專利名稱：一種電纜加熱裝置及測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械機構(gòu)測試領(lǐng)域，尤其是一種對電纜加熱的裝置和基于該裝置的一種對電纜受熱后傳輸參數(shù)測試的裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
在進行機械機構(gòu)測試過程中，所得的測量信號中會摻雜多種不確定成分。
信號傳輸載體一信號電纜暴露于外界環(huán)境，承受了諸多因素的影響。其中溫度對電纜的傳輸性能影響也比較大，因此需要測試溫度對電纜的傳輸性能的影響。目前在實際測試過程中，變化的環(huán)境溫度場直接作用于信號電纜，電加熱和液體加熱是目前實現(xiàn)電纜受熱應用較多的方法。其中，電加熱的原理即是對電纜內(nèi)通直流電，通過電流發(fā)熱實現(xiàn)電纜升溫，電纜加熱的溫度可由直流電的數(shù)值大小進行換算給出，采用熱電偶測量電纜溫度，但發(fā)熱量過大，會燒壞電纜，且容易造成信號的疊加；液體加熱，可分為水浴和油浴兩種，這兩種方法都不容易控制液體溫度，且容易造成安全事故。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本發(fā)明的目的是:在保證試驗安全操作的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對傳輸載體電纜的加熱，實現(xiàn)電纜穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)受熱，并保證試驗的安全性。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所涉及的一種電纜加熱的裝置:包括鐵桶、可調(diào)節(jié)電爐、空心鐵筒、固定支架，所述鐵桶的上端開口，以保證散熱均勻；所述空心鐵筒懸掛固定在所述固定支架上，且所述空心鐵筒位于所述鐵桶的內(nèi)部，所述空心鐵筒包括用于纏繞電纜的圓柱部分；所述固定支架上設(shè)置有懸掛電纜的兩支點，防電纜靠近外部鐵桶，使電纜過熱；所述可調(diào)節(jié)電爐設(shè)置在所述空心鐵筒內(nèi)且放置在所述鐵桶的下方。
本發(fā)明所涉及的一種電纜測試裝置，包括上述的電纜加熱裝置、信號發(fā)生器、功率放大器、激振器、試驗件、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、信號采集系統(tǒng)、計算機分析系統(tǒng)和輸出設(shè)備；所述信號發(fā)生器用來產(chǎn)生不同頻率的信號并經(jīng)所述功率放大器放大而傳至所述激振器；所述激振器產(chǎn)生的激勵力作用在所述試驗件上，使所述試驗件產(chǎn)生振動信號；所述試驗件產(chǎn)生的振動信號，經(jīng)第一加速度傳感器而輸出第一信號，所述第一信號直接進入所述信號采集系統(tǒng)；所述試驗件所產(chǎn)生的振動信號，經(jīng)第二加速度傳感器而輸出第二信號，所述第二信號經(jīng)纏繞在所述電纜加熱裝置上的電纜，而輸入所述信號采集系統(tǒng)；所述信號采集系統(tǒng)將采集的第一信號、第二信號，輸入所述計算機分析系統(tǒng)并對它們進行對比分析，最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果。其中所有的信號功率放大均保持恒定倍數(shù)。
利用上述電纜測試裝置來進行恒溫測試的步驟包括:
I)將待測試的電纜沿同一方向螺旋纏繞在所述空心鐵筒上，并在空心鐵筒上呈單層排列；
2)調(diào)節(jié)所述電纜加熱裝置中的可調(diào)節(jié)電爐，使所述待測試的電纜最終達到一個溫度值的恒溫狀態(tài)；
3)對應步驟I)中一個溫度值的恒溫狀態(tài)，調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器使之輸出多組信號，且各組信號的頻率不同；
4)所述信號經(jīng)功率放大器放大而傳至激振器；
5)激振器產(chǎn)生的激勵力作用在試驗件上，使所述試驗件產(chǎn)生振動信號；
