專利名稱：測(cè)量電導(dǎo)線電容的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量電導(dǎo)線電容的裝置。
在制造包含有一導(dǎo)體和一絕緣護(hù)套或保護(hù)層的電導(dǎo)線時(shí)，制造者得知導(dǎo)線或電纜的電容是很重要的。因?yàn)楸娝苤?，電容影響到?dǎo)線的電阻。
GB2003613公開了一種測(cè)量導(dǎo)線電容的方法，其中提供一由導(dǎo)電材料制成的測(cè)量管，被測(cè)量的導(dǎo)線從該測(cè)量管中穿過。最好，測(cè)量管位于一冷卻通道內(nèi)，其內(nèi)充滿水。將高頻率的測(cè)量電壓施加到測(cè)量管上，而將導(dǎo)體接地。由此，電流在測(cè)量管和導(dǎo)體之間流動(dòng)，電流的大小取決于絕緣材料的介電常數(shù)和其厚度。
EP0679863中使用上述的測(cè)量原理來測(cè)量絕緣套內(nèi)的導(dǎo)線導(dǎo)體的偏心位移。為實(shí)現(xiàn)該目的，圍繞導(dǎo)線的圓周布置三個(gè)弧形的電極塊。這些電極塊沿圓周間隔布置并且彼此相互電絕緣。每一個(gè)電極塊或電極都通有高頻率的測(cè)量電壓。流入各個(gè)電極塊的電流能夠測(cè)量出電極塊區(qū)域內(nèi)的絕緣套的厚度。如果流入各個(gè)電極塊的電流各不相同，則表明導(dǎo)體在導(dǎo)線的絕緣套中的布置不是同心布置。
當(dāng)電導(dǎo)線尤其在高頻率的電壓例如2千兆赫下使用時(shí)，沿導(dǎo)線長(zhǎng)度的電容的局部變化也是很重要的。這樣的變化可能是由導(dǎo)線的不均勻結(jié)構(gòu)引起的，或者也可能是由厚度的變化導(dǎo)致的。這樣的變化會(huì)引起不良的電磁波反射。
本發(fā)明的目的是提供一種用于測(cè)量電導(dǎo)線電容的裝置，該裝置也可以測(cè)量出電容的局部變化。
在本發(fā)明的測(cè)量裝置中，一第二測(cè)量管相對(duì)于一第一測(cè)量管同軸布置。第二測(cè)量管的長(zhǎng)度大大小于第一測(cè)量管。第一測(cè)量管可包括多個(gè)單獨(dú)的管部分。如果要得到精確的電容測(cè)量值，第一測(cè)量管必須具有一最小長(zhǎng)度。該最小長(zhǎng)度值例如可以是200mm。然而，這樣的一長(zhǎng)度值對(duì)于確定較小區(qū)域內(nèi)的電容變化來說是不能令人滿意的。因此，提供一第二測(cè)量管，該管的長(zhǎng)度較小，為第一和第二測(cè)量管的總長(zhǎng)度的10％至25％。由此可知，第二測(cè)量管的長(zhǎng)度可以在20至50mm之間。采用適當(dāng)?shù)碾娙轀y(cè)量裝置，可以測(cè)量出第一測(cè)量管和導(dǎo)體之間的電容及第二測(cè)量管和導(dǎo)體之間的電容。也可以是，就第一電容值而言，將第一和第二測(cè)量管合在一起，測(cè)量這些管與導(dǎo)體之間的電容值。
可以采用已知的方式通過測(cè)量電流或電壓來確定電容值。例如可以將第一和第二測(cè)量管分別連接到單獨(dú)的電流測(cè)量裝置上，使用一合適的計(jì)量裝置，測(cè)定出電流的變化，將它們表示成電容的變化。當(dāng)變化達(dá)到臨界值時(shí)，可以進(jìn)行相應(yīng)的指示。有時(shí)，必須除去導(dǎo)線的一部分。
另一種測(cè)量電容的方法是采用電橋電路，該方法中，測(cè)量一個(gè)已知電容器的電壓降，該電容器與要測(cè)量的電容串聯(lián)連接，并向該電路提供一已知大小的電壓。
在通常的電容測(cè)量過程中，可以不使用第二測(cè)量管。而在另一種情形下，流入第一和第二測(cè)量管的電流增加時(shí)，就要使用第二測(cè)量管。在該情形下，電流測(cè)量裝置可以測(cè)量出流入這兩個(gè)測(cè)量管的總電流。增加了第二測(cè)量管的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量電容的裝置的總長(zhǎng)度不必大于常規(guī)的測(cè)量裝置的長(zhǎng)度。
可以理解，也可以提供兩個(gè)或多于兩個(gè)的測(cè)量管，為達(dá)到所需要的測(cè)量精確程度，這些測(cè)量管可以具有各不相同的長(zhǎng)度。隨著測(cè)量管長(zhǎng)度的降低，各部位的測(cè)量精度增加，然而測(cè)量管長(zhǎng)度的降低也會(huì)引起干擾效應(yīng)的增加，會(huì)出現(xiàn)特短的第二測(cè)量管不能得到有用的測(cè)量效果的危險(xiǎn)。
