CN109581147A - 通过恒流源检测机动车数据电缆的检测设备和检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测用于车辆的数据电缆(11)的检测设备(10)。检测设备包括：恒流源(13)；用于所述连接数据电缆的端部(18)的连接装置(17)；开关装置(15)，所述开关设置为取决于开关信号将所述恒流源与所述连接装置电连接；用于记录所述数据电缆的电压信号的电压采集器(21)；以及控制装置(14)，所述控制装置设置为：通过所述开关信号开关所述开关装置且因此将所述恒流源与所述连接装置连接。然后在所述恒流源的调节到额定值的电流通过所述连接装置流入到所述数据电缆内期间，在所述电压采集器上记录所述电压信号，且通过所述控制装置基于预先确定的检测标准检测所述电压信号以用于识别所述数据电缆内的缺陷。

Description

通过恒流源检测机动车数据电缆的检测设备和检测方法
技术领域
本发明涉及用于检测用于机动车的数据电缆的检测设备。此数据电缆可例如提供为用于机动车的数据总线或数据网络。通过检测设备可识别数据电缆是否具有缺陷，所述缺陷可例如由于数据电缆的几何形状的不规则性导致。此缺陷在机动车运行中干扰数据的传输。本发明也包括如可通过根据本发明的检测设备执行的检测方法。
背景技术
数据电缆在机动车中提供为例如在控制装置之间传输数字数据。数据电缆可以是数据总线的组成部分，例如CAN总线(CAN-Controller Area Network)，或是数据网络的组成部分，例如Ethernet网络。为传输代表数据的电压信号，数据电缆可具有两个导电元件。在作为双绞线电缆的构造中，可提供两个扭绞的线作为导电元件。在作为同轴电缆的构造中，作为导电元件可提供例如线的内导体和围绕所述内导体同轴布置的圆筒形的外导体，所述外导体例如由线网形成。
前述类型的检测设备例如从德国专利申请DE 10 2017 108 954中已知。在所述专利申请中描述的检测设备规定将待检测的数据电缆充电，且然后将被充电的数据电缆通过放电电阻又放电。在放电电阻上出现的电压信号曲线给出了关于数据电缆内可能的缺陷是否存在的推断。
另外的检测设备在德国专利申请DE 10 2017 108 955中描述。在此设备的情况中，规定将所谓的脉冲电缆充电，且然后将充电的脉冲电缆与待检测的数据电缆电连接，使得脉冲电缆向数据电缆放电。在脉冲电缆和数据电缆之间的电连接位置处可采集电压信号，根据所述电压信号可识别可能的缺陷的存在和位置。为可检测双绞线电缆，检测设备规定通过所谓的平衡-不平衡转换器(Balun：Balanced Unbalanced Transformator)将所述双绞线电缆与检测设备连接。
发明内容
本发明要解决的技术问题是对于用于机动车的数据电缆检测可能的缺陷。
此技术问题通过独立权利要求的对象解决。本发明也包括通过从属权利要求、说明书下文以及附图描述的实施形式。
通过本发明提供了用于检测用于机动车的数据电缆的检测设备。检测设备具有恒流源，所述恒流源设置为将电流的电流强度调节到预先确定的额定值。在所设定的电流强度下，即在电流强度具有额定值时，恒流源即特别地可维持带有所设定的电流强度的电流，即使所述电流流过的电阻降低。为可将数据电缆与检测设备连接，检测设备此外具有用于连接待检测的数据电缆的端部的连接装置。数据电缆可因此为检测以端部连接到连接装置上或与连接装置连接。恒流源现在可通过开关过程与连接装置且因此与连接在连接装置上的数据电缆阶跃地连接。为此，检测设备的开关装置设置为取决于开关信号将恒流源与连接装置电连接。如果数据电缆以端部连接在连接装置上，则因此恒流源的电流通过开关装置和连接装置被导入或引导到数据电缆内。通过借助于开关过程进行此导入或引导，在数据电缆内出现电流冲击，即数据电缆被电流波流过。在数据电缆的每个点处因此产生电流强度的阶跃函数。随着电流冲击出现电压冲击。如果数据电缆具有缺陷，则出现电压冲击的反射，且在数据电缆的被连接的端部上且因此在连接装置内可识别到在电压信号中的此反射。相应地，检测设备也具有电压采集器以用于记录数据电缆的电压信号。为评估电压信号，检测设备最后具有控制装置，所述控制装置设置为借助于开关装置通过在连接装置上且因此在连接在所述连接装置上的数据电缆的端部上产生相应的开关信号而接通恒流源。控制装置因此设置为通过开关信号开关所述开关装置，且因此以所述方式将恒流源与连接装置连接。控制装置此外设置为：然后在恒流源的调节到额定值的电流通过连接装置流入到数据电缆内或从数据电缆流出(根据恒流源的电流的电流方向)期间，在电压采集器上记录电压信号。
