一種多通道電纜測(cè)試儀系統(tǒng)

趙艾奇

摘要： 針對(duì)某武器系統(tǒng)電纜組件的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試需求，研制了多型多通道、便攜式電纜測(cè)試儀。小型化多通道電纜測(cè)試儀采用嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)，硬件電路模塊化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)多芯線電纜的內(nèi)阻檢測(cè)、絕緣檢測(cè)和配線檢測(cè)。

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(cè)；絕緣檢測(cè)；配線檢測(cè)；嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)

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

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）05-0121-02

0 引言

在國(guó)防軍工和部隊(duì)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(duì)電纜進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試，但這些工具僅僅試用于電纜芯數(shù)較少的情況，若對(duì)大量芯線進(jìn)行測(cè)試，會(huì)出現(xiàn)測(cè)試效率低、準(zhǔn)確性差等問題。針對(duì)此類問題，研制了一種小型、簡(jiǎn)便、通用的電纜自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大批量多芯線電纜的自動(dòng)測(cè)試。本文介紹的小型化多通道電纜測(cè)試儀，采用了高性能處理器，智能檢測(cè)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(cè)試儀內(nèi)配置擴(kuò)展存儲(chǔ)卡可存儲(chǔ)10000組檢測(cè)記錄，可檢索和回放歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)生成和導(dǎo)出電纜檢測(cè)報(bào)告。

1 主要技術(shù)指標(biāo)

內(nèi)阻檢測(cè)范圍：≤ 20Ω；內(nèi)阻檢測(cè)精度：<0.5%；內(nèi)阻檢測(cè)時(shí)間：<2分鐘；絕緣檢測(cè)范圍：≤500MΩ；絕緣檢測(cè)精度：<1%；絕緣檢測(cè)電壓：100VDC；絕緣檢測(cè)時(shí)間：≤10分鐘；主機(jī)尺寸：275mm×198mm×55mm；主機(jī)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(shí)；電池待機(jī)：8～10小時(shí)。

2 系統(tǒng)組成及功能

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

動(dòng)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(fù)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(cè)試裝置包括電源模塊、通訊模塊、中央處理器陣列、驅(qū)動(dòng)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(fù)責(zé)給中央處理器陣列供電，中央處理器陣列通過驅(qū)動(dòng)器陣列控制繼電器通斷，從而對(duì)電纜進(jìn)行測(cè)試。動(dòng)態(tài)獲取反饋裝置和主端測(cè)試裝置是通過串口進(jìn)行通訊的。

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

主要實(shí)現(xiàn)的功能有：

內(nèi)阻檢測(cè)：芯線導(dǎo)通內(nèi)阻檢測(cè)；絕緣檢測(cè)：芯線間絕緣電阻檢測(cè)；配線檢測(cè)：芯線裝配檢測(cè)；數(shù)據(jù)管理：歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)檢索、查看和刪除；數(shù)據(jù)回放：動(dòng)態(tài)回放電纜組件檢測(cè)過程和檢測(cè)數(shù)據(jù)；生成報(bào)告：根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)生成指定格式的檢測(cè)報(bào)告；SD卡轉(zhuǎn)儲(chǔ)：通過SD卡導(dǎo)出檢測(cè)報(bào)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(chǎng)景設(shè)置檢驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)；自校準(zhǔn)：通過校準(zhǔn)纜，儀器可以完成對(duì)自身的校準(zhǔn)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

電纜測(cè)試儀系統(tǒng)軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)的方案，完成系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)校準(zhǔn)、優(yōu)化測(cè)試算法生成、內(nèi)阻檢測(cè)、絕緣檢測(cè)、串行通訊、數(shù)據(jù)管理等功能，并實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)信息。其中軟件模塊包括用戶接口管理模塊、測(cè)試項(xiàng)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(shí)現(xiàn)各子菜單間的切換。②測(cè)試項(xiàng)目模塊。測(cè)試項(xiàng)目管理模塊完成電纜測(cè)試系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)校準(zhǔn)、被測(cè)回路的內(nèi)阻檢測(cè)和絕緣檢測(cè)、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(tái)完成，通過算法分析優(yōu)化測(cè)試信息，達(dá)到快速測(cè)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(cè)過的電纜的詳細(xì)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(shí)時(shí)直觀的顯示當(dāng)前所測(cè)芯線的信息、測(cè)試類型、已用測(cè)試時(shí)間和剩余時(shí)間等，有助于測(cè)試人員即時(shí)了解現(xiàn)狀。狀態(tài)顯示界面如圖4所示。

