电缆测试仪（精选10篇）
电缆测试仪 篇1
0、引言
计算机和工业控制领域必然要用到各种各样的电缆, 有些用来连接电源, 有些用来连接电信号, 有些用来延长接口位置以方便连接设备, 所有这些电缆在使用过程中必然存在自然老化或者认为损坏等问题, 要发现电缆的问题必须要有一定的测试手段[1]。现有的普通电缆测试仪大多都是针对单一的电缆, 适用面不够广泛, 当用户测试多种电缆时必须携带多个设备, 这为检测带来了许多不便, 需要设计一种可以测试多种电缆的仪器。
在日常生活中常用的电缆有USB线、网线、串口线、VGA视频线、HDMI多媒体线, 本文设计的多种接口电缆测试仪可以实现对以上5种电缆线的检测功能。
1、电缆测试仪测试原理
本文设计的电缆测试仪具有对多种常用接口电缆的检测功能, 如USB接口、VGA接口、HDMI接口等。它可以实现对线路周期可变的逐根校对, 能检测出线路的短路、断路、交叉接错故障。测试原理图如下图所示。
发送端和接收端由个数相同的发光二极管并联构成, 电源给发送端的二极管供电, 接收端直接与单片机相连。用户可以通过旋转开关选择要测试的接口电缆类型, 并且能根据需要选择指示灯的点亮时间 (1s或0.5s) , 最终由发送端和接收端的发光二极管的点亮状态判断被测电缆的故障状态。当检测电缆发生短路时, 不应亮的指示灯亮;当检测电缆发送断路时, 相应的线路指示灯不亮;当检测电缆接错时, 应该亮的指示灯不亮, 接错线的灯亮;当检测电缆无故障时, 发送端与接收端的指示灯会以流水方式点亮。
2、电缆测试仪的硬件设计
由于引入单片机软件编程控制, 硬件电路得到简化, 本系统主要由STC89C52单片机、稳压电源、发光二极管单元组成, 硬件电路简单可靠。
MCU:8位单片机STC89C52支持在线编程, 内部集成了:8K字节Flash、512字节RAM、4个并行I/O口、3个16位定时/计数器、1个通用异步串行口[2]。它有6个中断向量和2个优先级的中断系统, 具有抗干扰能力强、速度快、功耗低、价格便宜等特点[3], 完全符合电缆测试仪的设计要求。
电源给发送端指示灯的正极相连, 接收端指示灯的负极与单片机的I/O口相连, 5档旋转开关和按钮分别连接P3口的低6位, 单片机通过读取P3口的值来决定测试电缆的类型以及指示灯的点亮频率。因为P0内部没有上拉电阻, 不能正常地输出高/低电平, 因此需要外接10K的上拉电阻。USB、RJ45 (网线接口) 、DB9、HDMI分别采用4芯、8芯、9芯、15芯、19芯电缆, 所以本设计的发送端与接收端各需要19个发光二极管, 相应的每组二极管对应了一根芯线。单片机与指示灯连接电路图如图2所示。
稳压电源:可充电的锂电池经三端稳压器LM7805给系统提供稳定的5V电压, LM7805内含过流、过热和过载保护电路[4], 它的应用电路简单可靠, 不仅输入电压范围广 (7～35V) , 而且可以使用外接元件调节输出的电压。为了增强系统的稳压和抗电磁干扰能力, 输入与输出端都需要并联两个电容, 输入的作用是消除高频噪声, 防止电路产生自激振荡;输出电容的作用是降低输出端的高低频噪声干扰, 以达到更好的稳压效果[5]。二极管D0是输出保护二极管, 可以保护稳压器的输出级。系统的稳压电路图如图3所示。
3、软件设计
由于C语言简单易懂, 可移植性好, 系统采用C语言编程。为了使指示灯点亮时间更准确, 在软件设计中使用了定时器。主程序对系统进行初始化, 系统初始化主要是对定时器0初始化, 因为定时时间有限, 定时时间设为50ms, 然后只需要等待定时中断即可, 大部分的工作都在定时中断函数中完成, 它的流程如图4所示。
因为当I/O口输出低电平时, 对应的指示灯才会亮, 在主程序中定义一个long类型的变量LData和一个计数变量Num, 它们的初始值分别为fffffffeH和0, 每进一次中断, Num自增一次, Num=20时LData左移1位, 测试电缆的芯数决定了LData的最小值, 当LData小于最小值时, 令LData=fffffffeH。然后把LData的低24位分别赋给P0、P1、P2口。最后根据P3.5的状态设定定时器的定时时间, 这样就实现了指示灯点亮1s或0.5s的功能。程序如此反复运行, 只要被测试的电缆是完好的, 就会最终实现多个发光二极管循环点亮的功能。
4、实验结果验证
本文设计的电缆测试仪已经做出了实物, 为了检验其实用性, 分别对USB线、网线、DB9串口线、VGA接口线、HDMI接口线做了测试。以VGA线为例, 测试仪开始工作后, 通过旋转开关和按钮选择电缆类型和指示灯频率, 测试过程中有以下几种情况:
(1) 若电缆没有故障, 指示灯从1到15逐个闪亮, 闪亮频率根据按钮的状态改变。
(2) 若电缆两端的线序不正确时, 接收端的指示灯仍然从1到15逐个闪亮, 但是发送端会按照与接收端连通的线序逐个闪亮。
(3) 导线断路时, 发送端和接收端对应的指示灯都不亮, 其它的指示灯按正常顺序逐个闪亮。
(4) 导线短路时, 接收端仍然从1到15逐个闪亮, 但发送端的指示灯短路线所对应的指示灯被同时点亮, 其它的指示灯仍按正常的顺序逐个闪亮。
实验结果验证本文设计的电缆测试仪可以实现对多种接口电缆的测试功能, 用户可以直观的检测出电缆的状态, 它完全符合设计要求。
5、结语
采用STC89C52单片机设计的多路电缆测试仪, 实现了对多种常用接口电缆的检测功能。本设计由于引入软件编程, 硬件电路简单可靠, 所以测试仪体积小、携带方便、经济实用, 可以满足用户对计算机等工业现场常用电缆的日常维修、测试需求, 能准确及时地检测出电缆故障, 大大节省了维修时间。
摘要：为了实现对日常生活中的常用电缆线故障状态的测试功能, 设计了一种针对于多种接口的电缆测试仪。本文分析了该测试仪的工作原理, 完成了以STC89C52单片机为核心的硬件电路设计和基于C语言的软件编程。该测试仪能够检测多种电缆线的短路、断路、接错故障, 实验结果表明本设计简单可靠, 成本低廉。
关键词：多种接口,电缆测试仪,STC89C52,单片机
参考文献
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[5]童诗白, 华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2006, 554-555.
电缆测试仪 篇2
介绍了电缆式地层测试器的基本功能,通过准噶尔盆地和塔里木盆地的地质应用实例对其在油气田勘探阶段的使用情况作了详细叙述,如在探井中测量地层压力、进行储层渗透性评价、井下取样和现场组份评价.将电缆式地层测试器的`测量结果与传统钻杆测试技术测量的结果作对比,分析其测量结果产生差异的原因和电缆式地层测试器使用中应注意的问题.由于地质条件和测试目的不同,可根据实际情况选择使用电缆式地层测试器或钻杆测试技术.指出在国内不少油田,电缆式地层测试器还未能发挥其优势.最后给出了现场使用中的几点具体经验.