随着开关装置的开关，数据电缆从其端部上被施加以电流冲击。根据数据电缆的阻抗的位置曲线，即根据数据电缆的阻抗值或波阻抗的位置函数，在电压采集器上产生了电压信号的时间曲线。缺陷表现为阻抗值或波阻抗与数据电缆的相邻区域相比的局部改变。在此缺陷处在恒定电流的情况下出现数据电缆内的电压的改变，所述电压改变在数据电缆中作为反射传播到被连接的端部，在此处在电压信号中可识别或探测到所述电压改变。控制装置相应地设置为：为识别或探测缺陷，基于预先确定的检测标准对于电压信号的预先确定的时间段，即预先确定的时间段或信号段，检测数据电缆内的缺陷。被检测的时间段是电压信号的如下信号段，即在电流冲击沿数据电缆传播直至数据电缆的端部连同反射的电压信号的附加传播时间期间出现的信号段。因此，此时间段包含关于数据电缆的阻抗曲线的信息，且因此包含关于数据电缆内的可能的缺陷的信息。
通过本发明得到的优点是，通过恒流源可对于数据电缆检测缺陷。因此，得到了构造简单的检测设备，所述检测设备即使在工业环境中也能可靠地工作。此外，通过检测设备实现的测量方法或检测方法也相对于干扰影响是稳定的，使得所述测量方法或检测方法也适合于工业应用，例如在数据电缆制造之后或在数据电缆安装在机动车内之前和/或之后的最终检测。恒流源在此可基于根据现有技术的电流源电路实现。例如，可基于集成电路(IC-integrated circuit)实现。用于电流源电路的此集成电路例如以产品名称“LM317”由Texas 公司销售。检测设备因此可廉价且节约空间地实现。例如，检测设备可构造为便携式手持装置，或可集成在机动车内用于自检测。
本发明也包括用以获得附加的优点的实施形式。
一个实施形式建议由检测标准规定如果通过开关装置检验的所述电压信号的上述时间段至少在时间上或区段上位于预先确定的公差带以外，则以信号通知在数据电缆内存在或具有缺陷。此检测标准因此仅以信号通知到底是否存在缺陷，而在此不必确定缺陷沿数据电缆的位置或处所。为此，可定义公差带，即值区间，所述值区间可通过下阈值和上阈值定义。电压信号的时间段必须完全地处在公差带或值区间内，以此识别数据电缆无缺陷。此实施形式的优点是不必分析或定义精确的信号曲线以识别缺陷的存在。特别地，不需要电压信号的时间分辨。此检测标准可因此以低硬件成本和计算成本实现。
一个实施形式建议由检测标准规定将电压信号的时间段与至少一个阈值进行比较，且在高于或低于各阈值时以信号通知存在缺陷。此实施形式可实现为基于至少一个比较器的模拟电路。电路技术成本因此低。以此实施形式，可例如实现对于所述公差带的监测。检测标准也可规定，计数或确定多个如下事件，即在此事件时以信号通知高于或低于阈值。通过计数器因此计数高于或低于阈值的频繁度。在此检测标准中，仅在所确定的数量大于预先确定的最小数量时才以信号通知缺陷。其优点是，对于由于结构特性而即使在无缺陷时也产生高于阈值或低于阈值的情况的数据电缆，也可识别缺陷。这可以例如是如下情况，即在环圈在一定的位置处围绕数据电缆且在该处导致局部阻抗的改变。通过对高于或低于阈值的最小数量进行屏蔽，可屏蔽掉此已知的数据电缆的特征。
一个实施形式建议由检测标准规定确定时间段的时间曲线。换言之，也时间分辨地记录或扫描时间段。例如，为此可通过数模转换器和/或示波器扫描电压信号。检测标准然后进一步规定，通过预先确定的对应规则确定缺陷沿数据电缆的位置，所述对应规则将电压信号的时间曲线的每个时刻与沿数据电缆的各相应的位置进行关联。对应规则可例如基于表格或公式实现。缺陷的位置可例如描述或定义为距充电电缆的被连接的端部的距离。为此，可基于穿越时刻，所述穿越时刻即识别到电压信号高于或低于阈值的时刻。对应规则可基于通过穿越时刻代表的信号历时，以及确定电压信号在数据电缆上的已知的传播速度。通过此实施形式因此可实现对于数据电缆的位置分辨的检测，使得可定位缺陷，即可确定缺陷的位置。通过此实施形式，也可实现超过一个缺陷的识别和/或识别缺陷的开始和结束且因此识别缺陷的长度。
