CN110631485A - 一种电缆导体综合测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于电缆检测技术领域，公开了一种电缆导体综合测试仪，采用成像法及多电气参数的综合诊断，综合测量电缆导体有效截面积、长导体直流电阻，单位长度导体直流电阻、长电缆电容、单位长度电缆电容以及环境温度等参数；具体是通过采集电缆端面图像实现对电缆端面有效截面积的准确测量，较之传统的使用卡尺测量电缆“直径”的方法，测量精度得到大大提高，而且对被测电缆的形状、类型没有限制；通过电阻测量模块对电缆直流电阻进行测量，通过标称长度计算单位长度电阻、通过长导体的阻值与截取的参考导体的阻值比较计算得到电缆导体的实际长度；通过电容测量模块对电缆的电容进行测量，通过电缆电容与截取的参考电缆的电容计算得到电缆的实际长度。

Description

一种电缆导体综合测试仪

技术领域

本发明属于电缆检测技术领域，更具体地，涉及一种电缆导体综合测试仪。

背景技术

电缆保质保量投入工程对供电安全意义重大。各类建筑、铁路工程中若采用不合格线缆用于照明、空调等电路，会为工程埋下巨大的安全隐患。当前电缆行业市场规模达到万亿水平，但电缆产品质量却不容乐观，譬如部分电缆产品的电缆芯线“缩水瘦身”使其“两头粗中间细”、橡胶层厚而芯线细使电缆的导体截面积减小、合金电缆的导体比例不达标、导体密度不均、电缆长度小于其铭牌长度等。现有的通过测量电缆导体直流电阻计算单位长度电阻值进而推算出电缆长度的方法、或是采用直流电阻反推导体横截面积的方法，对电缆破坏较小，但容易漏检电缆长度与截面积等比例变化的不良品。

传统采用卡尺测量导体直径计算截面积的方法，由于电缆导体并非规则的圆形及多股绞合时存在缝隙等原因，误差较大；现有的譬如申请号为CN200910261930的专利文献所公开的双绞线电缆检测技术是在包括多根导线的电缆和磁场之间产生相对运动，检测响应该磁场而在导线中感应的电信号、感测因相对运动而在该电信号中产生的变化，通过该变化来检测电缆中的缺陷；这种检测方法更侧重于电缆内部芯线断裂或拼接的检测，对于电缆芯线截面积均匀度则无法检测。迫切需要一种准确的无损检测设备以适应工程现场对电缆导体的检测需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电缆导体综合测试仪，其目的在于为电缆导体参数检测、合规性判定提供准确的检测手段。

为实现本发明目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电缆导体综合测试仪，包括主控单元、成像模块、成像模块接口以及供电接口；

其中，成像模块通过成像模块接口与主控单元通信，成像模块用于对被测电缆导体的截面取图，由主控单元根据取得的图像计算得到电缆导体的截面积，根据该截面积获取电缆导体长度；供电接口用于接入外部电源为其他单元或模块供电。

优选的，上述电缆导体综合测试仪，还包括电容测量模块、电容测试接口；

该电容测试接口的一侧与电容测量模块相连，另一侧用作电缆导体综合测试仪的对外接口，用于接入被测件进行电容测量；电容测试模块与主控单元具有用于信号交互的连接关系。

优选的，上述电缆导体综合测试仪，还包括电阻测量模块、电阻测试接口；

该电阻测试接口的一侧与电阻测量模块相连，另一侧用作电缆导体综合测试仪的另一个对外接口，用于接入被测件进行电阻测量；电阻测试模块也与主控单元具有用于信号交互的连接关系。

优选的，上述电缆导体综合测试仪，其成像模块包括光学成像***、成像夹具；该光学成像***用于采集被测电缆截面的图像，而设置在光学成像***镜筒上的一组或多组成像夹具则用于固定被测件，使被测件的中轴线与光学成像***镜头的光轴平行。

优选的，上述电缆导体综合测试仪，其成像模块还包括定距挡板，定距挡板贴合被测电缆截面，使得被测件与光学成像***镜头之间的距离固定以获得高分辨率图像。

优选的，上述电缆导体综合测试仪，其成像模块还包括漫光板及光源；漫光板与光源设置在光学成像***镜头远离被测件的一侧，用于为被测件提供均匀照明光源，由此获得清晰、高分辨率的图像。