6)所述試驗件產(chǎn)生的振動信號經(jīng)第一加速度傳感器而輸出第一信號，所述第一信號直接進入所述信號采集系統(tǒng)；
同時，所述試驗件所產(chǎn)生的振動信號經(jīng)第二加速度傳感器而輸出第二信號，所述第二信號經(jīng)所述待測試的電纜而輸入信號采集系統(tǒng)；
7)所述信號采集系統(tǒng)將采集的第一信號及第二信號輸入到所述計算機分析系統(tǒng)，進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果；
8)調(diào)節(jié)所述電纜加熱裝置中的可調(diào)節(jié)電爐，使所述待測試的電纜最終達到多個不同溫度值的恒溫狀態(tài)；并針對每個溫度值的恒溫狀態(tài)重復步驟3)至7)，而得到各溫度值的恒溫狀態(tài)下的測試結(jié)果。
利用上述電纜測試裝置進行瞬態(tài)溫度測試的步驟包括:
I)調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器輸出一個恒定頻率的信號；
2)調(diào)節(jié)所述電纜加熱裝置中的可調(diào)節(jié)電爐至最大功率；
3)電纜溫度由常溫逐漸升至最高溫；
4)在升溫過程中，所述信號采集系統(tǒng)采集第一加速度傳感器輸出的的第一輸出信號、第二加速度傳感器輸出的的第二輸出信號，并傳輸至計算機分析系統(tǒng)；
5)計算機分析系統(tǒng)對升溫過程中的第一輸出信號、第二輸出信號進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果；
6)在電纜溫度穩(wěn)定在最高時，將所述可調(diào)節(jié)電爐關(guān)閉；
7)電纜溫度由最高溫逐漸降至常溫；
8)在降溫過程中，所述信號采集系統(tǒng)采集第一加速度傳感器的第一輸出信號、第二加速度傳感器的第二輸出信號，并傳輸至計算機分析系統(tǒng)；
9)計算機分析系統(tǒng)對降溫過程中的第一輸出信號、第二輸出信號進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果。
本發(fā)明的有益效果是:通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)電爐，實現(xiàn)對電纜的穩(wěn)態(tài)受熱和瞬態(tài)受熱。調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)電爐功率，并保持加熱一段時間，使鐵桶內(nèi)的溫度基本穩(wěn)定，采用溫度計記錄溫度，便可得到電纜的溫度；避免了多次纏繞電纜的操作；加熱設(shè)備簡單，成本較低；可調(diào)節(jié)電爐產(chǎn)生的熱量在鐵桶內(nèi)成梯度分布，底部熱量逐漸通過開口和鐵桶自身散發(fā)出去，避免了由于熱量滯留循環(huán)造成的電纜過熱；通過調(diào)節(jié)電爐功率，能夠完成穩(wěn)態(tài)離散溫度和瞬態(tài)變溫環(huán)境下的測試。


圖1為本發(fā)明的電纜加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的電纜測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖中:1鐵桶；2可調(diào)節(jié)電爐；3空心鐵筒；4固定支架；5高溫溫度計。
具體實施方式
如圖1所示的一種電纜加熱裝置，包括鐵桶1、可調(diào)節(jié)電爐2、空心鐵筒3、固定支架4，所述鐵桶I的上端開口，以保證散熱均勻；所述空心鐵筒3懸掛固定在所述固定支架4上，且所述空心鐵筒3位于所述鐵桶I的內(nèi)部，所述空心鐵筒3包括用于纏繞電纜的圓柱部分，電纜纏繞在所述空心鐵筒3圓柱部分的外圓周壁上；所述固定支架4上設(shè)置有懸掛電纜的兩支點，防電纜靠近外部鐵桶，使電纜過熱；所述可調(diào)節(jié)電爐2設(shè)置在所述空心鐵筒3內(nèi)且放置在所述鐵桶I的下方，調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)電爐2的功率，并保持加熱一段時間，使所述鐵桶I內(nèi)的溫度基本穩(wěn)定，采用高溫溫度計5記錄溫度，便可得到電纜的溫度。