一个实施形式建议由检测标准规定，使用电压信号的时间段所具有的幅值改变的差值或差异值以将缺陷与量度和/或特性相关联。差值描述了幅值改变的大小，即电压信号相对于电压信号的相邻的信号段的改变的大小。差值与量度值的关联可使用相应的对应规则实现，所述对应规则例如可基于表格或公式。量度可以是缺陷的直径或尺度。特性可例如涉及缺陷区域内的阻抗的改变。此阻抗改变也实际上导致幅值改变。幅值改变可与缺陷的量度相互关联，例如与数据电缆的两个导电元件的距离相互关联，使得可推断此距离。以确定的值因此量化了量度和/或特性。此实施形式的优点是可估计或评价缺陷对于数据电缆的运行或适用性的影响或作用。
一个实施形式建议，检测标准与数据电缆的另一端的电路连接无关。换言之，检测标准可规定仅考虑电压信号的如下时间段，即在数据电缆的另一端处的信号的反射又到达数据电缆的被连接的第一端或电压采集器之前出现的时间段。因此，时间段时间上受限，即时间段在另一端的此反射被连带考虑之前足够早地结束。检测标准也仅涉及电压信号的如下时间段，即在所述时间段中缺陷的各第一反射可到达电压采集器处。以此得到的优点是，为检验检测标准不必以预先确定的终端电路将数据电缆进行电路连接。数据电缆的另一端可是开放的或被短接，或与另外的阻抗连接。在此，短路或另外的阻抗可相对于数据电缆的两个导电元件有效，和/或相对于例如地电势的参考电势有效。
一个实施形式建议，在恒流源的情况下，用于调节电流强度的时间常数大于开关装置的开关时长且大于上述时间段的时长。时间常数是在存在调节偏差(恒流源的电流的电流强度的实际值与所述额定值的差异)时为将电流强度再次调节或调整到额定值而使得所述调节偏差减半或衰减或降低到1/e(e为欧拉常数)倍所需的时长。时间常数优选地至少大3倍，优选地大10倍。换言之，恒流源由于其时间常数是惯性的或其反应是缓慢的，使得电流的电流强度在开关时长中且也在上述时间段中保持不变或至少改变不明显。以此，由于缺陷导致的沿数据电缆的阻抗的改变仅影响电压信号且不影响电流强度。
在开关装置开关时，认为电流源已将电流的电流强度完全地设定到额定值。为实现此情况，一个实施形式建议提供欧姆电阻元件，且将开关装置构造为用于切换。开关装置设置为取决于开关信号将恒流源与电阻元件和用于数据电缆的连接装置交替地电连接。所述控制装置设置为通过开关信号使得恒流源首先与电阻元件连接，且因此将恒流源的电流引导到电阻元件上，且至少引导直至电流强度具有额定值。为此，可例如设置或等待最小时长，在所述最小时长期间恒流源保持与电阻元件连接。控制装置此外设置为通过开关信号切换开关装置。因此，以此将恒流源从电阻元件断开。将恒流源切换或接通到连接装置或将恒流源与连接装置连接。以此，恒流源将所设定的电流通过连接装置施加到数据电缆内。电阻元件具有预先确定的参考电阻。电阻元件可在此形成为单独的分立部件，或通过带有多个部件的电路形成，或通过带有预先给定的欧姆电阻值的电导线形成。电阻元件的欧姆电阻值可处在40欧姆至200欧姆的范围内。以此，电阻元件可对应于数据电缆的波阻抗。
所述用于连接数据电缆的端部的连接装置可以是检测设备的电路内的提供在开关装置和数据电缆之间的电路部分。根据一个实施形式，连接装置具有同轴联接元件以用于连接构造为同轴电缆的数据电缆。因此，可对于同轴电缆检验缺陷。同轴联接元件可以以现有技术中已知的方式构造，例如使用卡口连接部或BNC连接部(BNC-Bayonet NeillBoncelman)。
一个实施形式建议，将同轴联接元件构造为在同轴电缆已连接时将同轴电缆的外导体与检测设备的参考电势联接。以此，由于缺陷导致的电压改变仅作用到可与电压采集器联接的同轴电缆的内导体的电压信号上。参考电势可以是检测设备的地电势。
一个实施形式建议，连接装置具有双绞线联接元件，以用于连接构造为双绞线电缆的数据电缆。此双绞线电缆是包括两根卷绕或扭绞的线的线芯对。因此，也可通过检测设备检测双绞线电缆。特别地，双绞线联接元件设置为用于UTP电缆(UTP-unshieled twistedpare非屏蔽双绞线)。联接元件可构造为用于连接基于电路板的双导体系统。基于电路板的双导体系统可例如提供电路板的导体轨作为用于数据传导的导体元件。
一个实施形式在此建议，双绞线联接元件具有平衡-不平衡转换器(BalancedUnbalanced Transformator)。以此实现了电压信号的差分传输。