作 者：张向东 叶运清 王朝辉 王晓云 ZHANG Xiang-dong YE Yun-qing WANG Zhao-hui WANG Xiao-yun 作者单位：张向东,王朝辉,王晓云,ZHANG Xiang-dong,WANG Zhao-hui,WANG Xiao-yun(塔里木油田公司勘探事业部,新疆,库尔勒,841000)
叶运清,YE Yun-qing(新疆油田公司勘探处,新疆,克拉玛依,834100)
电缆测试仪 篇3
【摘要】随着社会经济与人民生活水平的不断发展，电力电缆运行环境也随之变得复杂多变，类型众多。由于电缆自身材质、运行环境和外界因素的影响，电力电缆故障测试已经成为电气设备故障检修中的一项重要工作。因此，要想确保供电畅通与供电系统运行的高效性，就要深入了解电力电缆发生故障的原因。在电力电缆在运行的过程中，加强对电力电缆故障的检测。本文对10千伏电力电缆测试结果的因素分析，探索电力电缆故障测试新技术。
【关键词】10千伏；电力；电缆；测试
随着人们生活和工作对电力供电系统的依赖性增大，供电安全起着重要的作用。在供电系统中，电力电缆作为电力系统的组成部分，支持整个供电系统运行的基础。10千伏电力电缆测试结果发现，发生故障的原因可以多种多样。确保电力电缆运行的稳定性和安全性，避免各种原因产生的不同类型的故障。通过对测试数据和技术参数的对比分析，得到电缆测试项目及影响电缆测试因素。
一.10千伏电力电缆测试电缆故障原因
电缆线路的改造、大修、新建竣工以及一年一度的预防性试验时，一般要先进行绝缘电阻的测试。判断电缆线路绝缘体好坏，日常检测和故障处理。在所有电力电缆故障中，电力电缆在交接试验、预防性试验或耐压试验前由于电缆损伤没有被及时发现，运行时间长久之后就会对电力电缆的正常运行造成影响。10千伏电力电缆测试电缆故障通常情况下，主要分为断路和短路故障两种。当前为了能够对电力电缆故障进行详尽区分，主要可以分为以下几个方面：
（1）机械损伤引起的电力电缆故障比例最大，有时候可能使得测试结果很大的误差。产生的原因有直接受到震动或者是冲击性负荷的外力损坏、安装时的损坏（导致电缆的绝缘包皮出现损伤）和自然力造成的损坏，对电力电缆运行的稳定性和安全性具有较为重要的影响。对于较短的电缆，有时甚至造成错误判断。避免防水设计不合理，材料选择不当，机械强度不符合要求等设计原因造成电力电缆故障。
（2）绝缘受潮主要是中间接头和终端结构密封不良或安装不合理造成，给判断电缆绝缘体内是否存在缺陷带来较大困难。由于电力电缆是大电容电力设备，对于一些特殊环境中的电力电缆，电缆绝缘电阻的测量值一般只作为判断电缆绝缘状况的参考。因为其在运行过程中容易受到外界环境因素的影响，影响电缆绝缘电阻测量。电力电缆绝缘老化速度加快，影响电缆绝缘电阻测量。出现绝缘开裂、穿孔以及绝缘性能下降等故障，影响电缆绝缘电阻测量。
（3）在电力电缆运行过程中，过电压主要由电缆内部过电压和雷击过电压造成。由于受到外部大气或者是内部过压因素影响，大部分电压将加在与缺陷相联的未损坏部分上。导致绝缘击穿，测试结果受影响。在实际的管理工作中，设计和安装的原因也是不可避免。应严格地按技术规范、测试标准进行试验，按照规范施工。判别电缆运行状况、绝缘程度的优劣，避免在潮湿的气候条件下制作接头。
（4）由于电力电缆运行时间长，所以绝缘电阻的测量对于检查电缆绝缘受潮、脏污或存在局部缺陷是非常灵敏的。部分电力电缆运行线路比较隐蔽，不作为鉴定电缆是否能够继续运行的主要依据。在电力电缆实际运行过程中，阴雨潮湿天气或电缆头本身脏污、受潮对电缆绝缘电阻有较大的影响。为了能有效提升电力电缆测试工作效率减少电缆故障，要预先在阴雨天气或下雨后故障处理时对电力电缆进行摇测绝缘电阻、直流耐压试验以及泄漏电流的等测试。
二.10千伏电力电缆测试结果的因素分析
在利用一般电缆故障测试设备对电力电缆故障进行测试过程中，只凭绝缘电阻的测试是无法判定电缆好坏的。通过人工来完成接线和查线，对发现绝缘介质中的局部缺陷比较有利。与一般测试设备相比，直流耐压试验是检测电力电缆耐压强度的通用方法。安装一系列自动化控制设备，当电缆中有局部缺陷绝缘下降时能够及时发现。
（1）直流耐压试验安全性比较高，不影响测试效率。在直流电压作用下电缆绝缘中的电压按绝缘电阻分布，不在需要人工进行接线和放电。直流耐压试验对交联聚乙烯绝缘电缆则有可能产生副作用，在测试过程中施加在电力电缆上的冲击电压需要通过改变球间隙的方式来改变其大小。导致加速绝缘老化、电缆的使用寿命缩短，无法对冲击高压的幅值进行准确控制。
（2）在测试过程中，电缆直流耐压试验的局限性还无法对放电时间间隔进行调整。交联聚乙烯绝缘由于制造工艺因素绝缘电阻率分布是不均匀的，所有放电都需要通过人工操作来完成。由于空间电荷的作用电场分布的不同，安全性较低。在直流电压下导致击穿特征的不一致，无法提升结果处理的准确性。直流耐压试验会在交联聚乙烯材料中产生累积效应，无法对故障信息进行详细记录。
（3）在放电过程中，有时候会在不太高的直流电压下损伤电缆的绝缘。新型电力电缆测试设备放电间隙被触头所取代，接线和所用的设备完全相同。其在测试的过程中不仅能够对附加到电缆上的冲击电压的大小进行调整，也是检测高压电缆缺陷的有效手段。对放电时间进行调整，对反映电缆绝缘介质整体受潮与整体劣化比较有效。对诊断数据、信息以及故障的判断都是通过计算机信息系统来实现，一般和耐压试验同时进行，对故障的定点和距离测试结果更为准确。
三.提高10千伏电力电缆测试结果准确性的途径
低压脉冲行波法低压脉冲行波法是新测试法中应用的较为广泛的一种，需科学的进行预防性试验。对电力电缆断线、低阻和短路故障等进行精准测试，测量绝缘电阻和直流耐压。在测试过程中，如电缆受潮、外层损坏就会击穿。通常情况下，铁路10kV电力电缆的预防性试验主要是试验，主要分为交流法、高压冲击法以及大容量高压直流法三种。
（1）通常将运行中的电缆停运后加入35kV左右电压试验，在传统电力电缆故障测试中应用较为广泛。测量故障点、修复后用同样的办法再次进行试验，应用该方法对电力电缆故障进行测试定点。这种预防性过程有很大的弊病，虽然简单，但是测试效果并不是很理想。电缆耐压击穿后故障查找停电时间长，产生一低压反向脉冲。提升电力电缆的测试速度，是提高电缆试验分析准确程度的重要因数。在实际测试工作中，由于本身电容值大，极少应用该技术对电力电缆故障进行测试。
（2）多采用发电监听的方式对故障进行定位，然后直到正常后投人运行。当发生故障点碳化现象，将会影响正常的运输生产秩序。避免由于阻抗不符造成脉冲遇到故障，应该科学的进行预防性试验。当反向脉冲被测试仪器检测到之后将时间差记录下来，如果测试时间太短则测试结果误差将会很大。通过时间差计算出故障点的距离，分析电缆长度及测试时间的影响。由于操作简单，对于较长大电缆，也能够大幅度提升电力电缆测试工作效率。用兆欧表摇测时需要较长的时间给电容充电，采用自动化技术替代一般设备中的人工测试。
（3）测试时间一定不能低于规程中规定的测试时间，在提高了测试安全性的基础上，创造电缆运行和测试的良好环境。新型测试设备在地下水位较高的地区及多雨地区不宜采用直埋方式，避免出现故障点碳化。防止电缆长期受潮水份侵入内部，避免出现故障阻值反而增高的现象。在敷设电缆时把好施工质量关，长时间的高压也可能对电缆完好部分的绝缘造成潜在的破坏。尽量避免外护套破损与强化热缩接头的工艺质量，通过高精度电桥得到对电力电缆故障发生点的距离进行较为精确的估算。保证电缆不受外界侵蚀、损伤，保持良好的运行环境。
（4）容易受到电缆材质和故障测试范围受限等因素的影响，泄漏电流的过程中不应该根据泄漏电流的具体数值来判断。通过反向脉冲的极性对故障的类型进行判断，观察泄漏电流随时间的变化趋势。直闪行波法主要是要来对闪络性故障进行测试，经常用高于正常电压数倍的电压做预防性耐压试验也不合理。在其测试过程中，应认真分析，确定是否由于试验方法不当所致故障。利用测试高压发生器和电缆故障测距仪进行配合使用，必要时适当提高试验电压或延长试验时间。
四.结束语
