CN1144057C - 测量电导线电容的装置 - Google Patents

Abstract

测量电导线的电容的装置具有一第一和一第二测量管，两者均被连接到一高频率的电压源上。第一测量管具有一常规的长度，而第二测量管则很短。借用于第一测量管，可以以常规的方式测量导线的电容。第二测量管可以测量电容的局部变化。

Description

测量电导线电容的装置

本发明涉及一种测量电导线电容的装置。

在制造包含有一导体和一绝缘护套或保护层的电导线时，制造者得知导线或电缆的电容是很重要的。因为众所周知，电容影响到导线的电阻。

GB2003613公开了一种测量导线电容的方法，其中提供一由导电材料制成的测量管，被测量的导线从该测量管中穿过。最好，测量管位于一冷却通道内，其内充满水。将高频率的测量电压施加到测量管上，而将导体接地。由此，电流在测量管和导体之间流动，电流的大小取决于绝缘材料的介电常数和其厚度。

EP0679863中使用上述的测量原理来测量绝缘套内的导线导体的偏心位移。为实现该目的，围绕导线的圆周布置三个弧形的电极块。这些电极块沿圆周间隔布置并且彼此相互电绝缘。每一个电极块或电极都通有高频率的测量电压。流入各个电极块的电流能够测量出电极块区域内的绝缘套的厚度。如果流入各个电极块的电流各不相同，则表明导体在导线的绝缘套中的布置不是同心布置。

当电导线尤其在高频率的电压例如2千兆赫下使用时，沿导线长度的电容的局部变化也是很重要的。这样的变化可能是由导线的不均匀结构引起的，或者也可能是由厚度的变化导致的。这样的变化会引起不良的电磁波反射。

本发明的目的是提供一种用于测量电导线电容的装置，该装置也可以测量出电容的局部变化。

在本发明的测量装置中，一第二测量管相对于一第一测量管同轴布置。第二测量管的长度大大小于第一测量管。第一测量管可包括多个单独的管部分。如果要得到精确的电容测量值，第一测量管必须具有一最小长度。该最小长度值例如可以是200mm。然而，这样的一长度值对于确定较小区域内的电容变化来说是不能令人满意的。因此，提供一第二测量管，该管的长度较小，为第一和第二测量管的总长度的10％至25％。由此可知，第二测量管的长度可以在20至50mm之间。采用适当的电容测量装置，可以测量出第一测量管和导体之间的电容及第二测量管和导体之间的电容。也可以是，就第一电容值而言，将第一和第二测量管合在一起，测量这些管与导体之间的电容值。

可以采用已知的方式通过测量电流或电压来确定电容值。例如可以将第一和第二测量管分别连接到单独的电流测量装置上，使用一合适的计量装置，测定出电流的变化，将它们表示成电容的变化。当变化达到临界值时，可以进行相应的指示。有时，必须除去导线的一部分。

另一种测量电容的方法是采用电桥电路，该方法中，测量一个已知电容器的电压降，该电容器与要测量的电容串联连接，并向该电路提供一已知大小的电压。

在通常的电容测量过程中，可以不使用第二测量管。而在另一种情形下，流入第一和第二测量管的电流增加时，就要使用第二测量管。在该情形下，电流测量装置可以测量出流入这两个测量管的总电流。增加了第二测量管的优势在于测量电容的装置的总长度不必大于常规的测量装置的长度。

可以理解，也可以提供两个或多于两个的测量管，为达到所需要的测量精确程度，这些测量管可以具有各不相同的长度。随着测量管长度的降低，各部位的测量精度增加，然而测量管长度的降低也会引起干扰效应的增加，会出现特短的第二测量管不能得到有用的测量效果的危险。

在本发明的一特定实施例中，第二测量管位于第一测量管的至少两个部分之间。这样的布置方式的好处在于影响第二测量管的干扰区域最小，以便可以精确地测量出电容的变化。

最好，第二测量管的直径与第一测量管的直径相同，并且这两个测量管最好由一相同的屏蔽管所包围。在屏蔽管和测量管之间提供一种固体材料的绝缘，测量管的两个部分相互连接，形成一整体。另外，第一屏蔽管可由一接地的第二屏蔽管所包围，与该装置的其它部分一同形成一整套装置。