一个实施形式建议，控制装置具有用于多次和/或周期地开关开关装置的信号发生器，且检测标准规定在以信号通知识别了缺陷前或在产生以信号通知不存在缺陷的另外的释放信号前用于识别缺陷的成功检测通过的预先确定的最小数量。每个检测通过在此分别规定了恒流源接通到连接装置上一次和将电流供给到数据电缆内一次。如果此检测通过重复多次，则可例如断定基于缺陷的错误报警。以此使得数据电缆的检测更可靠。最小数量可处在1至20的范围内。
在本发明中也可将所述的实施形式的特点组合。
通过根据本发明的检测设备的运行，产生了根据本发明提供的检测机动车数据电缆的检测方法。恒流源在此将电流的电流强度调节到预先确定的额定值，且开关装置取决于开关信号将恒流源与连接装置连接，在所述连接装置上连接了待检测的数据电缆的端部。“连接”在此意味着电连接。控制装置相应地通过开关信号开关开关装置，以此将恒流源也与连接装置连接。然后，在恒流源的已调节到额定值的电流通过连接装置流入到数据电缆内或从数据电缆流出(根据恒流源的电流的电流方向)期间，开关装置在电压采集器上记录数据电缆的电压信号，且基于构造为用于以所述方式识别缺陷的预先确定的检验标准检验电压信号的预先确定的时间段。以此，对于数据电缆检测缺陷。
一个实施形式建议，仅在不满足检验标准的情况下，如果以信号通知没有缺陷，就产生用于为在机动车内安装和/或运行而释放数据电缆的释放信号。
根据本发明的方法的实施形式也属于本发明，所述方法的实施形式具有如已结合根据本发明的检测设备的实施形式描述的特征。由此原因，根据本发明的方法的相应的改进方案在此不再描述。
附图说明
下文中描述本发明的实施例。各图为：
图1示出了根据本发明的检测设备的第一实施形式的示意性图示；
图2示出了根据本发明的检测设备的第二实施形式的示意性图示；
图3示出了根据本发明的方法的实施形式的流程图；
图4示出了在检测设备内被检测的数据电缆的不同终端电阻的示意性电压信号曲线图；
图5示出了均匀和非均匀同轴数据电缆的示意性电压信号曲线图；
图6示出了构造为双绞线电缆的数据电缆的示意性图示；
图7示出了带有缺陷的图6中的数据电缆的示意性图示；
图8示出了带有不同大小的缺陷的图7中的数据电缆的示意性电压信号曲线图；
图9示出了图8中的电压曲线相对于无缺陷的数据电缆的电压曲线的相对偏差的示意性时间信号曲线图。
具体实施方式
图1示出了检测设备10，所述检测设备10可提供为在数据电缆11制造之后且安置在机动车Kfz内之前或在数据电缆11安装在机动车内的状态中检验所述数据电缆11是否具有缺陷12。缺陷12可改变阻抗幅值或导通幅值，即与剩余的数据电缆11相比改变局部阻抗。数据电缆11可因此在缺陷12的区域内具有例如与剩余的数据电缆11不同的波阻抗。在通过带有缺陷12的此数据电缆11传输数据时，可例如出现信号的反射，以此例如可能干扰或影响控制装置之间的通信。通过检测设备10可检验数据电缆11是否具有此缺陷12。
检测设备10可例如构造为便携式手持装置，所述检测设备可由使用者携带，且可将待检测的多个数据电缆11彼此相继地连接到此检测设备10上。
检测设备10可具有用于恒流源13的电路，所述电路可以以时间常数T将电流DC调节到额定值S，即可提供带有可预先给定的电流强度的直流电流。额定值S可处在直至400mA的幅值范围内。此外，检测设备10可具有控制装置14、开关装置15、电阻元件16和用于连接数据电缆11的端部18的连接装置17。在图1中，提供同轴电缆作为数据电缆11。与端部18对置的另一个端部18’不必为检验以特殊的方式进行电路连接。端部18’可因此是开放端(无电接触，短接或与电阻连接)。检测设备10也可整合在机动车Kfz内(未图示)，以此在机动车Kfz中可执行关于已安装的数据电缆11的自检测。
通过开关装置15将恒流源13与连接装置17以及电阻元件16连接。开关装置15可设置为取决于开关信号19将恒流源13在电阻元件16和连接装置17之间切换或交替地连接。开关装置15可为此基于至少一个晶体管形成，例如带有如由Analog Devices Inc.公司销售的ADG918类型的半导体开关。
连接装置17可具有用于连接数据电缆11的端部18的联接元件20以及电压采集器21。通过电压采集器21可采集电压作为电压信号U，所述电压信号U在数据电缆11的端部18处得到。电压信号U可关于例如地电势的参考电势22定义。
