CN107271854B - 一种双冗余等电位电缆网混线测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双冗余等电位电缆网混线测试装置及测试方法，在短接跨线的两个接入点间接入电流源，短接跨线经过的电缆上的所有点中选择任意两点连接测试源的两端，测试源测试两点间的电流，判断的电流方向与预设方向是否一致，如果一致，表明测试源连接的两点间没有发生混线，如果不一致则表明测试源连接的两点发生混线。当采集的电流为0时，表明测试源连接的两点发生断线。本发明采用“矢量”测量方式，克服外界电阻误差引入影响，有效克服了传统四线制测量混线方法中的误差问题，可以准确判断航天电缆网冗余电路设计中的混线问题。测试遍历电缆网等电位的所有点，测试覆盖性高，一旦发生混线能够准确判断混线位置。

Description

一种双冗余等电位电缆网混线测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及一种双冗余等电位电缆网混线测试装置及测试方法，属于电缆测试领域。
背景技术
航天产品的部分电缆网设计中采用了双点、双线等冗余备份技术手段。但由于航天电缆网定制化程度高，无法形成批量生产，航天电缆网生产加工方面还主要以传统手工操作为主，这就无法从根本上杜绝生产质量问题的发生。但随着航天电缆网检测技术的进步，通过电缆测试仪等先进测试设备对加工后的航天电缆网进行通路、绝缘和耐压等检测有效避免了一些如错焊、漏焊、虚焊等低层次质量问题的发生，但对于电缆网中等电位点的混线问题，上述检测手段无法进行有效检测，从而造成数起混线质量问题的发生，严重影响了产品质量及发射任务的实施，因此研究有效检测等电位点混线问题的方法显得尤为重要。
虽然目前的电缆测试仪都具备四线测量电阻的功能，在现有测试仪的基础上进行开发即可实现混线问题的测试，但在工程应用中存在以下问题：
(1)采用四线法测试设备，需要提供双倍的测试点，测试设备测试效率低；
(2)测试结果准确性不高，转接电缆的长度误差，接插件间的接触电阻与跨线电阻量级相当，可能存在误判情况；
(3)同一图号电缆网不同批次测试值不同，不能形成有效的参照标准；
(4)实现真正意义的四线测量，转接电缆的加工难度极大。
因此四线法检测混线问题的发生只存在理论上的可能，在实际工程实践及操作中很难实现，即使实现测量结果的可信度不高。如何提供一种便捷准确的测试方式，实现双冗余等电位电缆网的混线测试，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双冗余等电位电缆网混线测试装置及测试方法，实现对电缆网混线的准确检测，提高电缆网产品质量，规避人为出错的风险。
本发明目的通过如下技术方案予以实现：
提供一种双冗余等电位电缆网混线测试仪，包括主控模块、通道切换模块、转接模块；
通道切换模块通过开关阵列设计实现，在主控模块的控制下，将激励源连接短接跨线的两个接入点之间，将测试源选择性地接入短接跨线经过的电缆上的任意两点；
转接模块包括转接电缆，用于将待测电缆的测试点连接到测试仪；
所述主控模块包括激励源、测试源和PCI控制板卡，激励源采用电流源，提供恒定电流；测试源采用电流测试模块，检测跨线支路上任意两点之间的电流，并发送给PCI控制板卡；PCI控制板卡采集测试源发送的电流，判断是否发生混线，采集的电流方向与预设方向一致，则判断表明测试源连接的两点间没有发生混线；采集的电流方向与预设方向不一致，则判断测试源连接的两点发生混线，输出混线提示以及混线的两点对应的编号。
优选的，PCI控制板卡采集测试源发送的电流，判断是否发生断线，如果采集的电流为0，表明测试源连接的两点发生断线，输出断线提示以及断线的两点对应的编号。
优选的，电流测试模块，提供2-10mA的恒定电流。
优选的，还包括人机交互模块，用于输入任意两点间的电流预设方向。
提供一种利用所述的双冗余等电位电缆网混线测试仪进行混线测试的方法，其特征在于,包括如下步骤：
(1)获取待测试电缆所有短接跨线的接入点，确定第i条短接跨线的两个接入点，获取第i条短接跨线经过的电缆上的所有点，所有点的数量为n，并预判两个接入点接入电流源后任意两点间的电流预设方向；
(2)连接电缆网混线测试仪与被测电缆，令i为1；
(3)PCI控制板卡控制开关阵列将激励源连接至第i条短接跨线的两个接入点；令k＝1；
(4)控制开关阵列从第i条短接跨线经过的电缆上的所有点中选择第k点，并依次选择第k+m点，m依次取1至n-k，将两个点连接测试源的两端，测试源测试两点间的电流，并发送给PCI控制板卡，PCI控制板卡判断采集的电流方向与预设方向是否一致，如果一致，表明测试源连接的两点间没有发生混线，如果不一致则表明测试源连接的两点发生混线，输出混线提示以及混线的两点对应的编号；