加强对电力电缆故障的测试，判断电缆是否符合继续运行条件。对电缆大电阻故障进行测量及判断，分析当时的天气是否潮湿，才能够达到测试的目的。现场测试中对测试数据要全面、科学、准确地进行分析，及时确定故障发生位置并有针对性排除故障。加强对电力电缆故障的测试，为保证电缆线路安全可靠运行提供科学依据。通过加强新型测试设备的应用等方式不断提升测试效率，正确地判断电缆的绝缘健康状况。结合测试进行判断对确保电力电缆的稳定、安全运行具有较为重要的影响作用。
参考文献
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电缆测试仪 篇4
关键词：电力电缆,故障检测仪,应用
近年来, 随着我国经济的快速发展, 家用电器以及生产动力所需电力供应日益增加, 如何有效保障电力的稳定供应成为了电力部门的首要问题。稳定的电力供应不仅成为了影响人们日常生活的重要因素, 同时其还关系到电网内企业的经营活动与生产活动的科学进行。针对这样的情况, 现代电力供应部门加强了对电网的检修与养护, 以此满足现代社会发展的需求。作为电力输送的关键组成部分, 电力电缆收气候、环境等影响较大, 一旦其出现故障将严重影响电力的供应。现代电力电缆故障检测技术的发展为电力电缆故障的检修带来了新的技术与设备, 其科学的应用有效的降低了电力电缆故障检修工作强度、提高了工作效率, 为我国电力输送的稳定提供了便捷的条件。
1 电力电缆故障测试仪概述
电力电缆故障测试仪由电力电缆故障测试仪主机、电缆故障定位仪以及电缆路径仪三部分组成。其中电缆故障测试仪主机用于测量电缆故障故障性质, 全长及电缆故障点距测试端的大致位置。电缆故障定点仪是在电缆故障测试仪主机确定电缆故障点的大致位置的基础上来确定电缆故障点的精确位置。对于未知走向的埋地电缆, 需使用路径仪来确定电缆的地下走向。通过电力电缆故障测试仪三个主要部分的基础功能够能够涵盖现代电力电缆输送中架设与铺设的两种方式故障检测, 为保障电力电缆故障的快速诊断与排除奠定了良好的基础。电力电缆故障进行测试的基本方法是通过对故障电力电缆施加高压脉冲, 在电缆故障点处产生击穿, 电缆故障击穿点放电的同时对外产生电磁波并同时发出声音。并通过显示一起将故障与诊断结果显示出来, 为快速诊断电力电缆故障提供了更加快捷的技术与方式。
2 现代电力电缆故障测试仪的应用分析
2.1 电力电缆故障测试仪的优势分析
现代电力电缆故障测试仪技术的发展从基层故障测试工作出发有效的将故障测试与路径测试结合在一起, 通过减小体积、增加直流电源和USB通信接口等方便了故障测试工作的外接。另外其所据有的抗干扰性强, 自带直流电源, 方便现场对测、野外测试等优势也是的其在基层电缆故障测试人员中得到了一致的的好评。同时其所具有的通信接口还能够与总部的电脑进行无线连接, 对比所辖区内的电缆信息资料 (包括电缆分布图、编号、起始位置、埋设深度及时间、电缆介质、接头位置、维修记录、故障产生原因、试验报告、电缆测试记录) 等信息, 方便故障维修人员故障点的确认。其机体的轻巧便于一线人员的携带, 方便了电力电缆的测试。USB通信技方便了测试仪与外设连接, 便于进行有线或无线传输。而且现代电力电缆故障测试仪测试的波形可任意压缩、扩展、同屏随机显示两个更接近标准的波形供操作人员准确比较分析、减少误差。其种种优势都是以实际工作为出发, 切实考虑电力电缆故障检测需求而设计, 因此电力电缆故障测试仪的应用也必将收到一线操作人员的欢迎。
2.2 现代电力电缆故障测试仪的应用
无论高阻故障, 还是电缆最后精确定点, 都离不开电缆故障检测专用升压装置。传统的方式是采用试验变压器、操作箱和脉冲电容器来升压, 有笨重、接线复杂的缺点, 而通过电力电缆故障测试仪能够避免传统、笨重的设备与复杂的接线, 仅通过故障测试仪所具备的功能即能够达到需求, 因此其在现代电力电缆的故障测试中具有着广阔的应用前景, 同时其便捷性更是为电力电缆故障查找、定位以及野外作业提供的方便。针对其所具有的优势, 现代电力部门必须认识到新技术、新设备应用对自身工作的促进作用, 积极引用现代电力电缆故障测试仪提高工作效率。同时针对电力电缆测试仪所需要的一些基础操作知识等进行培训, 以此达到快速检测电力电缆故障所在的目的。在电力电缆故障测试仪的应用中, 一线操作人员应注重对设备的保护工作以及对设备操作相关注意事项的遵守。通过实际操作中严格按照电力电缆故障测试仪说明要求的操作以及在使用过程中对测试仪的保护, 保障测试仪的稳定, 为快速检测电力电缆故障提供基础的保障。
2.3 关于电力电缆故障测试仪的选型分析
电力电缆具有线路长、数量多的特点。高压电缆故障会严重影响电网覆盖区域人们的日常生活以及企业的经营活动。其电缆的主要故障为运行中突发故障, 其故障点多有明显损伤, 顾航特征表现多为完全短路、完全开路或死接地等。针对电力电缆的特点, 目前多采用以“冲闪法”为原理设计的电力电缆故常测试仪。由于其设计原理对于解决高阻泄露和高阻闪络性故障最为适合, 故障点放点过程中高电压、大声音也为地面定点提供了更好的基础。为了解决电力部门高压电缆运行故障, 其所用电力电缆故障测试仪的选型还应该针对电力电缆的特点, 选用体积小、重量轻的测试仪, 以方便实际解决运行故障中操作人员的携带。
3 针对现代城市规划中电缆直埋的电缆测试仪应用
在现代城市规划中, 越来越多的采用将电缆直埋的方式减少路面上空的架线, 以此美化城市环境, 减少高楼抛物对架设线缆的影响, 但是由于电缆直埋后为故障检测带来了一定的困难。直埋式电力电缆故障测试仪正是针对这一情况而设计的电缆故障测试仪器, 其能够对电力电缆中对地故障进行测试。对于电力电缆的阻性故障, 通常的测试方法是向故障电缆发送高压脉冲, 在故障点处产生放电, 通过定点仪对放电处的故障定位。由于高压脉冲对电缆是一种损害, 过电压对二次线路造成的危害已经十分普遍。因此, 现代直埋电力电缆测试一种常采用跨步电压法作为直埋电力电缆故障测试仪的设计原理进行设计。当发出一个脉冲以建立故障时, 测试仪仅仅使用击穿所必须的电压。同样重要的是, 一旦击穿和接地火花被收到, 电压被自动减小到维持故障所需的最小电压。以此排除了电缆损坏的危险。同时还能够减小故障遗漏的危险性;减小搜寻后故障丢失的危险性;减小损坏线路的危险性;减小操作员及未知仪器的危险性。通过科学设计而生产的直埋电力电缆故障测试仪通过其所具有的特点为直埋电力电缆故障测试、定点等带来了新的技术与应用。
3 结论
现代电力电缆故障测试仪的应用已经极为普遍, 测试仪越来越受到电力电缆故维修部门的认可。随着电力电缆故障测试仪技术的不断发展, 其测试的原理与相关辅助技术也不断完善。电力电力电缆故障测试仪简单操作、便携优势、准确定位、故障判断等功能越来越受到一线故障维修人员的认可。随着相关技术的不断发展, 其在电力电缆故障测试的应用还将不断扩大, 可以预见现代电力电缆故障测试仪在电力电缆的故障检测中将有着更加广阔的应用与发展空间。
参考文献
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电缆测试仪 篇5
【关键词】环空测试技术；电缆缠绕；预防；电缆缠绕的排除
在环空测试起下下井仪器的过程中，电缆穿越“月牙形”环空截面的窄缝而使测井电缆和下井仪器分别置于油管柱的两侧的现象，称为电缆绕油管，简称缠绕。
1.电缆缠绕的分类
电缆缠绕的油管柱故障一般可分为四大类。一是过油管缠绕。下井仪器过油、套管环形空间而进入井底套管中，然后，又从井底套管中返回油、套管环形空间所形成的缠绕，称为过油管缠绕；二是环空缠绕。下井仪器未出油、套管环形空间就形成的缠绕，称为环空缠绕；三是多圈缠绕。电缆缠绕油管量超过一圈和电缆在井底“打结”的现象，统称为多圈缠绕；四是假性缠绕。下井仪器提到井口，在“月牙形”空间截面的尖部卡死，一时难于提出井筒的现象，称为假性缠绕。
2.电缆缠绕油管主要原因分析
2.1下井仪器外径过小
下井仪器外径过大，则无法下人井底。但若下井仪器外径小于油管柱完全偏心时的“月牙形”空间截面的窄缝，此种情况下，电缆缠绕油管柱几率将是最高。
2.2下井仪器质量太轻
下井仪器质量太小，无力将电缆拉直。由于电缆扭力的作用，常使下井仪器落人“月牙形”空间截面的尖部而被卡死形成假性缠绕。
2.3下井仪器外形结构的影响
一般情况下，外径相同的下井仪器在油、套管环形空间起下是比较顺利的，但如集流型仪器，发生缠绕的可能性就较多。常形成假性缠绕。
2.4电缆的粗细和新旧程度的影响