控制装置14可例如通过用于信号发生器23的电子电路产生用于开关装置15的开关信号19。以此，开关装置15可循环地或周期地或重复地被切换。控制装置14可进一步具有例如电子评估电路24，所述电子评估电路24可接收电压采集器21的电压信号U。电子评估电路24可例如具有比较器和/或模数转换器和/或微处理器和/或微控制器和/或ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特定用途集成电路)。通过控制装置14可通过或根据检测标准25检测电压信号U。为此，可设置评估电路24。控制装置14可通过分析电路24产生结果信号或释放信号26。如果不满足检测标准25，则可以生成释放信号26，即数据电缆11无明显缺陷12。如果满足检测标准25，则可阻挡或抑制释放信号26或进行屏蔽，这以信号通知数据电缆11具有缺陷12。然后可例如替代地输出例如作为距端部18的距离的缺陷12的位置A，和/或涉及被识别的缺陷12的量度和/或特性的值。
在图1中电压采集器21图示为连接装置17的组成部分。换言之，电压采集器连接在数据电缆11的端部18或联接元件以及开关装置15之间。但电压采集器21也可设置在另外的位置处，例如设置在恒流源13和开关装置15之间。
图2解释了检测设备10的实施形式，所述检测设备10设置为对于构造为双绞线电缆的数据电缆11检测缺陷12。根据图2的检测设备10可与根据图1的检测设备10除以下差异外以相同的方式构造。由于此原因，功能相同的元件被提供以相同的附图标号。对于根据图2的双绞线电缆或UTP电缆的测量，必须匹配测量结构，因为需要不同的传输。检测设备10的剩余部分与图1中情况相同地示出，不过构造为双绞线电缆的数据电缆11连接到检测设备10的平衡-不平衡转换器(Balanced Unbalanced Transformator)上。为可检测作为双绞线电缆的数据电缆11，因此联接元件20可设置有或具有平衡-不平衡转换器27。时间相关的电压信号U的测量和与位置相关的阻抗的关系保持不变。
图3解释了检测方法P如何通过根据图1和图2的检测设备10同样地执行。为解释检测方法P，因此在下文中也参考图1和图2。
在步骤S10中，控制装置24可通过生成相应的开关信号19开关开关装置15，使得在电流源13和电阻元件16之间提供电连接，且因此将恒流源13和连接装置17之间的电连接中断。恒流源13可然后将电流DC的电流强度调节到额定值S。为此，可通过控制装置14提供预先确定的等待时间或调节时间。
在步骤S11中，控制装置14可然后通过产生相应的开关信号19进行切换，使得恒流源13通过开关装置15与连接装置17电连接，且从电阻元件16电解耦。恒流源13的被调节到额定值S的电流DC然后在开关装置15和连接装置17上流动到数据电缆11的导电元件内。在同轴电缆的情况中，所述导电元件可以是内导体。在双绞线电缆(图2)的情况中，通过平衡-不平衡转换器实现对称的分配。
在步骤S12中，可随着开关装置15的切换通过控制装置14采集或记录电压采集器21上的电压信号U。
在步骤S13中，控制装置14可基于或根据检测标准25检验电压信号U的预先确定的时间段，且取决于检验结果以所述的方式生成释放信号26。
图4解释了在数据电缆11的端部18’上起作用的不同的终端电阻A0、A50、A75、A∞的电压信号U的相对于时间t的示例曲线。时间t以纳秒为单位，电压U以伏特为单位。这也适用于其余的曲线图。终端电阻在此意味着：
A0：电缆端部18’被短接
A50：终端50欧姆
A75：终端75欧姆
A∞：终端18’开路
切换时刻对于此示例处在t＝0s时。对于检测标准25，可基于电压信号U的预先确定的时间段28，所述时间段28对应于如下时间，即通过开关装置15的开关所导致的电流DC的电流冲击首次从端部18到达端部18’所需的时间，加上在端部18’处的电压信号的反射直至电压采集器21所需的时间。在数据电缆11的长度已知且电压信号在数据电缆11内的传播速度已知时，可因此确定时间段28。可为时间段28预先给定公差带29，根据检测标准25，电压信号U的曲线必须处在所述公差带29内，以此产生释放信号26。可预先给定下阈值30和上阈值31，电压信号U的时间段28的曲线必须处在所述下阈值30和上阈值31之间，以此产生释放信号26。通过控制装置14也可通过借助于模数转换器的扫描来记录时间段28的时间曲线自身。
