一種多通道電纜測試儀系統

趙艾奇

摘要： 針對某武器系統電纜組件的現場測試需求，研制了多型多通道、便攜式電纜測試儀。小型化多通道電纜測試儀采用嵌入式計算機技術，硬件電路模塊化技術，實現了測試現場多芯線電纜的內阻檢測、絕緣檢測和配線檢測。

Abstract： A multi-channel portable cable tester has been developed for on-site testing of a weapon system cable assembly. The miniaturized multi-channel cable tester adopts embedded computer technology and hardware circuit modular technology to realize the internal resistance detection， insulation detection and wiring detection of multi-core cable in the test site.

關鍵詞： 內阻檢測；絕緣檢測；配線檢測；嵌入式計算機技術

Key words： internal resistance testing；insulation testing；wiring testing；embedded computer technology

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）05-0121-02

0 引言

在國防軍工和部隊等領域，存在著大量性能不同、規模不同的電纜。電纜線是否導通、線間絕緣電阻是否滿足要求，將直接影響著軍事訓練和作戰任務的完成效率。雖然可以采用萬用表、蜂鳴器等工具對電纜進行逐點測試，但這些工具僅僅試用于電纜芯數較少的情況，若對大量芯線進行測試，會出現測試效率低、準確性差等問題。針對此類問題，研制了一種小型、簡便、通用的電纜自動測試系統，實現了對大批量多芯線電纜的自動測試。本文介紹的小型化多通道電纜測試儀，采用了高性能處理器，智能檢測處理，大屏幕液晶顯示，全中文圖形界面，清晰直觀，小型化多通道電纜測試儀內配置擴展存儲卡可存儲10000組檢測記錄，可檢索和回放歷史檢測數據，現場生成和導出電纜檢測報告。

1 主要技術指標

內阻檢測范圍：≤ 20Ω；內阻檢測精度：<0.5%；內阻檢測時間：<2分鐘；絕緣檢測范圍：≤500MΩ；絕緣檢測精度：<1%；絕緣檢測電壓：100VDC；絕緣檢測時間：≤10分鐘；主機尺寸：275mm×198mm×55mm；主機凈重：2.8kg；輸入電源：220VAC@50Hz～60Hz ；內置電池：鋰離子供電 11V@8000mAh；電池充電：3～4小時；電池待機：8～10小時。

2 系統組成及功能

小型化多通道電纜測試儀主要包括動態獲取反饋裝置、主端測試裝置、從端測試裝置三部分構成，如圖1所示。

動態獲取反饋裝置包括電源模塊、觸摸屏、CPU中央處理器、通訊模塊、標準USB接口。其中，電源模塊負責給CPU供電，CPU分別控制觸摸屏、通訊模塊和USB接口。

主端測試裝置包括電源模塊、通訊模塊、中央處理器陣列、驅動器陣列、繼電器陣列、A/D采集模塊、電纜轉接頭。電源模塊負責給中央處理器陣列供電，中央處理器陣列通過驅動器陣列控制繼電器通斷，從而對電纜進行測試。動態獲取反饋裝置和主端測試裝置是通過串口進行通訊的。

從端測試裝置包括電源模塊、通訊模塊、中央處理器、驅動器陣列、繼電器陣列、電纜轉接頭。電源模塊負責給中央處理器供電，中央處理器通過驅動器陣列控制繼電器的通斷，從而可對電纜進行測試。主端測試裝置和從端測試裝置是通過串口進行通訊的。

主要實現的功能有：

內阻檢測：芯線導通內阻檢測；絕緣檢測：芯線間絕緣電阻檢測；配線檢測：芯線裝配檢測；數據管理：歷史檢測數據檢索、查看和刪除；數據回放：動態回放電纜組件檢測過程和檢測數據；生成報告：根據檢測數據生成指定格式的檢測報告；SD卡轉儲：通過SD卡導出檢測報告；模板配置：用戶可根據不同的轉接纜設置模板；標準配置：用戶可根據不同的應用場景設置檢驗合格標準；自校準：通過校準纜，儀器可以完成對自身的校準。

3 系統軟件設計

電纜測試儀系統軟件部分采用模塊化設計的方案，完成系統自檢、系統校準、優化測試算法生成、內阻檢測、絕緣檢測、串行通訊、數據管理等功能，并實現信息的實時顯示和存儲信息。其中軟件模塊包括用戶接口管理模塊、測試項目模塊、數據處理模塊、數據庫管理模塊、狀態顯示模塊。圖2為系統軟件功能框圖。

其中各模塊功能及界面如下：①用戶接口管理模塊。用戶接口管理模塊用于獲取用戶輸入信息，實現各子菜單間的切換。②測試項目模塊。測試項目管理模塊完成電纜測試系統自檢、系統校準、被測回路的內阻檢測和絕緣檢測、串行通訊等功能。③數據處理模塊。數據處理模塊在后臺完成，通過算法分析優化測試信息，達到快速測量的效果。④數據庫管理模塊。數據庫管理模塊用于保存配置信息、系統信息和已測過的電纜的詳細信息，以便快速查看，本系統選用了Qt下的sqlite3數據庫，它是一款輕型的數據庫，占用資源非常少，適用于嵌入式系統。⑤狀態顯示模塊。狀態顯示模塊實時直觀的顯示當前所測芯線的信息、測試類型、已用測試時間和剩余時間等，有助于測試人員即時了解現狀。狀態顯示界面如圖4所示。

4 系統檢測方法

小型化多通道電纜測試儀動態獲取反饋裝置的觸摸屏固定在底板上，增加了測試儀的便攜性，主端測試裝置采用多層板研制，正面放置電源模塊、CPU、驅動器、繼電器、50mA恒流源、100V電壓源、無線通訊模塊、光電耦合模塊、串口模塊、電纜轉接頭等；背面放置CPU、驅動器、繼電器等；從端測試裝置正面放置CPU、驅動器、繼電器、無線通訊模塊等，背面放置電源模塊、驅動器、繼電器、電纜轉接頭等。

該系統給出了一種電纜檢測的測試方法，具體步驟如下：①點擊觸摸屏設置待檢測的電纜，CPU對檢測任務進行現場配置，通過串口將測試任務傳給主端測試裝置。②主端測試裝置收到測試任務后，分析任務，如為內阻檢測，通過串口模塊通知從端測試裝置開始進行內阻檢測，同時將任務分工給各個處理器，處理器通過驅動器控制繼電器的通斷，完成對電纜的內阻檢測；若為絕緣檢測，將任務分工給各個處理器，處理器通過驅動器控制繼電器的通斷，完成對電纜的絕緣檢測。③從端測試裝置配合主端測試裝置共同完成對電纜的內阻檢測，從端測試裝置收到內阻檢測通知后，閉合相應的繼電器，完成對電纜的內阻測試。④測試完成后，主端測試裝置將測試結果通過串口上傳給動態獲取反饋裝置中的處理器，處理器將測試結果與標準信息比較，給出最終結果并將其顯示。包括兩項信息：電源工作狀態和電纜測試信息。此外，動態獲取反饋裝置還具有保存測試結果、打印輸出測試結果、回放測試結果等功能。

圖5為電纜測試系統整體測試流程圖。

5 總結

該電纜測試儀采用了嵌入式技術，便于攜帶，結構簡單，采用液晶屏顯示，人機對話界面友好，操作簡便，能實時的顯示檢測結果且生成測試報告。通過試用證明，該測試儀能夠滿足對武器裝備配套電纜的日常維護測試需求，是一種小型、快捷、方便且實用的電纜測試設備。

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