现场实践证实：新电缆扭力大，容易形成缠绕；直径大的电缆，由于难于穿越“月牙形”空间截面有窄缝而不易形成缠绕。但若一旦发生缠绕，则难于排除。
2.5起下操作的影响
由于起下下井仪器的速度不平稳，使电缆及下井仪器摆动大，下井仪器冲击油管接箍，使下井仪器在油、套管环形空间“跳槽”，从“月牙形”空间截面的一侧跳到另一侧，从而形成环空缠绕。
2.6液流上升速度的影响
由于抽油井抽汲作用的影响和流体举升的特性，井筒流体的流速是不平稳的。特别是油气比较高，产液量较大的油井，时常发生下井仪器与电缆运动的速度不同步的“顶钻”现象，造成多圈缠绕或“打结”。
2.7油管柱伸缩摆动的影响
在抽油过程中，抽油管柱的伸缩和摆动，也是形成过油管缠绕的一个不可忽视的原因。
2.8下井仪器在井下遇阻
下井仪器在井下遇阻，操作起下人员未及时停车，继续下放电缆，至使电缆在井下堆积，从而，形成多圈缠绕或“打结”。
2.9测试孔位置选择不当
测试孔位置应选择在与井斜方向同一轴线上，否则，常使下井仪器卡死于“月牙形”空间截面的尖部而造成的假性缠绕。
2.10井斜及方位的变化
油井井斜和方位的变化，常使下井仪器在通过油、套管环形空间进入井底而后返回时，由于下井仪器重力的作用而改变其原来路径，从而形成过油管缠绕。
3.电缆缠绕油管柱的预防措施
3.1合理设计下井仪器的外形尺寸
（1）下井仪器的外径一般应小于套管内径与油管柱最大外径之差8—12mm为宜。小于这一数值，下井仪器直径过大，起下下井仪器困难；大于这一数值，下井仪器直径较小，缠绕的几率增高。
（2）下井仪器的上部电缆头，下部底锥的锥度一般应略大于油管接箍的倒角的2倍为好。这可以减少下井仪器与油管接箍的硬碰，使下井仪器在碰击油管接箍时有一向外的分力，从而避免卡死下井仪器。
（3）下井仪器必须有足够的质量，一是克服电缆的扭力，保证下井仪器将电缆拉直；二是克服密封电缆的摩擦阻力。质量较大的下井仪器也不易产生“顶钻”现象，因而，可减少多圈缠绕和“打结”的可能性。
3.2正确使用测试工艺设备
（1）在使用新电缆之前，一定要多次拖放电缆，尽力消除新电缆的较大扭力矩。
（2）在抽油管柱下部，最好安装上合格的防缠工具，使下井仪器按设计的路径行驶。
（3）若能在抽油管柱上设定特殊锚定装置，使油管不发生轴向位移和摆动，并能保证下井仪器下到井底。
3.3嚴格遵守起下操作规程慢起慢下
4.电缆缠绕油管柱的排除
4.1多次活动法
当发现下井仪器尚在井底，而提升负荷较大时，常判断为发生了缠绕。而且，很可能是多圈缠绕。或者是集流型仪器的集流部件未收回原状所造成。在这种情况下贸然加力上提，很容易造成拉断电缆下井仪器掉井的恶性事故。排除的方法是反复起下下井仪器。最好将下井仪器下出油套管环形空间而进入远离导锥的生产套管中。这样，有可能排除多圈缠绕，或者将未收回原状的集流部体磨坏，从而，使下井仪器顺利起出。
4.2转动井口法
对于假性缠绕，转动井口法非常有效。一般是将测试孔转向停在井筒中的下井仪器同一轴线上即可排除。对于“单转”环测井口，其转动井口解缠的方法有“直接转动法”和“小钩法”两种。
4.2.1直接转动法
直接转动法的工作原理是使下井仪器从“月牙形”空间截面的窄缝部位硬挤过去。具体操作是：在准确计深的情况下，将下井仪器置于距井口4—5m的位置，转动井口，若电缆进入井筒，则此转动的方向即为电缆缠绕方向。用人力拉紧电缆，顺着电缆缠绕的方向继续转动井口，井筒中的油管柱自身无自转地围绕套管中心轴线转动，由于管柱的挠性，下井仪器则可挤过“月牙形”空间截面的窄缝而达到解缠。
4.2.2小钩法
小钩法的工作原理是使电缆绕过“月牙形”空间截面的窄缝。具体方法是：用上述的方法确定电缆缠绕的方向，在地面距井口4-5m的位置处砍断电缆，转动井口，使电缆靠近套管的一侧孔（如套管四通），并用小钩将电缆钩出，使电缆与转动井口分离，逆着电缆缠绕的方向继续转动井口，同日寸拉动电缆，井筒中的下井仪器则移动到套管侧孔处与电缆下于同一轴线上，再用小钩将电缆从测试孔中钩出，从而将下井仪器提出井筒。此法十分可靠，成功率高。但一要砍断电缆，二要能放掉油井套压。对于有套压或动液面较高的油井，则必须压井后才能进行，故应用有一定的局限性。
4.2.3油管“自转”法
对于“双转”井口，当油管柱的上、下盘合为一体时，其结构和功能与“单转”井口相同，可用“直接转动法”和“小钩法”解缠。
即将上、下盘分离，转动上盘，可实现油管柱的“自转”（围绕油管中心轴线转动）。若“自转”的方向相同于电缆缠绕的方向，测试孔中的电缆则可绕过“月牙形”空间截面的窄缝而到达下井仪器的同侧，使缠绕的故障排除。此法对于套压或动液面较高，不能放套压的油井和排除多圈缠绕是十分方便的。但若使用的电缆直径大于“月牙形”空间截面窄缝，“自转”解缠就成为困难。不过，在一般情况下，大直径电缆也很难进入“月牙形”空间截面的窄缝。所以，缠绕的几率很小。
4.3抬井口法
在采用上述方法无法解缠的情况下，抬井口法却是最有效的方法，只要用作业机将偏心井提离套管法兰即可排除缠绕（但这是最不经济的）。
5.效果及评价
基于单片机的电缆测试仪的设计 篇6
关键词：电缆测试仪,单片机STC89C52,TLP521
1、系统总体设计
本系统有单片机核心模块、光耦合电传感器模块、按键电路模块、报警电路模块、液晶显示电路模块、复位电路模块等模块组成。本系统主要通过光耦合传感器TLP521来显示主要功能, 先通过单片机STC89C52RC发送一个信号, 经过电缆后通过另一个单片机接送信号。即先通过单片机发送1、2、3、4、5、6、7、8共八个信号, 通过光耦合传感器, 可以相对应的从单片机上收到1、2、3、4、5、6、7、8八个信号, 这样就可以知道线序所配对。如果接收方有一个或者两个没收到信号, 那就证明线路有断路。同理, 如果在接收方一个点同时收到两个以上信号, 那就说明电缆有短路现象, 通过报警模块报警。同时这些现象通过显示模块上显示。
根据系统的原理, 设计了如图1的系统总体框图, 它是在传感器采集信号后, 由按键电路模块选择显示功能, 在单片机的核心控制下完成对电缆线序、短路、断路的控制。
2、系统的工作原理
电缆测试仪主要是有线序及故障类型测试部分组成。在系统的编码信号发送与接收电路设计中, 采用光耦隔离方式对电缆进行线序及故障类型检测, 使系统主机与被检测电缆隔离, 增强系统的抗干扰能力。
在系统进行线序及故障类型检测时, 其工作原理为:由单片机P0口产生线序检测编码信号, 通过编码发送电路使第1路发送编码信号, 其余 (n-1) 路全部置低电平, 即实现系统内部接地功能;依次类推, 系统的编码发送电路将依次产生一路编码信号, 而其他路为公共地线回路。在编码接收电路判断接收到的编码信号并进行解译得到线序数据, 最终在液晶显示器上描述测试得到的线路排列结果及故障类型结果。
3、软件的主程序设计
硬件是系统的骨架, 软件是系统的灵魂, 软件是整个设计中不可或缺的一部分。软件设计的好坏直接影响到了整个系统的质量。本设计中, 系统一上电, 便开始显示系统启动, 当有功能键按下时, 便则进入子功能中。图2所示是主程序流程图。
4、系统测试
本系统的测试步骤是:第一步, 接通系统电源。第二步, 打开系统的电源开关给单片机上电并且按KEY1复位键复位。第三步:发送端和接收端的鳄鱼夹上都相应标好1、2、3、4、5、6、7、8, 在发送端用鳄鱼夹夹住电缆的起始段, 在接收端夹住电缆的尾部, 按KEY2开始检测。电缆线序配对测试结果显示在液晶上, 如接收端鳄鱼夹1号夹住的电缆连接在发送端鳄鱼夹上, 则显示1:3第四步:用按键KEY3、KEY4查看别的相对应的线序配对结果。如果有断路故障, 则会显示一个序号, 另一个序号空白, 比如接收端鳄鱼夹1号夹住的电缆是断路, 则显示1:, 别的电缆是断路显示以此类推。如果电缆有短路故障, 则蜂鸣器发出报警。如果接收端鳄鱼夹1号夹住的电缆跟发送端鳄鱼夹夹住的2号、3号电缆短路, 则发出报警声音, 并液晶显示的结果为1:23, 别的电缆有短路, 显示结果跟这个是一样的类型。
5、结语
该系统利用光耦合传感器TLP521对电缆进行控制, 提高了系统的可靠性、准确性。实践证明该系统能进行远距离检测电缆的线序、电缆的断路、短路等电缆故障,
参考文献
[1]李春茂.传感技术[M].北京科学技术文献出版社, 2006.