在下文中给出根据图1和图2的检测设备的功能描述。开始时，将待检测的数据电缆11作为测样连接到各检测设备10上。测样因此在下文中如数据电缆11一样以附图标号11标记。
对于在图4中图示的曲线图，使用用于控制的函数生成器23。恒流源13以开关装置15的切换开关连接到电阻元件16的参考电阻或连接到测样11。恒流源13的调节时间与测样11中的传播速度相比或与开关装置15的开关时间相比是长时间。在电阻元件16的参考电阻被馈电时出现了恒定电流DC，所述恒定电流DC然后接通到测样11上。由此，在电压采集器21的测点上出现了时间相关的电压信号U，由于电流几乎恒定所以所述电压信号U取决于沿测样11的波阻抗。时间相关性可通过测样内的传播速度借助于对应函数直接换算为位置相关性。
测量原理的展示在图4中根据同轴电缆的测量给出，所述同轴电缆带有在端部18’上的不同的连接部。对于数据电缆11在生产之后的使用领域，例如质量控制，电缆端部18’的状态经常不可确定。在具体示例中，多个数据电缆一起处于导电槽或导电凹槽内。端部18’可因此在接触槽时被短接且否则不具有终端电阻(开路)。例如对于现场使用中的此应用，不取决于边界条件的测量方法因此是重要的。
图4示出了对于不同的终端在测量同轴电缆11时的电压曲线U。在此基于6m长度的同轴电缆11，所述同轴电缆11与根据图1的检测设备10连接。借助于示波器测量此测样的输入部上的电压信号U。在此，在测样11的端部18’上形成不同的终端(A∞:开放的端部；A75:75欧姆；A50:50欧；A0:短接)。各个测量在图4中对比地图示，直至数据电缆11的端部18’的电压曲线U，即在时间段28内的电压曲线U保持不变，且因此检测结果保持不变。检测标准25可与端部18’的终端无关地构造。
为将作为时间的函数的电压曲线U换算为作为位置x的函数的电长度，必须考虑信号在电缆上的传播速度(典型地，0.7*光速c0)。缩减因数vr(在此因此例如为0.7)取决于数据电缆11的两个导体元件之间的材料的介电常数。此外，由于反射测量导致的因数被认为是2。因此，可提供如下的对应规则：
x＝(vr·c0·t)/2
其中t是数据电缆11内的从开关装置15的切换起或从时间段28的开始起的运行时间。
如果在时刻t0出现例如由于缺陷12导致的电压信号U的幅值的改变(见图1)，则缺陷12的位置A可按此式计算：A＝(vr·c0·t0)/2。
图5示出了根据数据电缆11的测量的测量原理，所述数据电缆11由前后相继连接的带有交替的阻抗的同轴电缆形成。同轴电缆具有长度和波阻抗的如下组合：2m，50欧姆；2m，80欧姆；和2m，50欧姆)。带有80欧姆波阻抗的中间的同轴电缆在此模拟了缺陷。数据电缆11的电缆连接如在图1中图示地连接，且电压信号U又借助于示波器测量。
测量到的电压信号U在图5中绘出(曲线K80)。在数据电缆11中升高的波阻抗具有电压信号U和电流DC之间的更大的比，所述电流DC在切换之后在数据电缆11内导致传播的波。通过几乎恒定的电流，所述升高的波阻抗直接表现为电压信号U中的升高的电压。作为对比，绘出了带有相同机械长度的50欧姆的电缆(曲线K50，见图5，此处可见改变的电长度)。
图6、图7和图8展示了根据作为双绞线电缆的示例的UTP电缆的测量的测量原理。
图6示出了实施为双绞线电缆(在此为UTP电缆)的数据电缆11，所述数据电缆11带有两个扭绞的导体元件32，所述导体元件32在此分别构造为线。根据图6的数据电缆11不具有缺陷。此状态在下文中称为D0。
图7示出了图6的数据电缆11，其中，现在通过将两个导体元件32解扭使得在两个线32之间形成了孔环或孔眼而引入了缺陷12。孔眼33的直径描述了缺陷12的尺度D。在下文中从如下情况出发，即如下的孔环或孔眼33或缺陷12的孔眼33的不同的尺度D1、D2、D3、D4、D5基于：
D1：10毫米的孔眼开口
D2：20毫米的孔眼开口
D3：30毫米的孔眼开口
D4：40毫米的孔眼开口
D5：50毫米的孔眼开口
为展示在UTP电缆测量时的工作原理，选择UTP电缆且将其逐步解扭，即孔眼开口或孔洞以10mm的步长改变(见图6和图7)。测量结构对应于图2中的测量结构。以示波器接收电压信号U(图8)。给出了在解扭之后的孔眼开口的尺度D的不同情况D1至D5以及未解扭的情况D0。较低的侧沿陡度且与之相关联的时间或位置分辨率由于实验室中的结构导致。通过阻抗合适的电路板上的导体轨和合适的部件的选择，可实现明显的改进。但在图8中可见此缺陷12处的逐步解扭且因此升高的阻抗。
