電纜絕緣層厚度測量方法淺析

郭筠婷

摘 要：隨著社會的發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施在不斷完善，電線電纜早已通向每家每戶。作為傳輸電力的重要媒介，電線電纜在制作過程以及質(zhì)量檢測過程中，都要對電纜絕緣層厚度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量。本文對現(xiàn)有的電纜絕緣層厚度測量方法，包括傳統(tǒng)切片檢測方法、X光檢測方法、電渦流檢測方法和超聲波檢測方法進(jìn)行了簡要的分析與比較。

關(guān)鍵詞：電纜絕緣層 電渦流測厚 超聲波測厚 X光測厚

許多電纜生產(chǎn)廠家都期盼找到一種能方便快捷的檢測電纜絕緣層厚度的方法。不僅因?yàn)殡娎|絕緣層厚度是決定電纜質(zhì)量高低的主要指標(biāo)，同時，控制絕緣層厚度也有利于減少材料的浪費(fèi)。目前，大多數(shù)廠家對電纜絕緣層厚度的檢測仍采用抽樣、切片的方法。這種傳統(tǒng)的檢測方法不僅浪費(fèi)材料，檢測結(jié)果也并不準(zhǔn)確。與之相比，X光檢測方法、電渦流檢測方法和超聲波檢測方法更加行之有效。

1.傳統(tǒng)切片檢測方法

傳統(tǒng)的抽樣、切片方法是用投影儀把整盤電纜的任意一端的一段切片進(jìn)行放大，來測量絕緣層厚度，據(jù)此判斷整盤電纜是否達(dá)標(biāo)。顯然，這種檢測方法不僅檢測結(jié)果不準(zhǔn)確，而且一旦出現(xiàn)檢測結(jié)果不合格的情況，價值上萬元的整盤電纜就都報廢了，其損失是慘重的。

2.X光檢測方法

2.1實(shí)現(xiàn)方法

X光檢測方法是通過測量穿過電纜絕緣層的X光通量變化，來判斷絕緣層厚度的。電纜兩側(cè)分別設(shè)置X光發(fā)射頭和接收頭，發(fā)射頭射出的X光線垂直于電纜，接收頭接收到的信號經(jīng)過模擬放大，12位A/D變換，傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，據(jù)此計(jì)算出接收頭上X光線強(qiáng)度的大小，就可以得出電纜絕緣層的厚度。X光發(fā)射頭還可以沿垂直于電纜的方向進(jìn)行移動掃描，利用接收頭每一個像素為一個探測點(diǎn)完成橫向絕緣層一側(cè)的斷層掃描運(yùn)動，即每檢測完一個位置，X光線的方向可以通過做0——360度的變化進(jìn)行其他位置的絕緣層檢測。再通過機(jī)架整體橫移至絕緣層另一邊，再對絕緣層的另一側(cè)進(jìn)行同樣的斷層掃描?；蛘呖梢圆捎檬筙光發(fā)射和接收頭組成的檢測付繞電纜軸線的方向轉(zhuǎn)動的方法進(jìn)行檢測。

2.2可行性分析

使用X光檢測方法，不僅解決了電纜生產(chǎn)過程中的無損測厚問題，而且由于測厚時的檢測點(diǎn)幾乎是圓的，能夠測得絕緣層的偏心度。但由于X射線具有輻射，使用中對射線的防護(hù)要求比較高，性價比較低。

3.電渦流檢測方法

3.1現(xiàn)狀分析

金屬材料工件表面的絕緣覆蓋層厚度的電渦流檢測方法通常采用標(biāo)準(zhǔn)厚度片手工標(biāo)定校準(zhǔn)渦流檢測儀對絕緣層厚度進(jìn)行測量。但對于電纜絕緣層這種曲率變化的曲面金屬工件覆蓋層，表面曲率變化將引起渦流檢測信號的變化，常規(guī)渦流測厚方法測量誤差會較大。學(xué)術(shù)理論界有提出采用增加理論誤差計(jì)算補(bǔ)償方法，但由于實(shí)際被檢材料的曲率及電導(dǎo)率變化不定，同時探頭工裝精度偏離的影響，導(dǎo)致該誤差計(jì)算補(bǔ)償方法在實(shí)際檢測中難于實(shí)施。因此，可以采用機(jī)械掃查器網(wǎng)格狀檢測點(diǎn)定位檢測標(biāo)定的方法。