[2]王幸之.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2000.
电缆测试仪 篇7
在试验井中, 电缆测井作业受到限制, 8 in (1 in=25.4 mm) GeoTap LWD地层测试仪的出现 (Sperry公司的GeoTap LWD地层测试仪可以在undefinedin的井使用) 可以完全取代电缆测井, 在随后的水平井中保留了一个长期的试验层, 极大地降低了作业风险, 可节约6天的钻时及90万美元的成本。
首先钻一口undefinedin试验井, 利用LWD工具取代传统电缆测试, 然后对试验井成本作出评估。
2 假设
在开发井中, 工程最初的一个共同方案是:
◇ 钻一口水平定向试验井, 测量地层压力;
◇ 近海油田要求水深在500～2 000 m之间;
◇ 平均每天钻机的费用是12万美元;
◇ 主要是砂岩储层;
◇ 图1是典型的井机械剖面图。
在开发井中钻水平段之前, 通常先钻一口1214 in的试验井, 其主要目的就是确定目的层的顶部和底部, 根据目的层建立准确的地震数据, 测出储层压力并且对储层的连通性、开发性进行评价。
当钻进试验井时, LWD工具通常会受到伽马、电阻率和随钻压力的限制。
钻完一口井以后, 进行复杂的电缆测井, 包括 (但不限于) 密度测井和中子测井。在通常情况下, 要求测试地层压力。有时为了获得储层条件下的地层流体, 要进行流体取样, 从而了解流体特征, 对流体流动进行评价等。
电缆测井的一个主要目的就是进行地层压力测试, 为避免油管传输测试 (“工具推进器”测试) 带来的额外成本费用, 井的最大倾斜度限制在45°～50°之间。
测试完后, 注水泥塞封堵部分或者大部分测试段 (平均井段长度是1 000 m) , 然后从水泥塞的顶部开窗侧钻。
用人工合成的油基泥浆替代水基泥浆, 该井侧钻后会形成一个新的井眼轨迹, 直至进入储层, 最后下套管并固井。
为优化结果和节省钻机时间, 钻开井段undefinedin井段) 呈一个S形剖面, 以大斜度接近目的储层, 根据地质勘探倾斜到达井段底部并继续到达最终深度。
利用这种结构, 试验井能很准确地定位到主要目标, 降低了项目风险, 改善了地质交互作用和连续的地质导向作用的精确性。
S形剖面已经得到应用, 用undefinedin钻头钻开堵塞层或者在试验井套管以下进行扩眼, 但在水平段不能使用。
3 一套新的测试工具
随钻地层测试仪和补偿热中子测试 (CTN) 方法的引入, 获得了完成油藏评价的所有信息;同时, 它们和现有设备 (电阻率、伽马、密度和声波测试仪) 组成了一套完整的测试装置。
最新的8 in GeoTap (LWD地层测试仪) 能够随钻实时完成目标井测试。使泥浆侵入和地层伤害达到最小, 并将结果应用到分析中。数据通过现场实时传输, 可以提供更多的决策时间。
当总的测试时间大致与钻柱连接时间相等时, 卡钻风险显著降低。使用GeoTap测试需要的时间同电缆测试仪的时间相同 (平均约7 min) 。
用随钻测试工具代替电缆测试作业, 可以解决钻井过程中不停泵测试地层压力问题。
4 随钻地层测试仪:GeoTap
Sperry钻井服务公司的GeoTap LWD地层测试仪实时检测地层压力。GeoTap仪器钻铤标称外径为undefinedin, 裸眼井测试直径范围为undefinedin。GeoTap仪是安全钻井和优化钻井的桥梁, 同时可提供关键储层早期精确的特性测量。
GeoTap LWD地层测试仪在钻井的同时可直接获得孔隙压力, 同电缆地层测试仪相比更加精确。而且它可以节省钻机时间、降低风险, 以及免除关键地层压力和泥浆密度数据测试时使用电缆或油管传输地层测试工具产生的额外成本。
在实际钻井期间, GeoTap工具测量了环空压力和井眼压力, 提供了准确、不间断、实时的流体静压和当量循环密度数据。利用石英压力计和应变仪迅速有效地测量压力上升或下降速率。另外, 直接测量地层孔隙压力, 然后利用压降和压力恢复曲线确定地层渗透率和一些有用的地层参数。
5 补偿热中子
Sperry钻井服务公司的StellarTMMWD/LWD系列, 补偿热中子第二代产品LWD孔隙度中子探测器可以为实时决策提供精确的孔隙度、流体类型和岩石资料。
在远或近两种间距中补偿热中子工具使用的是氦3中子探测器, 并且利用最新的电子元件和信息处理机提高测量的可靠性和优越性。从远/近传感器计数率的比来计算孔隙度, 还可对苛刻环境下的井眼大小、偏离间隙、泥浆质量、泥浆盐度、地层盐度、压力和温度进行校正。一个新的多点校准装置器大大提高了这个补偿热中子传感器孔隙度测量的准确性。
补偿热中子传感器的响应受地层中氢含量的影响, 在地层孔隙中充满流体 (如水或油) 的条件下, 能够准确测量出地层孔隙度。当与方位岩性密度传感器或声波传感器结合应用时, 补偿热中子工具能够探测和评价含气地层和确定复杂地层的岩性和孔隙度。
6 结论
钻大斜度试验井时, 应该多考虑用LWD成套工具取代电缆测试作业。
当选择LWD工具时, 要重点分析井的结构、地质概况以及储层划分, 了解它的优点和局限性。
除了节省时间和其他优点外, GeoTap进行地层压力测试时保证了钻井液最小程度侵入地层。
目前钻机的速率, 在水平井试验段能够节约90万美元钻井成本。
使用GeoTap工具测试地层压力, 减少了卡钻现象和起下钻电缆测试的影响, 提高了工作的安全性。
一个重要优势是减少了项目的不确定性, 因为该井结构的设计要求在试验井大斜度段靠近目标层来完成一个非常准确的地质交互作用。
S形井剖面没有技术障碍, 自从引进了GeoTap LWD 地层测试仪和 (GeoPilot) 旋转导向系统, 除了增加穿透深度外, 其独特的FullDrift设计还提高了井眼质量, 螺旋、弯曲以及腐蚀都减小, 提高了地层压力测试的成功率 (获得良好的密封性) 。
摘要：在巴西, 如果设计水平井的试验段的电缆测试不能完全被取代, 那么在1214～16in井眼中使用直径8in随钻地层测试仪有重大意义。实践表明, 当仅使用随钻测井 (LWD) 工具时, 不需要打水泥塞封堵试验段。成套LWD测试工具大大减少了作业风险, 节约了成本。预期减少6天钻机时间和节省90万美元。LWD地层测试仪比电缆测试更容易靠近目标层, 防止落物掉进井底。没必要在试验段打水泥塞, 而且可更快更有效地完成测井作业。
电缆测试仪 篇8
介质损耗角正切值是电力电缆绝缘预防性试验中应用较多且较为有效的一种绝缘性能试验, 介质损耗角正切 (tanδ) 值是绝缘材料绝缘特性的重要指标之一。
通常将绝缘介质看成一个等值电阻R和一个等值电容C并联组成的电路, 图1为绝缘介质在交流电压作用下绝缘的等值电路和相量图。流过绝缘介质的电流由2部分组成, 即流过R的有功电流IR和流过C的电容电流 (无功电流) IC。IR流过R产生的功率代表全部的介质损耗, IR越大介质损耗越大, 由相量图可知IR的大小与I和IC之间的夹角δ成正比, 故称δ为介质损耗角。介质损耗P与介质损失角δ之间的关系为:
式中:P—绝缘介质中的介质损耗, W;
U—被试品上的交流电压有效值, V;ω—电源角频率。
tanδ为介质损耗角的正切 (或称介质损耗因数) , 通过测量tanδ的值就可以反映出绝缘介质损耗的大小;良好绝缘的tanδ不随电压的升高而明显增加, 若绝缘内部有缺陷, 特别是存在气隙, 则tanδ将随电压的升高呈现明显转折。