图9示出了曲线图，以图示电压信号U中的相对改变R。图中绘出了相对于未解扭的电缆(D0)的相对改变R。图示了相对于完好的数据电缆11(D0情况)的电压曲线的对于带有不同的解扭的UTP电缆的测量的电压信号U。图中给出了在解扭之后孔眼开口的各量度D1至D5。各幅值改变34是缺陷12的量度D的大小(在此对于D3和D5示例地解释)。
在检测设备10的情况中，因此具有用于同轴导线或电缆和UTP导线或电缆的位置分辨的阻抗的简单且稳定的测量方法。恒流源13用于测量。恒定电流DC交替地通过开关装置15与放电电阻(电阻元件16)和测样连接。直接切换到测样上之后的电压信号U包含了关于测样的阻抗位置曲线的信息。
检测设备10因此提供了用于同轴导线和UTP导线的位置分辨的阻抗的简单且稳定的测量方法。恒流源用于测量。恒定电流DC交替地通过开关装置15与参考电阻和测样连接。直接切换到测样11上之后的电压信号U包含了关于沿测样11的阻抗位置曲线的信息。
检测设备10的优点在于不对于另外的导线端部18’提出条件(开路、短接、任意的终端电阻都是可以的)。电压信号U通过测样11的直接充电产生。
检测方法P的简单性与稳定性组合地形成了对于用于集成到EOL检测设备(EOL-End of Line)内的工业应用的优点。
检测设备10可提供为独立的例如便携式的测试装置，例如用于EOL检测，或可提供到机动车内，例如用于机动车Kfz的自检测。
各实施例因此示出了基于恒流源的位置分辨的阻抗测量。
附图标记列表
10 检测设备
11 数据电缆
12 缺陷
13 恒流源
14 控制装置
15 开关装置
16 电阻元件
17 连接装置
18 数据电缆的端部
18’ 数据电缆的另一个端部
19 开关信号
20 联接元件
21 电压采集器
22 参考电势
23 信号发生器
24 分析电路
25 检测标准
26 释放信号
27 平衡-不平衡转换器
28 电压信号的时间段
29 公差带
30 下阈值
31 上阈值
32 线
33 孔环
34 幅值改变
A 缺陷位置
P 检测方法
U 电压信号
S10至S13 方法步骤
DC 电流

Claims (15)

1.一种用于检测用于车辆的数据电缆(11)的检测设备(10)，所述检测设备(10)具有：
-恒流源(13)，所述恒流源(13)设置为将电流(DC)的电流强度调节到预先确定的额定值(S)，
-连接装置(17)，所述连接装置用于连接所述数据电缆(11)的端部(18)，
-开关装置(15)，所述开关设置为取决于开关信号(19)将所述恒流源(13)与所述连接装置(17)电连接，
-电压采集器(21)，所述电压采集器用于记录所述数据电缆(11)的电压信号(U)，和
-控制装置(14)，所述控制装置(14)设置为：
通过所述开关信号(19)开关所述开关装置(15)且因此将所述恒流源(13)与所述连接装置(17)连接，且然后在所述恒流源(13)的调节到额定值(S)的电流(DC)通过所述连接装置(17)流入到所述数据电缆(11)内或从所述数据电缆(11)流出期间，在所述电压采集器(21)上记录所述电压信号(U)，且基于预先确定的、用于识别所述数据电缆(11)内的缺陷(12)的检测标准(25)检测所述电压信号(U)的预先确定的时间段(28)，。
2.根据权利要求1所述的检测设备(10)，其中，所述检测标准(25)规定，如果所述电压信号(U)的所述时间段(28)至少部分地处在预先确定的公差带(29)外，则以信号通知所述数据电缆(11)内的所述缺陷(12)的存在。
3.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(10)，其中，所述检测标准(25)规定，将所述电压信号(U)的所述时间段(28)与至少一个阈值(30、31)进行比较，且在高于或低于相应的阈值(30、31)时以信号通知所述缺陷(12)的存在。