4 系統(tǒng)檢測(cè)方法

小型化多通道電纜測(cè)試儀動(dòng)態(tài)獲取反饋裝置的觸摸屏固定在底板上，增加了測(cè)試儀的便攜性，主端測(cè)試裝置采用多層板研制，正面放置電源模塊、CPU、驅(qū)動(dòng)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(dòng)器、繼電器等；從端測(cè)試裝置正面放置CPU、驅(qū)動(dòng)器、繼電器、無線通訊模塊等，背面放置電源模塊、驅(qū)動(dòng)器、繼電器、電纜轉(zhuǎn)接頭等。

該系統(tǒng)給出了一種電纜檢測(cè)的測(cè)試方法，具體步驟如下：①點(diǎn)擊觸摸屏設(shè)置待檢測(cè)的電纜，CPU對(duì)檢測(cè)任務(wù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配置，通過串口將測(cè)試任務(wù)傳給主端測(cè)試裝置。②主端測(cè)試裝置收到測(cè)試任務(wù)后，分析任務(wù)，如為內(nèi)阻檢測(cè)，通過串口模塊通知從端測(cè)試裝置開始進(jìn)行內(nèi)阻檢測(cè)，同時(shí)將任務(wù)分工給各個(gè)處理器，處理器通過驅(qū)動(dòng)器控制繼電器的通斷，完成對(duì)電纜的內(nèi)阻檢測(cè)；若為絕緣檢測(cè)，將任務(wù)分工給各個(gè)處理器，處理器通過驅(qū)動(dòng)器控制繼電器的通斷，完成對(duì)電纜的絕緣檢測(cè)。③從端測(cè)試裝置配合主端測(cè)試裝置共同完成對(duì)電纜的內(nèi)阻檢測(cè)，從端測(cè)試裝置收到內(nèi)阻檢測(cè)通知后，閉合相應(yīng)的繼電器，完成對(duì)電纜的內(nèi)阻測(cè)試。④測(cè)試完成后，主端測(cè)試裝置將測(cè)試結(jié)果通過串口上傳給動(dòng)態(tài)獲取反饋裝置中的處理器，處理器將測(cè)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(xiàng)信息：電源工作狀態(tài)和電纜測(cè)試信息。此外，動(dòng)態(tài)獲取反饋裝置還具有保存測(cè)試結(jié)果、打印輸出測(cè)試結(jié)果、回放測(cè)試結(jié)果等功能。

圖5為電纜測(cè)試系統(tǒng)整體測(cè)試流程圖。

5 總結(jié)

該電纜測(cè)試儀采用了嵌入式技術(shù)，便于攜帶，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用液晶屏顯示，人機(jī)對(duì)話界面友好，操作簡(jiǎn)便，能實(shí)時(shí)的顯示檢測(cè)結(jié)果且生成測(cè)試報(bào)告。通過試用證明，該測(cè)試儀能夠滿足對(duì)武器裝備配套電纜的日常維護(hù)測(cè)試需求，是一種小型、快捷、方便且實(shí)用的電纜測(cè)試設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇建軍，鄭永豐，于功敬，楊廣志.便攜式電纜測(cè)試儀的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2006，14（11）：1585-1588.

[2]高玉永，李正優(yōu)，徐振輝.某導(dǎo)彈電纜網(wǎng)絕緣電阻測(cè)試儀[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2006，14（6）：816-817.

[3]徐丙垠，李勝祥，陳宗軍.電力電纜故障探測(cè)技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999：197-201.

[4]劉明生.電力電纜故障的側(cè)尋[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000：253-257.

[5]張立科，Visual C++ 串口通訊工程開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航[M].北京：人民郵電出版社 ，2003：62-65.endprint