新型便攜式線纜導(dǎo)通檢測(cè)儀

王菲

（航空工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè) （集團(tuán)）有限責(zé)任公司，西安，710089）

文 摘：便攜式線纜導(dǎo)通檢測(cè)儀具有小型、便攜、簡(jiǎn)易的特點(diǎn)，可適應(yīng)實(shí)際電纜導(dǎo)通絕緣測(cè)試中出現(xiàn)的各種情況和現(xiàn)實(shí)因素。文章對(duì)一種新型便攜式線纜導(dǎo)通檢測(cè)儀的技術(shù)方案以及具體設(shè)計(jì)和實(shí)施方案作了分析與介紹。

在航空航天領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用各種不同性能、不同規(guī)模的電纜。電纜是各種設(shè)備進(jìn)行信號(hào)傳輸或能量傳遞的重要載體，裝備和系統(tǒng)設(shè)備之間的電源、信號(hào)、控制、通信傳輸全部都是通過電纜完成的，電纜連接的可靠性和穩(wěn)定性直接影響到飛行器的自身性能、使用壽命和運(yùn)行安全。為了保證線束安全可靠，必須對(duì)線束進(jìn)行導(dǎo)通絕緣檢測(cè)。

目前，對(duì)于線纜的導(dǎo)通絕緣檢測(cè)，主要采用人工方法，即利用萬用表、兆歐表、電鈴等傳統(tǒng)工具對(duì)電纜進(jìn)行逐根、逐點(diǎn)檢測(cè)。萬用表在使用上既要觀察表中數(shù)字顯示，又要看導(dǎo)線號(hào)，不但分散注意力，也影響了工作效率；電鈴訊號(hào)聲音太大，若幾組導(dǎo)通絕緣檢測(cè)同時(shí)進(jìn)行，各個(gè)導(dǎo)通組的電鈴聲音會(huì)互相干擾，給操作人員造成很大影響，導(dǎo)致結(jié)果準(zhǔn)確性差。另外，電纜線路導(dǎo)通絕緣時(shí)，因測(cè)試線冗長(zhǎng)繁亂，拉線操作時(shí)極為不便；且電纜導(dǎo)通絕緣檢測(cè)時(shí)，常用的工具通常自帶測(cè)試線不夠長(zhǎng)，探針也太粗，不能插入到需檢測(cè)的插孔中，施工人員常需要自己另行加長(zhǎng)測(cè)試線及制作合適的探針進(jìn)行測(cè)試。這些檢測(cè)方法，工作量大、測(cè)試速度慢，且容易發(fā)生操作與誤判斷，工作效率低、測(cè)試人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，不僅影響了測(cè)試結(jié)果的正確性和可靠性，還拖延了施工進(jìn)度，影響產(chǎn)品的交付。

為了適應(yīng)實(shí)際電纜導(dǎo)通絕緣測(cè)試中出現(xiàn)的各種情況和現(xiàn)實(shí)因素，研制一種小型、便攜、簡(jiǎn)易的線纜導(dǎo)通檢測(cè)儀是及時(shí)且必要的。這種測(cè)試儀不僅能夠提供系統(tǒng)設(shè)備或者設(shè)備電纜導(dǎo)通絕緣測(cè)試使用，操作起來簡(jiǎn)便，并且實(shí)用性強(qiáng)，還需要能夠滿足減少檢測(cè)人員的工作量和工作強(qiáng)度的要求，以達(dá)到提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性、縮短施工周期、有效節(jié)省時(shí)間、節(jié)約成本的效果。這種測(cè)試儀可應(yīng)用于航空、航天、兵器、能源電力通訊等領(lǐng)域，也可在部隊(duì)和國(guó)防軍工產(chǎn)品研制生產(chǎn)、檢驗(yàn)、維護(hù)中使用。