在本發(fā)明的一特定實(shí)施例中，第二測(cè)量管位于第一測(cè)量管的至少兩個(gè)部分之間。這樣的布置方式的好處在于影響第二測(cè)量管的干擾區(qū)域最小，以便可以精確地測(cè)量出電容的變化。
最好，第二測(cè)量管的直徑與第一測(cè)量管的直徑相同，并且這兩個(gè)測(cè)量管最好由一相同的屏蔽管所包圍。在屏蔽管和測(cè)量管之間提供一種固體材料的絕緣，測(cè)量管的兩個(gè)部分相互連接，形成一整體。另外，第一屏蔽管可由一接地的第二屏蔽管所包圍，與該裝置的其它部分一同形成一整套裝置。
下面參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1示出了本發(fā)明裝置的一第一實(shí)施例。
圖2簡(jiǎn)要示出了本發(fā)明裝置的一第二實(shí)施例。
圖3示出了一用于測(cè)量電容的電路。
在圖1中，所示的導(dǎo)線10包括一導(dǎo)體12和一電絕緣材料的保護(hù)層或護(hù)套14，該導(dǎo)線延伸通過一冷卻通道的水槽16，該冷卻通道位于一未示出的導(dǎo)線生產(chǎn)廠內(nèi)。一測(cè)量部件18位于該水槽16內(nèi)。它包括一第一測(cè)量管20，其長(zhǎng)度例如為200mm。與第一測(cè)量管具有相同直徑的第二測(cè)量管22相對(duì)于第一測(cè)量管占據(jù)很小的空間，其長(zhǎng)度例如為25mm。第一和第二測(cè)量管同軸布置。由導(dǎo)電材料制成的測(cè)量管20、22由與其相距一定徑向距離的一屏蔽管24所包圍，該屏蔽管24也是由導(dǎo)電材料制成。屏蔽管24的中間部分26在一定徑向距離處包圍測(cè)量管20、22，而其兩端部28、30的直徑較小，大體等于測(cè)量管20、22的直徑。測(cè)量管20、22和屏蔽管24連接到高頻率例如450千赫茲的測(cè)量電壓U上。峰值電壓為20伏特。提供了一第一電流測(cè)量裝置34與測(cè)量管20、22相連。提供一第二電流測(cè)量裝置36與第一測(cè)量管20相連。一第三電流測(cè)量裝置38與第二測(cè)量管22相連。導(dǎo)體12接地，而且一第二屏蔽管40包圍第一屏蔽管24，與其相距一定徑向距離。絕緣層42、44分別位于測(cè)量管20、22的一側(cè)和第一屏蔽管24的另一側(cè)之間，圖中沒有詳細(xì)指明，它可以包含有空氣。在屏蔽管24和屏蔽管40之間存在一絕緣層46。該絕緣層與絕緣層42相類似。上述的部分相互連接，并形成了一均質(zhì)的測(cè)量部件18。環(huán)形絕緣部分48位于絕緣層42、44之間及它們與絕緣體46之間。
當(dāng)提供一測(cè)量電壓時(shí)，一電流從測(cè)量管20、22流向?qū)w12。該電流即為導(dǎo)線10的電容的測(cè)量結(jié)果。當(dāng)將測(cè)量裝置36、38的電流I1和I2加起來時(shí)，就得到了電容的測(cè)量值。電流測(cè)量裝置34測(cè)量電流IS，也可以測(cè)量出電容的值。如果在導(dǎo)線10沿箭頭48的方向向前移動(dòng)的過程中，電容產(chǎn)生一時(shí)的變化，則測(cè)量裝置38的電流I2改變，因而存在電容的各部位的變化。所測(cè)得的電流的變化則表示出了電容的變化，該電容變化對(duì)于在生產(chǎn)的導(dǎo)線中引起高的電磁波的反射可能是至關(guān)重要的。
圖2簡(jiǎn)要地表示出測(cè)量管的布置?？梢钥闯鲇袃蓚€(gè)管部分60、62，它們的總長(zhǎng)度為200mm。它們彼此相互間隔。一短的測(cè)量管64例如20至50mm長(zhǎng)位于第一管部分之間的空間內(nèi)。管部分60至64被接上高頻率的測(cè)量電壓，如在描述圖1時(shí)所述。在各個(gè)測(cè)量管部分60、62的供給線路中，連接有一電流測(cè)量裝置，借助于該測(cè)量裝置可以測(cè)量出電流I’1、I’2和I’3。這些電流的總和可被用于電容的測(cè)量。電流I’2的變化可以表示出電容的變化。
可以理解，在圖2的布置中，可以選擇與圖1中所示的相同的結(jié)構(gòu)。所以，沒有示出屏蔽管。