如圖2所示的一種電纜測試裝置，包括上述的電纜加熱裝置、信號發(fā)生器、功率放大器、激振器、試驗件、第一加速度傳感器、第二加速度傳感器、信號采集系統(tǒng)、計算機分析系統(tǒng)和輸出設(shè)備；所述信號發(fā)生器用來產(chǎn)生不同頻率的信號并經(jīng)所述功率放大器放大而傳至所述激振器，其中所有的信號功率放大均保持恒定倍數(shù)；所述激振器產(chǎn)生的激勵力作用在所述試驗件上，使所述試驗件產(chǎn)生振動信號；所述試驗件產(chǎn)生的振動信號，經(jīng)第一加速度傳感器而輸出第一信號，所述第一信號直接進入所述信號采集系統(tǒng)；所述試驗件所產(chǎn)生的振動信號，經(jīng)第二加速度傳感器而輸出第二信號，所述第二信號經(jīng)纏繞在所述電纜加熱裝置上的電纜，而輸入所述信號采集系統(tǒng)；所述信號采集系統(tǒng)將采集的第一信號、第二信號，輸入所述計算機分析系統(tǒng)并對它們進行對比分析，最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果O
當測試處于的工作環(huán)境保持在某一溫度時，實現(xiàn)的是恒定溫度的測試。調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)電爐2，使其在某一恒定功率下工作，所述鐵桶I內(nèi)的熱量將在一定時間內(nèi)達到平衡，所述鐵桶I內(nèi)相同水平線位置的溫度相同且保持不變，而處于水平位置的電纜在很短的時間內(nèi)，由于熱量相互傳遞而與桶內(nèi)同一水平位置的溫度一致。采用高溫溫度計5記錄電纜處于水平位置的溫度。電纜的參數(shù)與溫度和頻率同時有關(guān)，故采用所述信號發(fā)生器5輸出不同頻率信號。
某一恒定溫度下，信號發(fā)生器輸出不同頻率的信號，例如100Hz、500Hz、800Hz、1000Hz、2000Hz、3000Hz和4000Hz，使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對相應信號進行采集。采集信號時，應滿足采樣定理，設(shè)置試驗的采樣頻率為12.8KHz，分析頻率的上限為5KHz，分析時間大于5秒，以滿足頻率分辨率要求。調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)電爐2功率，獲取電纜的不同溫度，例如30°C、80°C、110°C、160°C、190°C、220°C、260°C，各個溫度下均輸入以上幾個頻率的信號，相互比較可以獲得頻率和溫度同時影響下的信號相應變化情況。
利用上述電纜測試裝置來進行恒溫測試的步驟包括:1)將待測試的電纜沿同一方向螺旋纏繞在所述空心鐵筒上，并在空心鐵筒上呈單層排列；2)調(diào)節(jié)所述電纜加熱裝置中的可調(diào)節(jié)電爐，使所述待測試的電纜最終達到一個溫度值的恒溫狀態(tài)；3)對應步驟I)中一個溫度值的恒溫狀態(tài)，調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器使之輸出多組信號，且各組信號的頻率不同；4)所述信號經(jīng)功率放大器放大而傳至激振器；5)激振器產(chǎn)生的激勵力作用在試驗件上，使所述試驗件產(chǎn)生振動信號；6)所述試驗件產(chǎn)生的振動信號經(jīng)第一加速度傳感器而輸出第一信號，所述第一信號直接進入所述信號采集系統(tǒng)；同時，所述試驗件所產(chǎn)生的振動信號經(jīng)第二加速度傳感器而輸出第二信號，所述第二信號經(jīng)所述待測試的電纜而輸入信號采集系統(tǒng)；7)所述信號采集系統(tǒng)將采集的第一信號及第二信號輸入到所述計算機分析系統(tǒng)，進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果；8)調(diào)節(jié)所述電纜加熱裝置中的可調(diào)節(jié)電爐，使所述待測試的電纜最終達到多個不同溫度值的恒溫狀態(tài)；并針對每個溫度值的恒溫狀態(tài)重復步驟3)至7)，而得到各溫度值的恒溫狀態(tài)下的測試結(jié)果。