1 新型電纜線路導(dǎo)通檢測(cè)儀技術(shù)方案

發(fā)明新型電纜線路導(dǎo)通檢測(cè)儀的目的在于克服電纜線路導(dǎo)通時(shí)，因?qū)ň€冗長(zhǎng)繁亂而導(dǎo)致的拉線操作的不便。且電纜導(dǎo)通測(cè)試時(shí)，常用的工具三用表自帶線導(dǎo)線不夠長(zhǎng)，探針也太粗，不能插入到需檢測(cè)的插孔中，施工人員常需要自己另行制作合適的探針進(jìn)行測(cè)試。新型導(dǎo)通檢測(cè)儀主要是包括以下幾點(diǎn)需要解決。

a）檢測(cè)儀外形的選擇，既要滿足盤線的容量，還要考慮到盒體本身的大小問題，盒體的大小直接影響到檢測(cè)儀的便攜性。

b）探針很細(xì)、很尖，在不使用時(shí)，探針容易因?yàn)榕鲇|到硬物產(chǎn)生彎曲變形，而且尖銳部分還容易使操作人員受傷。應(yīng)謹(jǐn)慎考慮如何處理探針問題。

c）測(cè)試線的選用，不僅關(guān)系到檢測(cè)儀的使用壽命、檢測(cè)時(shí)候的便利性，還影響到檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)方式和檢測(cè)儀盒體厚度的設(shè)計(jì)。應(yīng)謹(jǐn)慎考慮如何選擇合適的測(cè)試線。

技術(shù)方案如下：

?對(duì)電纜或?qū)Ь€進(jìn)行通斷測(cè)試，導(dǎo)線電阻不大于10歐姆視為導(dǎo)通，反之則視為斷開；

?導(dǎo)線的通或斷采用聲音和指示燈同時(shí)提示；

?在導(dǎo)線測(cè)試距離范圍內(nèi)，通過對(duì)講切換按鈕可實(shí)現(xiàn)對(duì)講功能；

?具備照明功能，照明采用射燈的方式，射燈照射區(qū)可覆蓋所有插針/插孔；

?配備滿足用戶測(cè)試所需的插針和插孔；

?配備收線裝置。

2 新型電纜線路導(dǎo)通檢測(cè)儀具體設(shè)計(jì)和實(shí)施方案

線纜導(dǎo)通測(cè)試儀總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 線纜導(dǎo)通檢測(cè)儀總體設(shè)計(jì)框圖

2.1 線纜導(dǎo)通檢測(cè)儀的外型設(shè)計(jì)

檢測(cè)儀外型盒體將方形和圓形相結(jié)合，圓形的為線盤，而一側(cè)為方形的結(jié)構(gòu)。兩面為線器，上、下兩端分別各自都可出線，盤線器中間為控制盒。檢測(cè)儀外型如圖2所示。

圖2 線纜導(dǎo)通檢測(cè)儀外形圖

2.2 線纜導(dǎo)通檢測(cè)儀的功能設(shè)計(jì)

盒體 （圖2（1））設(shè)計(jì)采用卷線形式，分成兩個(gè)線盤，分別出線和收線；測(cè)試線在測(cè)試出現(xiàn)時(shí)采用鎖線裝置 （圖2（2））將其固定，以防止測(cè)試線在檢測(cè)過程中通過出線口 （圖2（3））抽回盒內(nèi)，并且避免了測(cè)試線在施工人員操作時(shí)因迅速抽回可能將手部劃傷的現(xiàn)象；盒子左右兩個(gè)部分的測(cè)試線端頭處均由接插件與兩根測(cè)試表筆進(jìn)行連接，測(cè)試表筆分別固定在控制盒的兩側(cè)（圖 2 （4））。

檢測(cè)儀的中間控制盒部分作為功能顯示，上面有檢測(cè)儀的總開關(guān) （圖2（6）），背景帶光的顯示屏 （圖2（7））用來直觀顯示檢測(cè)儀的各種工作狀態(tài)。檢測(cè)儀電源部分也在控制盒內(nèi)，電源采用鋰電池方式供電，充電方便，節(jié)省空間。電源通過開關(guān)來控制，通過電源指示燈 （圖2（8））來顯示。