(5)判断k是否等于n-1，如果不等则将k+1返回步骤(4)；如果等于n-1则进入步骤(6)；
(6)判断i是否等于跨线总数，如果等于则结束测试，如果不等于则将i加1，返回步骤(3)。
优选的，步骤(4)还包括，当采集的电流为0时，PCI控制板卡，输出断线提示以及断线的两点对应的编号。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明中的双冗余等电位电缆网的混线测试装置及测试方法，采用“矢量”测量方式，克服外界电阻误差引入影响，有效克服了传统四线制测量混线方法中的误差问题，可以准确判断航天电缆网冗余电路设计中的混线问题。
(2)本发明的测试遍历电缆网等电位的所有点，测试覆盖性高，一旦发生混线能够准确判断混线位置。
(3)本发明在判断混线的同时能够同时判断是否发生断线，避免了多次测试，提高了测试效率。
(4)本发明对采集的电流仅判断有无和方向，无需判断具体大小，计算简单且测试的容错性高，进一步提高了测试的准确性。
附图说明
图1为本发明测试系统组成框图。
图2为本发明测试原理示意图，其中图2(a)为未发生混线的情况下电缆测试示意图，图2(b)发生混线的情况下电缆测试示意图。
图3为本发明测试模型等效电路图，其中图3(a)为未发生混线的情况下电缆测试模型等效电路图，图3(b)发生混线的情况下电缆测试模型等效电路图。
图4为本发明转接电缆示意图。
具体实施方式
结合图2，按航天电缆网设计规范在电路图中接插件用横线表示，数字代表接插件的点位，横线左侧字符为接插件牌号，连接线表示接插件间的连接关系。图2中电缆中的电缆主干的一端具有3个插头X1，X2，X3，为双冗余等电位设计，通过跨线形成跨线支路，跨线经插头X2的第3点连接至插头X1的第36点，插头X1的第36点连接插头X3的第3点，经插头X3的第3点连接第4点，插头X3第4点连接插头X1的第37点，插头X1的第37点，连接插头X2的第4点。由于在航天电缆网冗余设计中每个点都是等电位点，采用传统的电阻值、通路等“标量”测试方法很难判定混线问题的发生，四线法测量在理论上测电阻属于标量测量，但其中引入了测量顺序这一方向上的辅助，因此可以算作一种“矢量”的测量方法，基于上述“矢量”测量的考虑，本发明提出了电流跟踪法，通过对电缆网冗余结构的分析，正确的电路连接关系如果从一个点注入电流，电流的流经方向及节点顺序是唯一的并且是可预先判断的，通过对电流流经顺序的测试并与预判结果进行对比便可判断电路中是否有混线问题存在。利用监测电缆网冗余设计中回路的电流方向跟踪电流的流向，从而解决电缆网混线测量问题。
本发明使用的测量装置如图1所示，电缆网混线测试仪主要由主控模块、通道切换模块、转接模块、人机交互模块。
通道切换模块通过开关阵列设计实现，在PCI控制板卡的控制下，选择激励源的接入点和测试源的接入点。
转接模块通过转接电缆的设计来实现。由于被测电缆的任意点都有可能接入恒流源或是电流测试模块，且两套切换通道互相独立，因此对于转接电缆的设计每一个点应符合图4形式，即插头上的每个点都分别通过开关阵列接入到激励源的接入点和测试源的接入点。
主控模块包括激励源、测试源和PCI控制板卡，激励源采用电流测试模块，提供2-10mA的电流至跨线支路；测试源采用电流测试模块实现，检测跨线支路上任意两点之间的电流，并发送给PCI控制板卡。
由带锁存功能的PCI控制板卡实现硬件控制，测试程序实现软件控制。PCI控制板卡通过采集的电流方向与预设方向是否一致判断是否发生混线以及混线的位置。预设方向根据电缆的实际连接情况进行设定，参见图2(a)，将恒流源连接至跨线的两端，电路等效为跨线电阻RA与电流测试模块电阻RB并联，参见图3(a)，电流经X1的36流向37，预设方向为电流X1的36流向37。在发生混线的情况下，如图2(b)及3(b)所示，如果X2的3和4发生混线，则电流经X1的37流向36，与预设方向相反。同时本发明还可以用于判断是否发生断线，如果检测X1的36和37之间没有电流，则说明跨线存在断点。
人机交互模块(5)通过软件程序编写实现，主要实现人机交互，实现数据的读取和输入，输入任意两点间的电流预设方向，输出电缆检测结果。
本发明的双冗余等电位电缆网混线测试的方法，包括如下步骤：
(1)根据待测试电缆的连接关系，获取所有短接跨线的接入点，确定第i条短接跨线的两个接入点，获取第i条短接跨线经过的电缆上的所有点，所有点的数量为n，并按照待测电缆的连接关系确定任意两点间的电流预设方向；在人机交互界面内进行编程设置，在测试仪中确定任意两点间的电流预设方向。