优选的，上述电缆导体综合测试仪，还包括与主控模块具有用于信号交互的连接关系的人机交互单元；主控单元将成像模块采集的被测件界面图像发送到人机交互单元进行显示；人机交互单元还用于接收输入的检测参数并发送到主控单元，并用于显示主控单元计算获得的电缆导体截面积、电缆导体长度。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提供的电缆导体综合测试仪，采用通过对电缆导体截面积取像，根据取像得到的图像来计算获得电缆导体有效截面积；通过并列的电容测量模块、电阻测量模块测量获得电缆电阻、电容；而主控单元根据预设的算法及测得的电阻、电容进一步通过运算获得电缆单位长度导体直流电阻、单位长度电缆电容等多组电缆导体参数检测、合规性判定所需的参数；通过成像来获取电缆导体截面积的手段较之传统的使用卡尺测量电缆“直径”的方法，电缆导体截面积测量准确度及精度得到极大提高，而且对被测电缆的形状、类型没有限制；另一方面，该综合测试仪将多参数检测手段集成于一体，一台设备即可满足工程现场电缆多参数检测的需求，而且实测结果表明，该电缆导体综合测试仪对电缆导体电容、电阻及电缆长度的测量精度均有很大提升。

附图说明

图1是本发明提供的电缆导体综合测试仪的原理示意图。

图2是本发明里的成像模块原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的电缆导体综合测试仪采用成像法及多电气参数的综合诊断，测量电缆导体有效截面积、长导体直流电阻，单位长度导体直流电阻、长电缆电容、单位长度电缆电容以及环境温度等参数。其截面积测试具体是通过采集电缆横截面的图像实现对电缆端面有效截面积的准确测量。通过电缆端面图像处理、运算得到电缆端面有效截面积的方法有多种，在本发明中是根据内置于主控单元的算法进行处理、运算；在一个具体的实施例中的算法，是基于电缆导体材料与电缆包覆层成像灰度之间的差异，计算电缆导体灰度所占像素点的个数I，根据电缆横截面的图像的成像参数计算电缆横截面的图像单个像素点的实际面积s，从而获得电缆导体横截总面积测量值S＝Is。

这种通过对电缆导体截面成像来获得电缆导体截面积测量值的方法较之传统的使用卡尺测量电缆“直径”的方法，规避了电缆导体芯线为不规则圆形及多股绞合时存在缝隙而引起的测量误差，截面积测量精度大大提高，而且对被测电缆的形状、类型没有限制。

本发明提供的电缆导体综合测试仪通过精密电阻测量模块对被测电缆的直流电阻进行测量，进而通过主控模块采用预置的算法根据标称长度计算单位长度电阻、通过长导体的阻值与截取的参考导体的阻值比较计算得到电缆导体长度的测量值。类似的，通过精密电容测量模块对被测电缆的电容进行测量，进而通过主控模块采用预置的算法通过长电缆的电容与截取的参考电缆的电容比较计算得到电缆导体长度的测量值。

参照图1，一个实施例提供的电缆导体综合测试仪，包括电阻测量模块，电容测量模块、主控单元、成像模块、成像模块接口、电阻测试接口、电容测试接口以及供电接口；

其中，电容测试接口的一侧用作综合测试仪的一个对外接口用于接入被测件进行电容测量，另一侧与电容测量模块相连；电阻测试接口的一侧用作综合测试仪的另一个对外接口用于接入被测件进行电阻测量，另一侧与电阻测量模块相连；电容测试模块、电阻测试模块均与主控单元具有电连接关系；成像模块通过成像模块接口跟主控单元通信，成像模块用于对被测电缆导体截面取图，由主控单元根据取得的图像计算得到电缆导体的截面积，根据该截面积获取电缆导体长度；供电接口用于接入外部电源为其他单元或模块供电。

参照图2，实施例里的成像模块包括光学成像***、成像夹具、定距挡板、漫光板以及作为光源的LED灯；光学成像***镜头模组为KS10A411，具体参数如下表1。镜筒内径为35mm，长度为60mm，设置在镜筒上的两组成像夹具用于固定被测件使被测件中轴线与镜头光轴平行，成像夹具可采用一组或多组，可根据待测电缆实际截面积测量需求选配不同的成像夹具；定距挡板贴合被测件截面，使得被测件与镜头之间的距离固定以获得高分辨率图像，漫光板及LED灯则为被测件提供均匀照明光源，由此获得清晰、高分辨率的图像。主控单元的处理器对单张图像处理时长不超过2s。

