粗电缆上的标记进行计数。通过最后计量的总数，配合电脑控制，可以将粗电缆长度的不确定度降低到0.2%。这一计量技术结合了光、电、机3类计数，电脑控制并进行累积误差的自动补偿。其设计原理图如图1所示。

2 电缆偏心度计量

偏心度，定义为：（R最大值-R最小值）/R最大值×100%，其中R为半径值。电缆结构中，中心导体与绝缘体的不同心度被称作电缆偏心度。电缆偏心度是电缆质量的重要因素。

利用电感、电容、涡流、图像等方法，可以测量单层电缆的偏心度。而对于由中心导体、内半导体屏蔽层、绝缘体和外半导体屏蔽层等组成结构的多层电缆，测量偏心度需要使用射线法。X射线穿透物质时，会有卡普顿效应、电子对效应、产生散射等，射线强度会随着穿过物质厚度的增加而指数衰减。不同材料对X射线的吸收能力有所差异，多层物质对X射线的吸收，衰减公式为：

其中，µi为第i种材料对X射线的吸收系数，di为射线穿透第i种材料的厚度。

根据吸收原理，可以利用X射线透射多层电缆，在得到含有参数信息的强度曲线后进行分析，可以得到不同层的电缆在相互垂直的两个方向上的尺寸参数，再经过几何计算，可以得到电缆在某个截面上的各层的厚度、偏心度和直径的信息。

监测装置主要由7部分组成，包括：扫描机构、X射线发生组件、数据采集系统、电源分配系统、油冷装置、下位机单片机组件和上位机IPC相关设备。系统组成框图如图2所示。

其中，扫描机构的位置控制精度是影响检测精度的重要因素。同时，X射线源组件中，由于微焦点射线源在阳极较易产生高温，会对射线的强度和波长的稳定性有较大影响，对射线源的阳极的材料，也会有一定的损坏，需要配置抽冷回路，对装置进行降温处理。整个系统外缆检测的外径范围为10～80 mm，对检测精度可以控制在±0.03 mm，刷新时间为1～3 s，时间变化范围取决于电缆的尺寸。

电缆偏心度计量的装置可以安装在电缆生产线上，实时监测电缆生产的尺寸，同时可以检测其他参数。X射线检测系统在实际生产中应用价值高，具有成本低、实时性好、集成度高、检测精度高的特点。虽然在整个系统的研制和改进阶段需要较多的成本投入，但是在多层电缆偏心在线检测领域，该系统具有极强的不可替代性。X射线检测系统在提高电缆生产效率和保证电缆产品的质量方面有极大实际价值，对于生产企业来说，该计量系统的使用大大降低了因检测或报废而造成的资源浪费，为企业创造了更大价值。

3 电缆绝缘电阻

绝缘电阻是加直流电压于电介质，经过一定时间极化过程之后，流过电介质的泄露电流对应的电阻。绝缘电阻的阻值会受材料、温度、湿度、污损等要素影响。对于电缆绝缘电阻的检测，YY21型电缆绝缘电阻测试仪在生产中有大量的应用。该仪器获得上海市计量局的计量仪器制造许可证，经过上海、郑州、昆明等几十家电缆厂的广泛使用，在生产中发挥了重大的作用。在测量电缆绝缘电阻时，通过“放电“按钮，可以将被测电缆短路，迅速放电，然后进行试样的更换。“充电”按钮下，被测试样接入电路，加速充电。在精度方面，通过使用屏蔽开关，将检流计和线路处于屏蔽状态，从而提高检测精度；当屏蔽开关处于关闭状态时，可检验屏蔽于线路的绝缘电阻。检流计的灵敏度极高，且有可靠的稳定性，在电缆绝缘电阻测量方面，有很好的利用，对整个生产的过程，提供了巨大的价值。

4 微波器件计量系统对电缆特性的测试

随着微波技术的进步，对计量测试的要求也越来越高。对微波器件的计量工作，是技术保障工作中的重要内容，有效地确定设备、器件的性能、技术参数，是对生产力的一大保证。

微波器件计量系统的总体布局如图3所示。系统主要由计算机、GPIB接口板、频率计、等效高度测试仪、功率计、功率传感器和微波信号源组成。

其中，等效高度测试仪可以对电缆长度进行测量。计量领域中，一般对时间频率的测量最为准确。将其他物理量的检测变成对时间的检测，往往能得到较高的准确度。长度测量电路实际为“长度—频率”转换器，即快速振荡器，测量此频率即可得到长度信息。该系统还使用微波信号源、功率传感器和功率计，采用功率比法，利用衰减量的定义对高频测试电缆衰减量和等效高度电缆箱衰减量进行计量。公式如下：

其中，A为衰减量，P0为被检对象插入前吸收的净功率；P1为被检对象插入后吸收的净功率。

微波器件计量系统对电缆长度、电缆衰减量和等效高度电缆箱衰减量进行的计量工作，这些应用在电缆生产过程中，可以对生产的电缆性能进行精确测量，从而满足要求特殊性能的需求，对我国的电缆生产及应用行业发挥着重大的作用并有着极大的现实意义。

5 结语

自1990年3月24号国家电线电缆质量监督检验测试中心以国家质检中心的名义正式开展工作以来，计量工作对电缆的生产工作便有着日益重要的作用。相应的，越来越多的计量检测仪表被使用于电缆的特性测量中，更精确、更细致，由粗到细，去粗取精的生产方式的优势日益彰显，这也让我国的电缆企业在生产过程中能够减少资源浪费，从而创造出更多的个人和社会价值。

参考文献

[1]刘玉明.提高电能计量准确性的方法研究[J].重庆大学学报，2002，201（2）：31.

[2]费明辉.粗电缆长度计量的一种新方法[J].计量技术，1997（12）：11-12.

[3]邹如健.YY21型电缆绝缘电阻测试仪简介[J].电线电缆，1986（6）：14.

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