圖3中的電路示出了一個(gè)電容值已知的電容器C，該電容器C與電容器Cx相串連。電容器Cx由測(cè)量管部分例如部分20或部分22與導(dǎo)體12之間的部分形成。該電容是要被測(cè)量的。向該串聯(lián)連接提供高頻率的電壓U，該電壓值也是已知的。在電容器C和Cx之間的一點(diǎn)處測(cè)量電壓Ux。而后，可以根據(jù)以下公式計(jì)算出所要測(cè)量的電容Cx。Cx=(U-Ux)·CUx]]>
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量包括有一內(nèi)部導(dǎo)體和一絕緣保護(hù)層的電導(dǎo)線電容的裝置，該裝置包括至少一個(gè)第一測(cè)量管，該第一測(cè)量管由導(dǎo)電材料制成，能夠與一高頻率的測(cè)量電壓源相連，移動(dòng)該導(dǎo)線通過所述第一測(cè)量管，至少一第二測(cè)量管與所述第一測(cè)量管同軸布置，其長(zhǎng)度大大小于所述第一測(cè)量管的長(zhǎng)度，并且也能夠與所述電壓源相連，一屏蔽管在與所述測(cè)量管相距一定徑向距離處圍繞所述測(cè)量管，并且也能夠與所述電壓源相連，在所述導(dǎo)線和所述測(cè)量管之間有水，第一電容測(cè)量裝置測(cè)量所述第一測(cè)量管有時(shí)以及所述第二測(cè)量管與所述導(dǎo)體之間的電容，而第二電容測(cè)量裝置測(cè)量所述第二測(cè)量管與所述導(dǎo)體之間的電容。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于利用電橋測(cè)量電路來測(cè)量所述電容。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于一第一電流測(cè)量裝置測(cè)量所述第一測(cè)量管有時(shí)以及所述第二測(cè)量管與所述導(dǎo)體之間的電流，一第二電流測(cè)量裝置測(cè)量所述第二測(cè)量管與所述導(dǎo)體之間的電流，一計(jì)量裝置計(jì)量出所述第一和第二測(cè)量裝置中的電流值，以便表示出電容值和電容的變化。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一和第二測(cè)量管具有相同的直徑。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一和第二測(cè)量管由一共同的屏蔽管所包圍。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第二測(cè)量管位于所述第一測(cè)量管的兩個(gè)部分之間。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第二測(cè)量管的長(zhǎng)度介于所述第一和所述第二測(cè)量管的總長(zhǎng)度的10％到25％之間。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述第一和所述第二測(cè)量管的總長(zhǎng)度大約為200mm。
9.如權(quán)利要求7或9所述的裝置，其特征在于所述第二測(cè)量管的長(zhǎng)度介于20至50mm之間。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述屏蔽管中的部分延伸超過所述測(cè)量管，該部分的直徑與所述測(cè)量管的直徑大體相同。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述屏蔽管由一第二屏蔽管所包圍，該第二屏蔽管與所述屏蔽管相隔一定徑向距離，并被接地。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述測(cè)量管和所述屏蔽管形成一體，并由一絕緣層相互連接起來。
全文摘要
測(cè)量電導(dǎo)線的電容的裝置具有一第一和一第二測(cè)量管,兩者均被連接到一高頻率的電壓源上。第一測(cè)量管具有一常規(guī)的長(zhǎng)度,而第二測(cè)量管則很短。借用于第一測(cè)量管,可以以常規(guī)的方式測(cè)量導(dǎo)線的電容。第二測(cè)量管可以測(cè)量電容的局部變化。
文檔編號(hào)G01R31/02GK1231426SQ99102080
公開日1999年10月13日 申請(qǐng)日期1999年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月7日
發(fā)明者哈拉爾德·斯考拉 申請(qǐng)人:斯考拉電子工業(yè)有限公司