下面参考附图更详细地描述本发明。

图1示出了本发明装置的一第一实施例。

图2简要示出了本发明装置的一第二实施例。

图3示出了一用于测量电容的电路。

在图1中，所示的导线10包括一导体12和一电绝缘材料的保护层或护套14，该导线延伸通过一冷却通道的水槽16，该冷却通道位于一未示出的导线生产厂内。一测量部件18位于该水槽16内。它包括一第一测量管20，其长度例如为200mm。与第一测量管具有相同直径的第二测量管22相对于第一测量管占据很小的空间，其长度例如为25mm。第一和第二测量管同轴布置。由导电材料制成的测量管20、22由与其相距一定径向距离的一屏蔽管24所包围，该屏蔽管24也是由导电材料制成。屏蔽管24的中间部分26在一定径向距离处包围测量管20、22，而其两端部28、30的直径较小，大体等于测量管20、22的直径。测量管20、22和屏蔽管24连接到高频率例如450千赫兹的测量电压U上。峰值电压为20伏特。提供了一第一电流测量装置34与测量管20、22相连。提供一第二电流测量装置36与第一测量管20相连。一第三电流测量装置38与第二测量管22相连。导体12接地，而且一第二屏蔽管40包围第一屏蔽管24，与其相距一定径向距离。绝缘层42、44分别位于测量管20、22的一侧和第一屏蔽管24的另一侧之间，图中没有详细指明，它可以包含有空气。在屏蔽管24和屏蔽管40之间存在一绝缘层46。该绝缘层与绝缘层42相类似。上述的部分相互连接，并形成了一均质的测量部件18。环形绝缘部分48位于绝缘层42、44之间及它们与绝缘体46之间。

当提供一测量电压时，一电流从测量管20、22流向导体12。该电流即为导线10的电容的测量结果。当将测量装置36、38的电流I1和I2加起来时，就得到了电容的测量值。电流测量装置34测量电流Is，也可以测量出电容的值。如果在导线10沿箭头50的方向向前移动的过程中，电容产生一时的变化，则测量装置38的电流I2改变，因而存在电容的各部位的变化。所测得的电流的变化则表示出了电容的变化，该电容变化对于在生产的导线中引起高的电磁波的反射可能是至关重要的。

图2简要地表示出测量管的布置。可以看出有两个管部分60、62，它们的总长度为200mm。它们彼此相互间隔。一短的测量管64例如20至50mm长位于第一管部分之间的空间内。管部分60至64被接上高频率的测量电压，如在描述图1时所述。在各个测量管部分60、62的供给线路中，连接有一电流测量装置，借助于该测量装置可以测量出电流I’1、I’2和I’3。这些电流的总和可被用于电容的测量。电流I’2的变化可以表示出电容的变化。

可以理解，在图2的布置中，可以选择与图1中所示的相同的结构。所以，没有示出屏蔽管。

图3中的电路示出了一个电容值已知的电容器C，该电容器C与电容器Cx相串连。电容器Cx由测量管部分例如部分20或部分22与导体12之间的部分形成。该电容是要被测量的。向该串联连接提供高频率的电压U，该电压值也是已知的。在电容器C和Cx之间的一点处测量电压Ux。而后，可以根据以下公式计算出所要测量的电容Cx。

$\mathrm{Cx}=\frac{(U-\mathrm{Ux})\·C}{\mathrm{Ux}}$

Claims (13)

1.一种测量包括有一内部导体和一绝缘保护层的电导线电容的装置，该装置包括至少一个第一测量管，该第一测量管由导电材料制成，能够与一高频率的测量电压源相连，上述第一测量管具有一最小长度，移动该导线通过所述第一测量管，至少一第二测量管与所述第一测量管同轴并沿轴向间隔开布置，其长度小于所述第一测量管的长度，并且也能够与所述电压源相连，一屏蔽管在与所述第一和第二测量管相距一定径向距离处围绕所述第一和第二测量管，并且也能够与所述电压源相连，在所述导线和所述测量管之间有水，第一电容测量装置测量所述第一测量管与所述导体之间的电容，而第二电容测量装置测量所述第二测量管与所述导体之间的电容。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于利用电桥测量电路来测量所述电容。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于一第一电流测量装置测量所述第一测量管与所述导体之间的电流，一第二电流测量装置测量所述第二测量管与所述导体之间的电流，一计量装置计量出所述第一和第二测量装置中的电流值，以便表示出电容值和电容的变化。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一和第二测量管具有相同的直径。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一和第二测量管由一共同的屏蔽管所包围。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一测量管包括两个部分，而所述第二测量管位于所述第一测量管的上述两个部分之间。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述第二测量管的长度介于所述第一和所述第二测量管的总长度的10％到25％之间。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于所述第一和所述第二测量管的总长度大约为200mm。

9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于所述第二测量管的长度介于20至50mm之间。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述屏蔽管中的部分延伸超过所述测量管，该部分的直径与所述测量管的直径大体相同。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述屏蔽管由一第二屏蔽管所包围，该第二屏蔽管与所述屏蔽管相隔一定径向距离，并被接地。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述测量管和所述屏蔽管形成一体，并由一绝缘层相互连接起来。

13.如权利要求1或3所述的装置，其特征在于所述第一电容测量装置测量上述第一和第二测量管与上述导体之间的电容。