瞬態(tài)溫度的試驗測試與穩(wěn)態(tài)離散溫度的測試不同，主要實現(xiàn)的是從某一溫度到另一溫度的瞬態(tài)變化，多側(cè)重于初始溫度和終點溫度的變化過程，電纜的溫度與時間成線性關(guān)系，本試驗工況主要有兩種，瞬態(tài)升溫和瞬態(tài)降溫。設(shè)信號發(fā)生器的輸出信號為1000Hz，將所述可調(diào)節(jié)電爐功率調(diào)至最大，所述第一加速度傳感器和所述第二加速度傳感器測得的信號最終由所述信號采集系統(tǒng)接收。電纜由常溫逐漸變化至最高溫度時，完成的是瞬態(tài)升溫過程。
對于降溫過程，是在電纜溫度穩(wěn)定在最高時，將所述可調(diào)節(jié)電爐關(guān)閉，則所述鐵桶內(nèi)的熱量將逐漸散發(fā)出去，在大空間對流換熱情況下，最終達到常溫，由此實現(xiàn)了電纜溫度由高到低的變化。采樣設(shè)置滿足采樣定理，設(shè)置試驗的采樣頻率為12.8KHZ，分析頻率的上限為5KHz，分析時間大于5秒，以滿足頻率分辨率要求，采樣時間超過500s。
利用上述電纜測試裝置進行瞬態(tài)溫度測試的步驟包括:1)調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器輸出一個恒定頻率的信號；2)調(diào)節(jié)所述電纜加熱裝置中的可調(diào)節(jié)電爐至最大功率；3)電纜溫度由常溫逐漸升至最高溫；4)在升溫過程中，所述信號采集系統(tǒng)采集第一加速度傳感器輸出的的第一輸出信號、第二加速度傳感器輸出的的第二輸出信號，并傳輸至計算機分析系統(tǒng)；5)計算機分析系統(tǒng)對升溫過程中的第一輸出信號、第二輸出信號進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果；6)在電纜溫度穩(wěn)定在最高時，將所述可調(diào)節(jié)電爐關(guān)閉；7)電纜溫度由最高溫逐漸降至常溫；8)在降溫過程中，所述信號采集系統(tǒng)采集第一加速度傳感器的第一輸出信號、第二加速度傳感器的第二輸出信號，并傳輸至計算機分析系統(tǒng)；9)計算機分析系統(tǒng)對降溫過程中的第一輸出信號、第二輸出信號進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果。
除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種電纜加熱裝置，其特征在于:包括鐵桶(I)、可調(diào)節(jié)電爐(2)、空心鐵筒(3)、固定支架(4)，所述鐵桶(I)的上端開口 ；所述空心鐵筒(3)懸掛固定在所述固定支架(4)上，且所述空心鐵筒(3)位于所述鐵桶(I)的內(nèi)部，所述空心鐵筒包括用于纏繞電纜的圓柱部分；所述固定支架(3)上設(shè)置有懸掛電纜的兩支點；所述可調(diào)節(jié)電爐(2)設(shè)置在所述空心鐵筒(3)內(nèi)且放置在所述鐵桶(I)的下方。
2.一種電纜測試裝置，其特征在于:包括權(quán)利要求1所述的電纜加熱裝置；還包括信號發(fā)生器(5)、功率放大器(6)、激振器(7)、試驗件(8)、第一加速度傳感器(J1)、第二加速度傳感器(J2)、信號采集系統(tǒng)(9)、計算機分析系統(tǒng)(10)和輸出設(shè)備(11)； -所述信號發(fā)生器產(chǎn)生不同頻率的信號經(jīng)所述功率放大器放大傳至所述激振器； -所述激振器產(chǎn)生的激勵力作用在所述試驗件上使所述試驗件產(chǎn)生振動信號； 一所述試驗件產(chǎn)生的振動信號經(jīng)第一加速度傳感器而輸出第一信號，所述第一信號直接進入所述信號采集系統(tǒng)； 一所述試驗件所產(chǎn)生的振動信號經(jīng)第二加速度傳感器而輸出第二信號，所述第二信號經(jīng)所述電纜加熱裝置上的電纜而輸入所述信號采集系統(tǒng)； 一所述信號采集系統(tǒng)將采集的所述第一信號、第二信號輸入所述計算機分析系統(tǒng)進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果。
