電纜偶發故障檢測技術分析

于占輝 李偉 曾柯 高小江/ 石家莊海山實業發展總公司 空裝駐石家莊地區軍事代表室

0 引言

航空裝備中經常出現由于電纜偶發問題引起的故障，特別是部分故障僅在空中出現，這是由于空中環境與地面不同，尤其是空中振動引起電纜的共振，從而造成電纜偶發故障，如電纜的“短路”“斷路”等接觸不良故障。在地面進行排故時，通常只能通過機上晃動電纜來模擬空中的振動情況以定位故障點。幸運時通過電纜的晃動和萬用表的測量可以找到故障點，但大多數情況下由于晃動頻率無法達到電纜的共振點，電纜的振動幅度小，產生的“短路、開路”時間短，使得萬用表檢測不出電纜的問題。只有更換整條電纜才能排除故障，具體故障點在哪里卻無法查明。

既然有故障，為何檢測不出？原因是對于電纜偶發故障特別是瞬時故障，現有的檢測技術存在缺陷，該缺陷即是萬用表需要反應時間。

電纜常見的故障是短路、斷路、絕緣不好。針對電纜短路、斷路故障，常用的電纜檢測技術是用萬用表電阻法和電壓法（數字式和指針式）。針對電纜絕緣不好故障常用兆歐表測量， 由于絕緣不好偶發故障的偶發率很小，本文暫不分析。

圖1 電纜“短路”故障電阻法模型

1 “短路”故障的電阻檢測法

根據圖1 所示，利用單脈沖發生器和繼電器建立電纜“短路”故障電阻檢測法的測量模型。脈沖發生器發出正脈沖、繼電器常開觸點吸合表示電纜發生“短路”故障。改變脈沖的寬度可以模擬“短路”故障的時間。圖2 是常用的UT51 型數字萬用表和MF500 型指針萬用表。

表1 分別為用UT51 型數字萬用表與MF500 型指針萬用表（下同）按圖1所示測量的數據。逐漸縮小脈沖時間，模擬瞬時“短路”故障可能出現的情況。不同的測量模式得出的結果不一樣。只有大于數據的“短路”時間才能被萬用表檢測到，即小于所示數據的瞬時“短路”故障用所述方法是無法檢測到的。

圖2 常用萬用表

2 “斷路”故障的電阻檢測法

根據圖3 所示，利用單脈沖發生器和繼電器建立電纜“斷路”故障的測量模型。脈沖發生器發出正脈沖、繼電器常閉觸點斷開表示電纜發生“斷路”故障。改變脈沖的寬度可以模擬“斷路”故障的時間。

表2 分別為用數字萬用表與指針萬用表按圖3 所示測量的數據。逐漸縮小脈沖時間，模擬瞬時“斷路”故障可能出現的情況。低于模擬數據的瞬時開路故障用萬用表是無法測量的。從表2 可以看出，無論用數字萬用表還是指針式萬用表測量斷路故障，結果相近。

3 “斷路”故障的電壓檢測法

根據日常慣例，利用單脈沖發生器和萬用表建立電纜“斷路”故障的電壓檢測法模型，如圖4 所示。脈沖發生器發出單個負脈沖，模擬瞬間“斷路”故障掉電的發生。改變脈沖的寬度可以模擬“斷路”故障的時間。

從表3 可以看出，低于實驗數據的瞬間掉電故障是無法用萬用表測量出的。

表1 短路故障電阻檢測法結果

圖3 電纜“斷路”故障電阻法模型

圖4 電纜“斷路”故障電壓法模型

4 示波器電壓檢測法

無論是電纜的“短路”還是“斷路”故障，均可以使用一端接電源、另一端用示波器測量電壓的方法進行檢測。示波器可以捕捉到納秒級的信號，可以說無盲區。

表2 斷路故障電阻檢測法結果

表3 斷路故障電壓檢測法結果

5 結論

對于電纜偶發故障的檢測方法首選示波器電壓檢測法，無法使用示波器的可以選擇指針式萬用表電阻法。對于“斷路”故障可以使用數字萬用表電阻法，對于瞬時“短路”故障不建議使用數字萬用表電阻法。不建議使用萬用表的電壓法，費時、費力，存在安全風險，且檢測靈敏度沒有電阻法高，容易漏檢。