对绝缘介质损耗角正切值大小的要求, 往往与其使用条件和使用场合而有所不同, 通常对高频绝缘或高压电缆绝缘 (交联聚乙烯) , 往往要求其具有极小的介质损耗角正切值。实践证明, 电缆介质损耗角正切值测试对于发现绝缘整体受潮、老化等分布性缺陷或绝缘中有气隙放电缺陷较为灵敏。
2 测试的方法和注意事项
2.1 测试仪器。
测试仪器采用标准电容器和西林电桥。
(1) 标准电容器。标准电容器的额定工作电压应大于相应试样所需的最高测试电压, 并满足如下条件:电容准确度±0.05%;tanδ<1×10-5;
(2) 西林电桥。西林电桥 (应整体屏蔽并有屏蔽电位调节器) 应满足下述条件:tanδ测量范围1×10-4～1.0;tanδ测量准确度±0.05%±1×10-4。
2.2 试样准备
(1) 试样的选择应按产品规定, 随机选取;
(2) 试样的长度按产品标准规定, 但不得小于4m (不包括电缆终端) ;
(3) 试品终端部分的长度和做终端的方法, 应保证在规定的最高电压下不发生沿其表面闪络放电或内部击穿;
(4) 为了提高测量的精度, 允许在被试样的端部开切保护环, 被测部分接地端接地;
(5) 试样测量极对地具有一定绝缘值。
2.3 测试方式
(1) 电缆接线方式: (1) 单芯电缆, 应将电缆的芯线导体接高压端, 金属套 (或屏蔽或附加电极) 接测量极; (2) 分相铅包电缆, 应依次将每一芯线接高压端, 其他芯线相互连接并与金属套、屏蔽一起接至测量极; (3) 多芯电缆, 应依次将每一芯线接高压端, 其他线相互连接并与附加电极一起接至测量极;或每一芯线接高压极, 其他芯线相互连接并与金属套、屏蔽一起接至测量极, 测量时还应将多芯电缆的铠装 (若有) 接至测量系统的保护电极或接地;
(2) 除产品标准另有规定外, 一般均在试验场的环境温度下测量, 试样温度与周围环境温度之差不应超过±30C;
(3) 试验前应用温度计 (准确度为±0.50C) 测量环境温度, 温度计与试样的距离不应超过1m;
(4) 测量时电压从较低值 (不应超过产品规定的测试电压值40%) 开始, 缓慢平稳地升至所规定的电压值 (电压偏差不应超过要求值的±3%) , 然后进行电桥平衡 (检流计灵敏度从最低值开始) 。测量结束后, 应降低电压至所规定的测试电压的40%, 然后再切断电源, 将检流计灵敏度调至最低值。
2.4 注意事项
(1) 试验环境空气相对湿度不应超过85%;
(2) 测量前试样应经过工频交流耐压试验 (施加相应试样在测量tanδ所需的最高测试电压有效值, 持续5min, 试样不应有任何异常现象) ;
(3) 标准电容器和试样与测量电桥间的连接线, 应采用相同规格和长度的屏蔽电缆。
3 试验结果的判断
测试介质损耗tanδ值越小, 说明介质损耗小, 绝缘性能好。一般要求试验所测的tanδ值不超过有关规定。同时应将所测得的tanδ值与历次试验测得的数值比较, 与采用同类的设备相比较;同一设备的各相间相比较。若上述比较中, 出现明显的差别, 即使tanδ值没有超过规定的标准也不能认为合格, 而应该作进一步的检查和试验。
4 案例
例1 2009年6月, 某变电修试所对一电缆 (YJV2635kV1×185mm2) 进行了tanδ测量。试验前, 将电缆对半截断, 分别把电缆的芯线抽出, 进行表面处理, 其中1号试样未加保护环, 2号试样在削去半导体屏蔽层的绝缘层上装设一保护环 (如图2, 线径为1.0mm软铜线缠绕) , 测试电压为2.5～26kV, 测试结果如表1所示, 通过对照表2经验判断标准, 分析发现在不同条件下测得的介质损耗角正切值有较大差距。由表中数据可以看出, 如果不能有效屏蔽表面泄漏电流, 会严重影响对电缆绝缘好坏的判断。
例2 2010年5月, 某变电修试所对1条三芯电缆 (YJV22 6/10kV 3×70mm2) 进行tanδ测量。选择其中一相进行试验。试验前, 先进行电缆绝缘电阻测试及工频交流耐压 (6kV/5min) , 未发现异常。tanδ测试时, 将电缆的U相芯线接高压极, 其他芯线相互连接并与金属套、屏蔽一起接至测量极, 并将电缆的铠装接地。测量时把电缆的芯线抽出, 进行表面处理, 在削去半导体屏蔽层的绝缘层上装设一保护环 (同图2) , 测试电压为0.6～6kV, 测试结果如表3所示, 由表中数据可以看出, 电缆主绝缘良好, 在同等条件不同电压下测出的tanδ和电容量偏差很小。
1-导体2-削去半导电屏蔽层的绝缘3-保护环4-带有绝缘屏蔽层的绝缘5-绝缘屏蔽层外的铜带 (测量极) 6-电缆本体
例3 2010年9月, 某变电修试所对某变电站内电缆 (YJV22 8.7/10kV 1×120mm2) 进行了tanδ测量。分别对U、V、W三相进行了测试。测试时, 将电缆的芯线导体接高压端, 屏蔽层接测量极 (未装设保护环) , 测试电压为0.8～9kV。测试结果如表4所示, 由表中数据可以看出, W相电缆随电压升高, tanδ随之升高, 虽然未超过5%, 也应提高警惕。随后, 对W相电缆进行了交流耐压, 当电压升至18.7kV时, 电缆被击穿, 试验结果证明当电缆绝缘降低时, 电缆tanδ随电压升高有明显的升高。处理办法是将该相电缆更换。
5 结束语
数字电缆测试标准的辨析 篇9
目前我国通信行业最常用的数字电缆标准有三种:a.由我国信息产业部颁布实施的YD/T 1019—2001《数字通信用实心聚烯烃绝缘水平对绞电缆标准》;b.由美国通信工业协会/电子工业协会颁布的TIA/EIA《568商业建筑物电信布线系列标准》;c.由国际标准化组织和国际电工委员会颁布的第二版ISO/IEC 11801—2002《信息技术—用户建筑群的通用布缆标准》。YD/T 1019—2001标准是适用于数字电缆产品的标准, 也就是还未埋进墙体里的电缆;而TIA/EIA 568系列标准和ISO/IEC 11801—2002标准是适用于已经布进墙体里安装完成的整个数字电缆系统。TIA/EIA 568系列标准和ISO/IEC 11801—2002标准其实类似于我国的GB/T 50312—2000《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》, 只不过GB/T 50312标准只定义到100 MHz的5类缆, 而TIA/EIA 568系列标准已定义到250 MHz的6类缆, ISO/IEC 11801—2002标准已定义到600 MHz的F类缆, 也就是7类缆了。YD/T 1019—2001标准目前定义到250 MHz的6类缆。对于这些标准的适用范围, 很多数字电缆生产商、集成商、用户的概念还很模糊。有些数字电缆生产厂可能会碰到这样的情况:厂家自己检验通过的数字电缆拿到检验机构测试就通不过了。仔细查看生产厂家的测试设备、测试方法后发现, 这些厂家一般配备的设备都是手持式测试仪, 而该仪器往往用于工程布线测试, 仪器中设定的标准一般都是ISO/IEC 11801—2002、TIA/EIA 568系列等国际标准, 是针对整个布线系统的测试标准, 一般会建立通道测试 (Channel) 和永久链路测试 (Permanent Link) 两种模型。这与单纯的数字电缆产品测试不同, 两者的测试定义不同, 针对每个参数的计算公式也不同, 当然典型频率点的限定值也不同, 如果不了解这些测试标准、测试背景, 在测试时难免会出现差异。
2 数字电缆测试的典型参数
本文以频率在1 MHz≤f≤100 MHz范围内, 最常见的数字电缆 (导体直径为0.5 mm, 特性阻抗为100 Ω的非屏蔽5e类缆100 m) 为例, 比较YD/T 1019—2001标准、TIA/EIA 568系列标准与ISO/IEC 11801—2002标准规定的数字电缆测试的典型参数。