(2)连接电缆网混线测试仪与被测电缆，令i为1；
(3)PCI控制板卡控制开关阵列将激励源连接至第i条短接跨线的两个接入点；另k＝1；
(4)控制开关阵列从第i条短接跨线经过的电缆上的所有点中选择第k点，并依次选择第k+m点，(k取值范围为1到n-1)，m依次取1至n-k，将两个点连接测试源的两端，测试源测试两点间的电流，并发送给PCI控制板卡，PCI控制板卡判断采集的电流方向与预设方向是否一致，如果一致，表明测试源连接的两点间没有发生混线，如果不一致则表明测试源连接的两点发生混线，输出混线提示以及混线的两点对应的编号，通过人机交互模块显示；遍历第i条短接跨线经过的电缆上的所有点，完成第i条短接跨线的测试；在一个实施例中，本发明在判断混线的同时还能够判断电缆是否发生断线，如果两点间的电流为0，表明测试源连接的两点发生断线，输出断线提示以及断线的两点对应的编号，通过人机交互模块显示；
(5)判断k是否等于n-1，如果不等则将k+1返回步骤(4)；如果等于n-1则进入步骤(6)；
(6)判断i是否等于跨线总数，如果等于则结束测试，如果不等于则将i加1，返回步骤(3)。
在图2所示的实施例中，短接跨线的接入点为X2的3、4点。第一测试点首先选择X2的第3点，第二测试点依次选择X1的第36点，X3的第3点，插头X3的第4点，插头X1的第37点，插头X2的第4点；然后第一测试点更换为X1的第36点，第二测试点依次选择X3的第3点，插头X3的第4点，插头X1的第37点，插头X2的第4点；再将第一测试点更换为X3的第3点，第二测试点依次选择插头X3的第4点，插头X1的第37点，插头X2的第4点；再将第一测试点更换为X3的第4点，第二测试点依次选择插头X1的第37点，插头X2的第4点；再将第一测试点更换为X1的第37点，第二测试点依次选择插头插头X2的第4点；完成该条短接跨线的测试。
本发明的测试仪及测试方法应用于航天电缆的测试，保证了测试的全面性和准确性。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种利用双冗余等电位电缆网混线测试装置进行混线测试的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取待测试电缆所有短接跨线的接入点，确定第i条短接跨线的两个接入点，获取第i条短接跨线经过的电缆上的所有点，所有点的数量为n，并预判两个接入点接入电流源后任意两点间的电流预设方向；
(2)连接电缆网混线测试仪与被测电缆，令i为1；
(3)PCI控制板卡控制开关阵列将激励源连接至第i条短接跨线的两个接入点；令k＝1；
(4)控制开关阵列从第i条短接跨线经过的电缆上的所有点中选择第k点，并依次选择第k+m点，m依次取1至n-k，将两个点连接测试源的两端，测试源测试两点间的电流，并发送给PCI控制板卡，PCI控制板卡判断采集的电流方向与预设方向是否一致，如果一致，表明测试源连接的两点间没有发生混线，如果不一致则表明测试源连接的两点发生混线，输出混线提示以及混线的两点对应的编号；
(5)判断k是否等于n-1，如果不等则将k+1返回步骤(4)；如果等于n-1则进入步骤(6)；
(6)判断i是否等于跨线总数，如果等于则结束测试，如果不等于则将i加1，返回步骤(3)；
所述双冗余等电位电缆网混线测试装置，包括主控模块、通道切换模块、转接模块；
通道切换模块通过开关阵列设计实现，在主控模块的控制下，将激励源连接短接跨线的两个接入点之间，将测试源选择性地接入短接跨线经过的电缆上的任意两点；
转接模块包括转接电缆，用于将待测电缆的测试点连接到测试仪；
所述主控模块包括激励源、测试源和PCI控制板卡，激励源采用电流源，提供恒定电流；测试源采用电流测试模块，检测跨线支路上任意两点之间的电流，并发送给PCI控制板卡；PCI控制板卡采集测试源发送的电流，判断是否发生混线，采集的电流方向与预设方向一致，则判断表明测试源连接的两点间没有发生混线；采集的电流方向与预设方向不一致，则判断测试源连接的两点发生混线，输出混线提示以及混线的两点对应的编号；
PCI控制板卡采集测试源发送的电流，判断是否发生断线，如果采集的电流为0，表明测试源连接的两点发生断线，输出断线提示以及断线的两点对应的编号；电流测试模块，提供2-10mA的恒定电流。
2.根据权利要求1所述的一种利用双冗余等电位电缆网混线测试装置进行混线测试的方法，其特征在于，步骤(4)还包括，当采集的电流为0时，PCI控制板卡，输出断线提示以及断线的两点对应的编号。
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