表1镜头光学参数

在具体实例中，成像模块光学成像***像素为1000万，感光元件类型为CMOS；模组尺寸为38mmX38mm(±1mm)；感光尺寸为1/2.3”；可调参数包括亮度、对比度、色调、饱和度、清晰度伽玛、白平衡、逆光对比、曝光值；分辨率可调范围包括：640×480、1024×768、1280×720、1280×960、1600×1200、1920×1080、2048×1536、2592×1944、3264×2448、3648×2736；对焦方式可调，手动对焦或固定焦距。

电阻测量模块的电阻测试范围宽为10mΩ～200kΩ七个测试档；测试速度可变：慢速2.5次/秒，快速10次/秒；具有清零功能。

电容测量模块的测量频率为10kHz、1kHz、120Hz、100Hz四种频率可选；测试信号电平为1.0V、0.3V、0.1V可选；量程方式为保持、自动可选；测量速度包括快速、慢速可选；具有短路清零、开路清零功能；等效方式包括串联、并联(PAr)可选；信号源内阻为30Ω、100Ω可选。

采用实施例提供的电缆导体综合测试仪测量电缆导体有效截面积的误差低于3％；电缆直流电阻测量的精度±0.05％+2字，并具有温度修正功能；根据电阻测量得到的导体长度的误差低于1％；电缆电容测量精度可达0.1％，根据电容测量导体长度的误差低于1％。

本发明提供的电缆导体综合测试仪，根据实际电缆测试需求引入图像识别技术并结合多电气参数测量，通过多种手段对电缆导体的截面积、单位长度电阻电阻及长度等参数进行测量，为用户进行电缆导体检测提供了更为有效准确的手段。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电缆导体综合测试仪，其特征在于，包括主控单元、成像模块、成像模块接口以及供电接口；

所述成像模块通过成像模块接口与主控单元通信，成像模块用于对被测电缆导体的截面取图，由主控单元根据取得的图像计算得到电缆导体的截面积，根据该截面积获取电缆导体长度；所述供电接口用于接入外部电源为所述主控单元和成像模块供电。

2.如权利要求1所述的电缆导体综合测试仪，其特征在于，还包括电容测量模块、电容测试接口；

所述电容测试接口的一侧与电容测量模块相连，另一侧用作电缆导体综合测试仪的对外接口，用于接入被测件进行电容测量；所述电容测试模块与主控单元具有用于信号交互的连接关系。

3.如权利要求1或2所述的电缆导体综合测试仪，其特征在于，还包括电阻测量模块、电阻测试接口；

该电阻测试接口的一侧与电阻测量模块相连，另一侧用作电缆导体综合测试仪的另一个对外接口，用于接入被测件进行电阻测量；电阻测试模块也与主控单元具有用于信号交互的连接关系。

4.如权利要求1或2所述的电缆导体综合测试仪，其特征在于，所述成像模块包括光学成像***、成像夹具；所述光学成像***用于采集被测电缆截面的图像，而设置在光学成像***镜筒上的一组或多组成像夹具则用于固定被测件以使被测件的中轴线与光学成像***镜头的光轴平行。

5.如权利要求4所述的电缆导体综合测试仪，其特征在于，所述成像模块还包括定距挡板，定距挡板贴合被测电缆截面，使得被测件与光学成像***镜头之间的距离固定以获得高分辨率图像。

6.如权利要求4或5所述的电缆导体综合测试仪，其特征在于，成像模块还包括漫光板及光源；漫光板与光源设置在光学成像***镜头远离被测件的一侧，用于为被测件提供均匀照明光源，由此获得清晰、高分辨率的图像。

7.如权利要求1或2所述的电缆导体综合测试仪，其特征在于，还包括与主控模块具有用于信号交互的连接关系的人机交互单元；主控单元将成像模块采集的被测件界面图像发送到人机交互单元进行显示；人机交互单元还用于接收输入的检测参数并发送到主控单元，并用于显示主控单元计算获得的电缆导体截面积、电缆导体长度。

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