檢測(cè)儀的表筆 （圖2（5））設(shè)計(jì)為研制的核心，初步設(shè)計(jì)成類似于筆的樣式，表筆的設(shè)計(jì)如圖3所示。其中，探針 （圖3（9））為筆尖，探針的規(guī)格和材質(zhì)選用要考慮到測(cè)試時(shí)候被測(cè)試的電連接器的插孔大小；探針適配器 （圖3（10））設(shè)計(jì)為可拆卸形式，用來連接電路板與探針，方便更換探針型號(hào)；筆的頭部連接探針的部位需要添加射燈，所選光束要求束寬較窄，聚光性較強(qiáng)且亮度較高，射燈的開關(guān)采用按鈕式開關(guān) （圖3（11））；筆的中部裝有一個(gè)蜂鳴器 （圖 3（12））和發(fā)光二極管 （圖3（13）），用來作為導(dǎo)通的信號(hào)指示；筆的尾部增加接聽功能，安裝有一個(gè)話筒按鈕 （圖3 （14））和揚(yáng)聲器聽筒 （圖 3 （15）），方便施工人員在電纜檢測(cè)時(shí)實(shí)現(xiàn)及時(shí)語(yǔ)音通話的功能；表筆連接器 （圖3（16））采用配對(duì)的RCA鍍金信號(hào)插頭，具有較低的接觸電阻，插拔方便。

圖3 表筆的外型設(shè)計(jì)圖

2.3 硬件設(shè)計(jì)和組成

線纜導(dǎo)通檢測(cè)儀用于輔助維修人員對(duì)線路進(jìn)行檢查，具有線纜通斷檢查功能、線纜阻值顯示功能。主要由主箱體 （開關(guān)、收納）、顯示器、測(cè)量電路板、電源、表筆連接器組成。整機(jī)重量控制在2kg以內(nèi)，方便攜帶。

2.3.1 主箱體

主箱體用于收納表筆及線纜，安裝電源、測(cè)控電路、LCD顯示。采用鋁合金設(shè)計(jì)制造，并添加橡膠保護(hù)套，既牢固又輕便。內(nèi)部采用分艙設(shè)計(jì)，一個(gè)艙室專門用于收納表筆及線纜，此艙室設(shè)計(jì)成可方便打開的形式；另一個(gè)艙室放置電源、測(cè)控電路，此艙室常閉，只在主機(jī)維修時(shí)打開。機(jī)箱選用2U工業(yè)儀表鋁型材殼體，表面拉絲氧化，尺寸為約 250mm×230mm×89mm。主機(jī)外套為橡膠套，能夠良好的保護(hù)箱體。

2.3.2 顯示器

顯示器采用3.5英寸彩色觸控液晶顯示器，Android風(fēng)格界面設(shè)計(jì)，通過按鈕選擇實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，包括：①顯示當(dāng)前測(cè)量線纜的阻值；②顯示時(shí)間設(shè)置界面，可以設(shè)置當(dāng)前時(shí)間并保存；③顯示歷史測(cè)量值，可以顯示保存的測(cè)量值，并可執(zhí)行刪除操作，配合上位機(jī)軟件 （KC-NAM SoftwareToolkitforWindows）可以將當(dāng)前選中值上傳到計(jì)算機(jī)，并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

2.3.3 測(cè)量電路板

測(cè)量電路板以STM32高性能微控制器為核心，擴(kuò)展RS232串行接口和LCD液晶顯示器接口，并通過高精度A/D轉(zhuǎn)換器測(cè)量線纜電阻，通過軟件濾波和標(biāo)校，獲得精確的線纜電阻值。通過內(nèi)建的EEPROM （電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器），可以保存多達(dá)32次測(cè)量值。