4.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(10)，其中，所述检测标准(25)规定，确定所述时间段(28)的时间曲线且通过预先确定的对应规则确定所述缺陷(12)沿所述数据电缆(11)的位置(A)，所述对应规则将所述时间曲线的每个时刻与沿所述数据电缆(11)的各位置相关联。
5.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(10)，其中，所述检测标准(25)规定，将所述电压信号(U)的所述时间段(28)所具有的幅值改变(34)的差值与所述缺陷(12)的量度(D)和/或特性的值相关联。
6.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(10)，其中，所述检测标准(25)与所述数据电缆(11)的另一个端部(18’)的电路连接无关。
7.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(10)，其中，在所述恒流源(13)的情况下，用于调节电流强度的时间常数(T)大于所述开关装置(15)的开关时长且大于所述时间段(28)的时长。
8.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(10)，其中，提供欧姆电阻元件(16)，且所述开关装置(15)设置为取决于所述开关信号(19)将所述恒流源(13)与所述电阻元件(16)和所述连接装置(17)交替地电连接，且其中所述控制装置(14)设置为通过所述开关信号(19)将所述恒流源(13)首先与所述电阻元件(16)连接且因此将所述恒流源(13)的电流(DC)通过所述电阻元件(16)供给至少直至电流强度具有额定值(S)，且然后通过所述开关信号(19)切换所述开关装置(15)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(10)，其中，所述连接装置(17)具有同轴联接元件(20)以用于连接构造为同轴电缆的数据电缆(11)。
10.根据权利要求9所述的检测设备(10)，其中，所述同轴联接元件(20)构造为在同轴电缆已连接时将所述同轴电缆的外导体与所述检测设备(10)的参考电势(22)相联接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(10)，其中，所述连接装置(17)具有双绞线联接元件(20)以用于连接构造为双绞线电缆的数据电缆(11)，和/或具有用于连接基于电路板的双导体系统的联接元件。
12.根据权利要求11所述的检测设备(10)，其中所述双绞线联接元件(20)具有平衡-不平衡转换器(27)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的检测设备(10)，其中，所述控制装置(14)具有信号发生器(23)以用于多次地和/或周期地开关所述开关装置(15)，且所述检测标准(25)规定在以信号通知所述缺陷(12)被识别前或在产生以信号通知不存在所述缺陷的另外的释放信号(26)前用于识别所述缺陷(12)的成功检测通过的预先确定的最小数量。
14.一种用于检测用于机动车的数据电缆(11)的检测方法(P)，其中，恒流源(13)将电流(DC)的电流强度调节到预先确定的额定值(S)，且开关装置(15)取决于开关信号(19)将恒流源(13)与连接装置(17)电连接，所述数据电缆(11)的端部(18)连接在所述连接装置上，其中，控制装置(14)通过所述开关信号(19)开关所述开关装置(15)，且因此将所述恒流源(13)与所述连接装置(17)连接，且然后在所述恒流源(130)的调节到所述额定值(S)的电流(DC)通过所述连接装置(17)流入到所述数据电缆(11)内或从所述数据电缆(11)流出期间，在电压采集器(21)上记录所述数据电缆(11)的电压信号(U)，且基于用于识别所述数据电缆(11)内的缺陷(12)的预先确定的检测标准(25)检测所述电压信号(U)的预先确定的时间段(28)。
15.根据权利要求14所述的检测方法(P)，其中，仅在不满足所述检验标准(25)时，如果以信号通知没有缺陷，就产生用于为安装和/或运行而释放所述数据电缆(11)的释放信号(26)。
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