3.2實(shí)現(xiàn)方法

先采用機(jī)械掃查器網(wǎng)格狀檢測點(diǎn)定位檢測無覆蓋層的基體曲面金屬表面和三種不同厚度標(biāo)準(zhǔn)覆蓋層的曲面金屬表面，制作針對各檢測點(diǎn)的覆蓋層厚度標(biāo)定曲線，而后用機(jī)械掃查器定位檢測有覆蓋層的被檢金屬工件，通過針對每一個檢測點(diǎn)的覆蓋層厚度標(biāo)定曲線，計(jì)算得到曲率變化的曲面金屬工件表面覆蓋層的每一個檢測點(diǎn)的覆蓋層精確厚度值，有效解決了曲率變化的曲面金屬工件表面覆蓋層厚度的檢測難題，即以實(shí)驗(yàn)標(biāo)定綜合誤差，并予以消除。

4.超聲波檢測方法

4.1測量原理

超聲波脈沖發(fā)射法測量電纜絕緣層厚度的原理是利用超聲波在不同聲阻抗材料表面產(chǎn)生反射特性進(jìn)行測量，其工作原理如圖1所示。超聲波測厚通常采用直接接觸式單晶直探頭、帶延遲塊的單晶直探頭或雙晶直探頭。耦合劑種類有甘油、機(jī)油、水玻璃、硅膠、漿糊等。應(yīng)根據(jù)被測件的表面狀態(tài)及聲阻抗，選用無氣泡、粘度適宜的耦合劑，對于表面粗糙試件，應(yīng)適當(dāng)增加耦合劑的用量，選擇比較稠的耦合劑，使探頭和試件之間有良好的聲耦合。這里選擇水作為耦合劑。超聲波晶體產(chǎn)生的脈沖通過水將信號傳給電纜絕緣層。一部分信號從絕緣層外表面反射回來，回到作為檢測器的超聲波探頭中。另一部分信號穿過絕緣層，從金屬表面反射回來，兩者的時間差與電纜絕緣層的厚度有關(guān)。作為檢測器的超聲波探頭接收到電纜內(nèi)外表面反射回來的超聲波，并轉(zhuǎn)換成回波電信號，該信號經(jīng)過放大電路、濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換等電路，經(jīng)過計(jì)算，即可得出電纜絕緣層厚度。

4.2可行性

超聲波檢測方法具有使用方便、速度快、對人體無害以及便于現(xiàn)場使用等特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，通過在電纜周圍分列四個超聲波探頭，可測得電纜絕緣層的偏心度。

總結(jié)：本文對現(xiàn)有的電纜絕緣層厚度測量方法，包括傳統(tǒng)切片檢測方法、X光檢測方法、電渦流檢測方法和超聲波檢測方法進(jìn)行了簡要的分析與比較。通過分析比較，傳統(tǒng)的抽樣、切片檢測方法不僅浪費(fèi)材料，檢測結(jié)果也并不準(zhǔn)確。X光檢測方法不僅解決了電纜生產(chǎn)過程中的無損測厚問題，而且能夠測得絕緣層的偏心度。但由于X射線具有輻射，使用中對射線的防護(hù)要求比較高，性價比較低。電渦流檢測方法可以很好的測量電纜絕緣層厚度，但實(shí)現(xiàn)起來較復(fù)雜。超聲波檢測方法具有使用方便、速度快、對人體無害以及便于現(xiàn)場使用等特點(diǎn)，并且能夠測量電纜絕緣層的偏心度。

參考文獻(xiàn)：

[1]金泰義，孫穎博.電纜絕緣層厚度在線檢測研究.上海計(jì)量測試.1994.4：24-25

[2]L.M.Boggs等.測量電纜護(hù)套厚度和偏心度的超聲波監(jiān)控與調(diào)整系統(tǒng).Wiro Jowrnal.1975.12