CN1050421C - 测量电缆导线在电缆包皮中位置的设备 - Google Patents

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Abstract

测量电缆导线在电缆包皮中位置的设备，它具有沿电缆圆周错开配置的电容式传感器和一台传感器信号的数据处理设备，其中，电缆基本上沿轴向通过一个盛满水的圆柱形容器移动，容器壁至少由两个沿圆周方向彼此电绝缘的圆环段构成，此圆环段用导电材料制成，并与高频交流电源相连，在圆环段外面围绕着一个圆柱形电极，电极与圆环段有相同的电位，以及，为每个圆环段配设一个电流测量装置，用以测出流向各圆环段的电流。

Description

测量电缆导线在电缆包皮中位置的设备
本发明涉及一种测量电缆导线在电缆包皮中位置的设备，它具有沿电缆圆周错开配置的电容式传感器和一台传感器信号的数据处理设备。
在制造电缆时，电缆包皮通常借助于挤压机包覆在导线上。根据用途，电缆包皮也可由多层组成，各层均同心地包覆在导线上。制造电缆时有重要意义的是，应使电缆包皮具有所需的直径，并因而有所要求的电气特性，尤其是能提供足够的绝缘性能。此外，令导线在电缆包皮的中心延伸也是至关重要的。当出现偏心时，尽管直径为额定值，却仍然不能保证有所要求的绝缘性能。
由DE2517709已知，借助于一种电感式测量装置可以测出偏心度。相隔一定间距围绕着电缆设有一些电感式传感器，它们用来感测在导线中电流造成的磁场。用一种光学装置，可以确定电缆包皮的位置。
为了使调整时间尽可能短，由DE3403956已知直接设在挤压头上的电感式测量线圈。
所介绍的这些测量方法的工作方式均为非接触式的。由DE4015692已知设有一种横放在电缆上沿电缆移动的空心滚轮，其中装有一个传感器，传感器与此空心滚轮外壁有确定的距离。此传感器可以是电感式的，也可以是电容式的，它受流过导线的电流所产生的电磁场的影响。
最后，由Buhl Automatik公司的IMP7000系统已知，借助于一种超声波传感器，可以确定导线在电缆包皮中的位置，其中，形式上为扫描器超声波轮的传感器，在电缆表面上移动。
所介绍的这些现有设备中，有些的工作是令人满意的，但是成本较高。
本发明的目的是制成一种测量电缆导线在电缆包皮中位置的设备，它不仅测量精确，而且操作简便、坚固耐用，以及所需要的制造成本很低。
为此，本发明提供了一种用于测量电缆导线在电缆包皮中位置的设备，它具有沿电缆圆周错开配置的导电的至少三个圆环段，所述圆环段彼此绝缘，所述设备还包括一个高频交流电源，用于在导线和圆环段之间产生交流电场，所述设备还包括一个数据处理装置，用于根据导线和圆环段之间的电流测定导线的错位，其中，还包括一个盛满水的圆柱形容器，容器的壁由圆环段构成，圆环段外面围绕着一个圆柱形电极，电极与圆环段有相同的电位，以及，为每个圆环段配设一个电流测量装置，它们用来测量流向各个圆环段的电流。
在按本发明的设备中，电缆穿过一个盛满水的圆柱形容器移动。容器的壁至少由三个沿圆周方向彼此绝缘的圆环段组成，这些圆环段(电极段)均与高频交流电源相连。在这些电极段的外面，围绕着一个圆柱形电极，此圆柱形电极与电极段有相同的电位。圆柱形电极被处于地电位的第二个圆柱形电极所包围。这样，便可借助于适用的电流测量装置，测得每一个电极段中的电流。电流的大小因而取决于电极段与接地的导线之间的电容。
在电极段和导线之间的电容，是由有水的这一段和绝缘体的局部电容的串联电路形成的。在电缆和导线同心的情况下，这些局部电容按已知的关系式取决于每一层的介电常数和每一层的外径与内径之比。电缆在水中或导线在电缆中的偏心错位，改变了各局部电容的数值。由于水段的介电常数约80，它与例如聚乙烯的介电常数约为2.3相比要大得多，所以在“串联电路”中，当数值很大的水的电容发生变化时，对总电容的影响不大。反之，导线在电缆中的错位将使电容产生一个可以测出的改变，并因而使电流产生一个可测出的变化。所以，各电极段的电流值将互不相同，这种电流的差异便表示存在着偏心度。然后，借助于在适用的数据处理设备中算出的值，可以采取措施使之重新彼此同心，例如可以通过向由电机控制的挤压机工具，输入一个修正信号来实现。
已知曾采用过一种其结构与按照本发明的设备类似的用作电容测量的设备。电缆的电容是一个重要参数，在制造电缆时要求保证此值。现有的电容测量仪由一个盛满水的圆柱形容器组成，它也是通过测量电流来测出容器壁和导线之间的电容，电流是由一个与容器壁相连的高频交流电源产生的。本发明以下述认识为出发点，即，对现有仪器略作修改，不仅可以测量电缆的电容，而且可以测量各局部电容，并因而测出导线的偏心度。
按照本发明的设备，结构特别简单，操作非常简便，故障少，并能测量电缆的两个重要参数。最后，按照本发明的设备还可以用来识别所谓的裸线位置。若在某个地方根本没有绝缘材料，或只有薄薄的一层包皮，则可通过电流的突然增加而发现并记录下这一情况。
下面借助于附图进一步说明本发明。
唯一的附图示意性地表示了按照本发明设备的一种实施例。
所表示的测试仪10有一个圆柱形容器，它的壁由三个圆环段14组成，每一个圆环段的角向距离相距120°。圆环段14彼此之间是电绝缘的，如图中16所示。容器12中盛满了水18，电缆20在其中央沿容器12的轴线移动。在附图所表示的实施例中，电缆由导线22和用绝缘材料例如聚乙烯制成的电缆包皮24组成。如图中26所示，导线接地。
围绕着容器12并相隔一定径向距离地设有一个圆柱形电极28。如通过连接线30所示，电极28与圆环段14的电位相同。必要时，围绕着第一个圆柱形电极28并与之相隔一定径向距离地，设有另一个屏蔽用的圆柱形电极32。如图中用34所示，此另一个圆柱形电极32也是接地的。
连接线30与一条公共的导线36相连，导线36本身则与一个高频交流电源38相连。频率例如为20千赫，峰值电压约20伏。
此外，在每一条连接线30上装有电流测量装置40、42和44，用它们测出电源38产生的电流。此电流值取决于导线22与电极段14之间开成的电容器电容值。此电容则又取决于介电常数，也就是说，在目前的这种情况下，取决于水的介电常数和电缆包皮24的介电常数。水的介电常数约为80，电缆包皮24的介电常数例如为2.3。由于水有较高的介电常数，所以在电缆20穿过容器12偏离了同心位置时，表现出来的只是一个微小的误差。而导线22在电缆包皮24中的错位将造成不同的大电流值，这便要看位错是朝向那一侧发生的。当导线22处于中心位置时，这些电流值是相等的。但当这些电流值不同时，便可由此得知发生了错位。借助于一台图中未表示的数据处理设备可以显示这一错位，并可换算成一个控制或调整挤压机工具的信号。
图中所表示的设备还适用于测定电缆20的电容以及识别所谓无绝缘的裸线位置。在确定电容值将所有电极段14的电容值相加。在识别裸线位置时，当与一个或两个电极段14相关的电流超过规定值时起动一个阈值级。数据处理设备的各个级在图中均未表示。