2.1衰减
当电缆特性阻抗与试验仪器阻抗匹配时, 100 m长电缆的衰减常数
式中f为工作频率。
衰减在TIA/EIA 568系列标准与ISO/IEC 11801—2002标准中称为插入损耗αIL, 且两者的规定基本一致。在TIA/EIA 568 B.1标准中给出了通道测试模式的测算公式αIL, channel=α1+α2+α3, 其中α1为限值4个连接器的损耗, α2为90 m水平布缆的损耗, α3为10 m连接线的损耗;永久链路测试模式的测算公式αIL, permanent link=α′1+α2, 其中α′1为限值3个连接器的损耗;并作了相应的规定:
α (f) IL, channel≤1.05
式中L为电缆长度, L=90 m;n为测试链路里含有的连接器数, n=3。
由于衰减与被测电缆的长度有关, 长度越长衰减越大, 所以为了保证测试的准确性, 在布线系统中要求通道链路不超过100 m, 永久链路不超过90 m。当然, 如果电缆和连接件性能都非常好, 配合也非常好, 只要能通过布线认证测试的各项技术参数要求, 那么即使电缆长度超过标准要求也没有问题。
表1为YD/T 1019—2001标准与TIA/EIA 568 B.1—2001标准和ISO/IEC 11801—2002标准对100 Ω的5e类缆衰减规定的对比。
注1) :ISO/IEC 11801—2002标准规定, 在某些频率点的插入损耗计算结果小于4.0 dB的应按4.0 dB计算。
2.2近端串音衰减 (NEXT)
近端串音衰减
可以看出, 国际布线标准中有关于数字电缆本身的限值与我国标准还是一致的, 只是增加了αNEXT, connector。表2为YD/T 1019—2001标准与TIA/EIA 568 B.1—2001标准和ISO/IEC 11801—2002标准对100 Ω的5e类缆NEXT规定的对比。
2.3近端串音衰减功率和 (PSNEXT)
PSNEXT是其他线对对其中一对线的串扰的代数和。正向传输的第j对线的近端串音衰减功率和为
可以看出, 国际布线标准中关于数字电缆本身的限值与我国标准一致, 只是增加了αPSNEXT, connector。表3为YD/T 1019—2001标准与TIA/EIA 568 B.1—2001标准和ISO/IEC 11801—2002标准对100 Ω的5e类缆PSNEXT规定的对比。
2.4等电平远端串音衰减 (ELFEXT)
由于信号的强度与它所产生的串扰及信号在发送端的衰减程度有关, 使得电缆长度对测量到的远端串音衰减 (FEXT) 的影响很大, 即两条一样的电缆, 也会因为长度不同而有不同的FEXT值, 因此FEXT并不是一种很有效的测试指标, 必须以ELFEXT的测量来代替。ELFEXT其实就是FEXT减去衰减量后的值。等电平远端串音衰减
TIA/EIA 568系列标准与ISO/IEC 11801—2002标准中对等电平远端串音衰减的规定基本一致,
式中n为测试链路里含有的连接器个数, 一般取n=3。
表4为YD/T 1019—2001标准与TIA/EIA 568 B.1—2001标准和ISO/IEC 11801—2002标准对100 Ω的5e类缆ELFEXT规定的对比。
2.5回波损耗 (RL)
任何数字电缆都不可能绝对无缺陷, 因此对入射波均有反射, RL就是用来衡量数字电缆的反射波大小。RL合并了与标称阻抗的偏差以及结构效应这两种引起反射的因素, 回波损耗
在TIA/EIA 568-B.1—2001标准中规定:
在ISO/IEC 11801—2002标准中规定:
在上述规定中, TIA/EIA 568-B.1—2001标准与ISO/IEC 11801—2002标准是一致的, 只是ISO/IEC 11801—2002标准中的RL经过一定的运算。表5为YD/T 1019—2001标准与TIA/EIA 568 B.1—2001标准和ISO/IEC 11801—2002标准对100 Ω的5e类缆RL规定的对比。
3 数字电缆的测试方法
按YD/T 1019—2001标准进行测试时, 需先取一段物理长度为100 m的数字电缆, 其取样方式可通过智能测长仪等设备取样, 按标准规定采用频域扫描法测量。一般以矢量网络分析仪作为核心部件, 或以分立的扫频信号源、接收器作为核心部件;以巴伦作为平衡器件, 对测试端口进行阻抗匹配, 这种方法的测试精度比较高。
由于TIA/EIA 568系列标准与ISO/IEC 11801—2002标准对测试方法的定义基本相同, 因而其极限值相差不多。通道测试的标准测试模型一般是按照最长90 m的水平布缆、信息插座、靠近工作区的可选的附属转接连接器、在楼层配线间跳线架上的连接跳线和用户终端连接线, 总长度不超过100 m而制定的;永久链路测试的标准测试模型一般是按照90 m水平布缆和2个转接/汇接头, 必要时再加1个可选转接/汇接头, 测试电缆总长度不超过90 m而制定的。无论是通道测试还是永久链路测试, 都涉及到与数字电缆配合的连接硬件性能, 以及数字线缆的安装等问题。所以相对来说, 各个技术参数指标比对单纯数字电缆的要宽松一点, 这就是造成有的生产厂家用自己工程上用的仪表检验通过的数字电缆拿到检验机构测试就通不过的原因。测试方法一般采用时域反射法。时域反射法是将一窄脉冲从电缆的一端输入, 同时在发射端探测反射信号, 然后对反射信号进行数字化, 并对这些量化的信息进行包括傅立叶变换在内的各种数据处理, 最终求出电缆参数值, 其原理与OTDR非常类似。由于窄脉冲在频域内体现的是一宽频谱信号, 当这一复合信号在电缆内传输时, 会在电缆的不均匀点产生反射, 反射信号返回发射端, 探测器在发射端探测电信号, 所以从电信号的发射到信号的接收, 电信号经过了两个电缆长度的衰减。由于高频信号经两次衰减后, 信号强度会变得很小, 会直接影响到测试仪器的动态范围及精度, 同时由于存在多次反射信号, 可能进一步降低测试精度。但基于时域反射法原理制造的仪器, 体积可以做得很小, 易于携带, 成本低, 特别适合于工程布线检测。
4 结束语
在综合布线系统运用越来越广泛的今天, 人们对网络传输的介质要求越来越高。数字电缆从早年的3类、4类到现在的6类、7类, 带宽从16 MHz到600 MHz甚至更高, 而级别越高的数字电缆的生产控制环节越多, 各个电气参数相互制约影响, 所需测试的参数越多, 对参数的要求也越严格, 必须严格控制才能保证电缆质量, 因此测试也越来越重要。本文旨在通过对目前我国通信行业最常用的三种数字电缆标准的论述, 使数字电缆生产商、集成商、用户在概念上更加明晰。希望今后生产厂家不要再因为运用不正确的测试方法, 产生错误测试数据, 而最终给出错误结论, 使得那些标称着5e类、6类的数字电缆实际上只能达到5类的水平。
摘要：阐述了YD/T 1019-2001I、SO/IEC 11801-2002、TIA/EIA 568系列标准在测试数字电缆时的主要差异。通过对标准中各项核心指标的比较和分析, 希望引起业界重视, 提高对数字电缆测试方法以及测试标准的正确认识, 走出以往的测试误区, 以达到使测试人员能正确选择测试标准、避免误判的目的。
关键词：数字电缆,测试,标准
参考文献
[1]信息产业部.YD/T 1019—2001数字通信用实心聚烯烃绝缘水平对绞电缆标准[S].北京:人民邮电出版社, 2001.