3.利用權(quán)利要求2所述的電纜測試裝置進行恒溫測試的方法，其步驟包括: 1)將待測試的電纜沿同一方向螺旋纏繞在所述空心鐵筒(3)上，并在空心鐵筒上呈單層排列； 2)調(diào)節(jié)所述電纜加熱裝置中的可調(diào)節(jié)電爐(2)，使所述待測試的電纜最終達到一個溫度值的恒溫狀態(tài)； 3)對應步驟I)中一個溫度值的恒溫狀態(tài)，調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器輸出多組信號，且各組信號的頻率不同；4)所述信號經(jīng)功率放大器放大傳至激振器； 5)激振器產(chǎn)生的激勵力作用在試驗件上使所述試驗件產(chǎn)生振動信號； 6)所述試驗件產(chǎn)生的振動信號經(jīng)第一加速度傳感器而輸出第一信號，所述第一信號直接進入所述信號采集 系統(tǒng)； 同時，所述試驗件所產(chǎn)生的振動信號經(jīng)第二加速度傳感器而輸出第二信號，所述第二信號經(jīng)所述待測試的電纜而輸入信號采集系統(tǒng)； 7)所述信號采集系統(tǒng)將采集的所述第一信號、第二信號輸入所述計算機分析系統(tǒng)進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果； 8)調(diào)節(jié)所述電纜加熱裝置中的可調(diào)節(jié)電爐(2)，使所述待測試的電纜最終達到多個不同溫度值的恒溫狀態(tài)；并針對每個溫度值的恒溫狀態(tài)重復步驟3至7，得到各溫度值的恒溫狀態(tài)下的測試結(jié)果。
4.利用權(quán)利要求2所述的電纜測試裝置進行瞬態(tài)溫度測試的方法，其步驟包括: 1)調(diào)節(jié)所述信號發(fā)生器輸出一個恒定頻率的信號； 2)調(diào)節(jié)所述電纜加熱裝置中的可調(diào)節(jié)電爐(2)至最大功率； 3)電纜溫度由常溫逐漸升至最高溫； 4)在升溫過程中，所述信號采集系統(tǒng)采集第一加速度傳感器的第一輸出信號、第二加速度傳感器的第二輸出信號，并傳輸至計算機分析系統(tǒng)；·5)計算機分析系統(tǒng)對升溫過程中的第一輸出信號、第二輸出信號進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果； ·6 )在電纜溫度穩(wěn)定在最高時，將所述可調(diào)節(jié)電爐(2 )關(guān)閉； ·7)電纜溫度由最高溫逐漸降至常溫； ·8)在 降溫過程中，所述信號采集系統(tǒng)采集第一加速度傳感器的第一輸出信號、第二加速度傳感器的第二輸出信號，并傳輸至計算機分析系統(tǒng)； ·9)計算機分析系統(tǒng)對降溫過程中的第一輸出信號、第二輸出信號進行對比分析，并最終由所述輸出設(shè)備輸出對比分析結(jié)果。
全文摘要
一種電纜加熱的裝置及測試裝置及測試方法，電纜加熱的裝置包括鐵桶、可調(diào)節(jié)電爐、空心鐵筒、固定支架，鐵桶的上端開口；空心鐵筒懸掛固定在固定支架上，且空心鐵筒位于鐵桶的內(nèi)部，空心鐵筒包括用于纏繞電纜的圓柱部分；固定支架上設(shè)置有懸掛電纜的兩支點，可調(diào)節(jié)電爐設(shè)置在空心鐵筒內(nèi)且放置在鐵桶的下方；測試裝置中包括上述的電纜加熱的裝置；有益效果是，避免了多次纏繞電纜的操作步驟；加熱設(shè)備簡單，成本較低；可調(diào)節(jié)電爐產(chǎn)生的熱量在鐵桶內(nèi)成梯度分布，底部熱量逐漸通過開口和鐵桶自身散發(fā)出去，避免了由于熱量滯留循環(huán)造成的電纜過熱；能夠完成穩(wěn)態(tài)離散溫度和瞬態(tài)變溫環(huán)境下的測試。
文檔編號G01M7/02GK103162926SQ201310048569
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者門秀花 申請人:濟南大學