通過串行接口，配合上位機(jī)軟件 （KC-NAM SoftwareToolkitforWindows），可以將保存的線纜測(cè)量阻值導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)歷史測(cè)量數(shù)據(jù)的保存，方便以后檢索查看。

2.3.4 電源

采用電源供電，電池選用2節(jié)原裝進(jìn)口松下（三洋）18650工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋰電源，帶保護(hù)電路，單節(jié)輸出電壓3.7V，容量為3400mAh。電池采用可拆卸設(shè)計(jì)，電量不足時(shí)可以拿下充電，換上配用電池即可。

2.3.5 表筆

表筆組成：外殼、通話機(jī)芯、照明LED及開關(guān)、蜂鳴器及指示燈、測(cè)試針及電纜、表筆連接器。采用獨(dú)立供電，避免線長(zhǎng)影響通話器等使用。不使用時(shí)，表筆可以放置在主機(jī)箱收納箱中進(jìn)行保護(hù)。

“外殼”，外殼為專用模具設(shè)計(jì)制造，既保證信號(hào)不被屏蔽，又保證表筆輕便耐用。

“通話機(jī)芯”，采用Motorola機(jī)芯，具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)芯能夠保證通話距離，無干擾時(shí)在開闊地面不小于1km，樓層之間通話距離不小于20m；待機(jī)時(shí)間不小于24h，通話時(shí)間不小于2h；單通形式，即按下通話按鈕可發(fā)送通話，松開時(shí)只能接收。

“照明LED及開關(guān)”，選用高亮白光LED照明，直徑約3mm，具有亮度高、功能低的優(yōu)點(diǎn)。開關(guān)選用小型按鈕開關(guān)。

“蜂鳴器及指示燈”，聲音提示采用小型蜂鳴器實(shí)現(xiàn)；指示燈采用綠色LED指示燈。當(dāng)導(dǎo)通時(shí)蜂鳴器發(fā)聲，LED指示燈亮；否則蜂鳴器不發(fā)聲，LED燈不亮。

“測(cè)試針及電纜”，選用優(yōu)質(zhì)測(cè)試針，電纜選用高品質(zhì)RVSP多股銅絲聚氯乙烯絕緣保護(hù)套銅網(wǎng)鋁箔雙屏蔽雙絞軟電線，具有較低的電阻，良好的抗干擾能力，可靠耐用。

“表筆的連接”，采用配對(duì)的RCA鍍金信號(hào)插頭，具有較低的接觸電阻，堅(jiān)固耐用。插拔方便，力度適中，過度用力拉扯時(shí)能夠脫開，既保證連接可靠，又避免過度拉伸導(dǎo)致表筆線拉斷。

3 結(jié)論

新型線纜導(dǎo)通測(cè)試儀具有：測(cè)試速度快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、體積小、重量輕、便攜、價(jià)格低、操作容易，且不需要接入電源，可應(yīng)用于各種無源測(cè)試場(chǎng)合等特點(diǎn)。該儀器還克服了傳統(tǒng)導(dǎo)通檢測(cè)時(shí)空間光線不足，導(dǎo)通線冗長(zhǎng)繁亂，導(dǎo)通操作時(shí)相互干擾等現(xiàn)實(shí)因素和情況，能夠滿足對(duì)電纜的日常維護(hù)測(cè)試需求，是一種小型、快捷、方便、實(shí)用的電纜檢測(cè)設(shè)備。同時(shí)，該儀器能夠?qū)Ω鞣N型號(hào)設(shè)備和電纜進(jìn)行導(dǎo)通電阻，絕緣電阻等電氣性能參數(shù)的測(cè)量，及時(shí)快速地測(cè)試電纜存在的故障，縮短導(dǎo)通測(cè)試時(shí)間，提升了電纜導(dǎo)通絕緣測(cè)試的效率，并方便攜帶。