[2]TIA/EIA.TIA/EIA 568 B.1—2001 Commercialbuilding telecommunications cabling standard part1:general requirement[S].TIA/EIA:[s.n.], 2001.
[3]TIA/EIA.TIA/EIA 568 B.2-1—2002 Commercialbuilding telecommunications cabling standard part2:balanced twisted pair cabling components addendum1-transmission performance specifications for 4-pair 100Ωcategory 6 cabling[S].TIA/EIA:[s.n.], 2002.
[4]ISO/IEC.ISO/IEC 11801—2002 Informationtechnology-generic cabling for customer premises[S].ISO/IEC:[s.n.], 2002.
漏泄同轴电缆测试系统 篇10
关键词：VISA,LabVIEW 8.20,Access,漏泄同轴电缆测试系统
0 引言
随着我国移动通信建设的发展, 尤其是其在3G (3rd-generation) 、4G市场巨大的发展潜力, 使得我国的漏泄电缆市场不断扩展。漏泄同轴电缆不但可用于铁路隧道中的列车无线通信, 而且地下铁道、地下街道、大楼、煤矿以及日益增加的高速公路汽车隧道内的无线通信和一些遥控测试系统中, 都需要应用漏泄同轴电缆。伴随着应用领域的不断扩大, 漏泄电缆的技术标准也在不断革新。本文介绍的漏泄同轴电缆测试系统, 针对IEC61196-4中关于自由空间法、地平法的要求, 控制频谱仪获取指定频率的信号功率的耦合损耗 (50%、95%) 测试, 并借助Access数据库和Lab VIEW 8.20开发环境, 完成数据存储、数据分析、报表生成等工作。
1 虚拟仪器软件架构
虚拟仪器软件架构[1]VISA (Virtual Instrument Software Architecture) 是VXIplug&play系统联盟的最重要的成果之一。VISA定义了新一代I/O接口的软件规范, 该规范不仅适用于VXI接口, 还可用于GPIB、串口和其他接口。VXIplug&play系统联盟的VPP-4.3规范提供了VISA库的标准。各个仪器生产厂商根据该标准实现自己的VISA版本。NI Lab VIEW向其用户提供了NI-VISA模块。本系统通过与R&S (Rohde&Schwarz) FSL 3以及SMB100A的GPIB接口相连接, 进行信号源的设定和耦合损耗测量工作。
2 系统硬件设计
系统硬件整体结构如图1所示, 可分为三大部分。
(1) 监控部分即人机交互界面, 运行面向测试人员所需的应用程序, 主要包括新建测试任务、测试环境配置、测试仪表配置、天线信息设置、样品信息设置、数据实时刷新、数据分析、数据保存、数据载入、设备状态显示、报表生成以及日志查看等功能。
(2) 控制与采集部分:
(1) NI USB-9162数字采集卡与便携机的USB接口相连, 占用两个数字输入口分别是:
脉冲信号接口, 由小车车轮编码器发送, 用来标志小车前进的距离。
测试控制信号接口, 为一门信号, 门信号的上升沿标志测试开始, 门信号下降沿标志测试结束。
(2) R&S FSL 3:由频谱分析仪的FSL-B10接口与NI公司的IEEE 488卡的GPIB接口相连。接收Host对其发送的设置信息, 并在测试过程中接收Host对其发送的采集命令。
(3) R&S SMB 100A:由信号源的IEEE 488接口与NI公司的IEEE 488卡的GPIB接口相连。接收Host对其发送的设置信息, 用于向待测试的漏泄电缆提供信号源。
系统在接收到测试控制信号后开始每过一个测试取样点进行耦合损耗测试, 完成Radial, Orthogonal以及Parallel三个方向的测试任务后保存进数据库并生成测试报表。
(3) 测试小车部分, 整个系统搭载于电缆测试小车之上, 测试小车由西门子S7 200控制, 向USB-9162小车车轮编码器脉冲信号以及测试控制信号, 提供可触摸面板进行小车行进速度设置, 并提供紧急制动按钮防止突发情况。
3 系统软件设计
系统的软件模块框图如图2所示, 共5个大模块。
数据采集模块, 本系统为保证用户可以在小车编码器发生故障时继续进行测试, 加入了内部脉冲触发采集方式, 在指定的延迟时间后, 进行测试工作;外部脉冲触发采集方式由小车编码器提供。
测试数据存储模块, 提供文本文件和数据库存储两种方式。数据库存储方式记录详细测试信息数组、数据文件路径以及数据图像路径。文本文件方式记录详细测试信息数组、数据comma串以及数据文件路径。
报表生成模块, 鉴于有两种存储方式, 同样支持两种方式的报表生成。
测试管理模块, 支持单样品和多样品的两种不同处理方式。
其他模块, 包括日志记录模块、Log Flash播放模块、数据分析模块以及提示音模块。日志记录模块可以方便开发人员及时从测试人员的日常工作中找出错误的原因;Log Flash播放模块标记该系统的所有单位, 防止盗用;数据分析模块用于方便测试人员查询所测试的同轴电缆是否存在缺陷;提示音模块及时提醒测试人员系统当前遇到的故障, 起警报功能。
4 用户界面及Lab VIEW实现
Lab VIEW具备一个较丰富的图形用户界面库, 由NI公司出品[1]。与传统的图像界面编程工具Visual Basic和Visual C++相比, 其利用计算机强大的图形处理能力, 向其开发人员提供了与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯、波形显示器、树形控件及其他控制部件。
测试系统的主界面如图3所示。
主界面主要分为菜单栏、测试任务树、测试控制台、信息栏以及数据波形显示五个部分。在测试任务树部分, 通过简单的按钮新建一个测试任务, 较快地帮助完成一次测试任务的配置。在信息栏部分, 通过多个标签完整地记录了一次测试过程中, 所需的全部环境配置, 当用户重新进入测试系统进行相同测试时, 可以简单地导入上一次的测试环境, 避免了操作人员重复输入导致的错误。在波形显示部分, 将每次测试中同轴漏缆的耦合损耗以波形的形式呈现, 通过局部放大, 较好地帮助测试操作人员发现测试漏缆的缺陷。在菜单栏部分, 如数据导出、报表制作菜单功能, 很好地将测试人员从繁琐的测试任务中释放出来, 减少了出现纰漏的可能性。
图4和图5为整个系统中核心的两个部件 (FSL3和NI-9162) 的控制代码。
5 结语
本文利用NI公司提供的Lab VIEW 8.20开发平台, 实现了一个漏泄同轴电缆耦合损耗测试系统。该系统具有友好的人机交互界面以及良好的易用性。用户可以根据实际测试需求通过保存测试环境、导入测试任务等方法, 极大地降低测试人员的工作强度。本系统的整体架构设计遵循了开放式系统的理念, 使得该系统具有较强的可扩展性, 如可以引入Real-Time系统, 进一步提升系统的性能。本系统也经过实际测试、应用验证了其具有较强的鲁棒性。在江苏一知名漏缆制造工厂中的应用也验证了该系统的可行性。
参考文献
[1]侯国屏, 王坤.LabVIEW 7.1编程与虚拟仪器设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[2]TRAVIS Jeffrey, KRING Jim.LabVIEW大学生实用教程[M].北京:电子工业出版社, 2008.
[3]孙悦红, 孙继红, 司慧琳, 等.面向用户的软件界面设计[M].北京:清华大学出版社, 2009.
[4]IEC Central Office.IEC 61196-4同轴通信电缆第4部分:辐射电缆分规范[S].北京:中国标准化研究院, 2004.
[5]SCHWARZ Rohde.Operating manual FSL v12[DB/OL].[2010-02-01].http://ebookbrowsee.net/operating-manual-fsl-v12.
[6]National Instruments.G programming reference manual[DB/OL].[1996-10-01].http://www.ni.com/pdf/manuals.
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