Claims (5)

1.测量电缆导线在电缆包皮中位置的设备，它具有沿电缆圆周错开配置的导电的至少三个圆环段(14)，所述圆环段(14)彼此绝缘，所述设备还包括一个高频交流电源(38)，用于在导线(22)和圆环段(14)之间产生交流电场，所述设备还包括一个数据处理装置，用于根据导线(22)和圆环段(14)之间的电流测定导线(22)的错位，其特征为：还包括一个盛满水的圆柱形容器(12)，容器(12)的壁由圆环段(14)构成，圆环段(14)外面围绕着一个圆柱形电极(28)，电极(28)与圆环段(14)有相同的电位，以及，为每个圆环段(14)配设一个电流测量装置(40、42、44)，它们用来测量流向各个圆环段(14)的电流。
2.按照权利要求1所述之设备，其特征为：还包括接地的第二个圆柱形电极(32)，其围绕着第一个圆柱形电极。
3.按照权利要求1所述之设备，其特征为：高频交流电源(38)与圆环段(14)相连接，导线(22)接地，或者，高频交流电源(38)与导线(22)相连接，圆环段(14)接地。
4.按照权利要求1所述之设备，其特征为：设有一个求和级，它把所有的圆环段(14)的测量值相加，以便确定电缆的电容量。
5.按照权利要求1所述之设备，其特征为：为电流测量装置(40、42、44)配设一个阈值级，在电流超过一个规定值时此阈值级显示。
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