有趣和不寻常的电缆测试应用|2019-10-09 |集会

在过去的26年里，自从CAMI Research Inc.成立以来，客户和朋友们一直在问，为什么该公司会把精力集中在电缆测试仪这样一个平凡、低技术含量、无兴趣的设备上，尤其是在这种设备已经存在的情况下。从表面上看，测试接线组件似乎很平常。相反，我下面描述的应用程序的多样性和丰富性证明它不是。

虽然简单的LED电路可以在电线中显示连续性，但是由于闪电来自Ligning Bug，因此符合越来越复杂和苛刻的客户质量标准所需的技术与LED电路不同。我在1991年首次学习了这一课，我们开始在Cableye测试仪上工作。

那时，USB接口不存在。相反，计算机外围设备 - 包括打印机，扫描仪，调制解调器和工业控制使用的串行端口，用于与计算机进行通信，这是在20世纪60年代早期开发的技术，当时电网机广泛使用。最初，串行端口电缆使用DB25连接器，并随后由电子工业协会开发的RS232标准。

出于成本，竞争优势和推进技术的原因，较少的制造商遵循本标准，恰好和不同，通常不相容，串行电缆布线增殖。使用具有DB25连接器的错误有线电缆，可逼真地适合大多数串行设备可能导致设备故障，或更差，电路损坏。

随着批量生产的成型连接器，现在无法拆下电缆的后壳，以查看哪条彩色线连接到哪个销钉。这让我们留下了使用欧姆表或蜂鸣器来嗡嗡声的思维扳手任务，以嗡嗡声，以确定可疑接线。

为了解决这些问题，我们公司决定开发一种基于计算机的产品，它可以连接串行电缆，其线路立即显示在计算机屏幕上。经过两年的努力，我们成功了，但很快就发现，客户需要用许多其他类型的连接器测试电缆，他们需要的测量能力不仅仅是简单的连续性，以证明连接质量，并搜索各种组装缺陷，如间歇性连接。

自从第一台CableEye测试仪于1993年推出以来，我们一直在不断地适应这些不断变化的需求。下面的案例研究展示了我们多年来遇到的一些不寻常的应用。

请注意，在本文中，“电缆”是指在汽车或飞机中可能找到的任何接线组件：从简单的灯线到复杂的线束。

保持水下布线干燥

自主水下航行器是小型无人潜艇，可以在没有远程人工干预的情况下操作。包括伍兹霍尔海洋研究所、蓝鳍机器人公司和波音公司在内的许多公司，都制造了尺寸广泛、用途各异的此类设备。我们的客户Hydroid位于马萨诸塞州的Pocasset，生产深度达6000米的深海勘探工具。

在这些车辆的制造过程中，需要各种船体穿透以承认外部相机，声纳和电子传感器的布线。在正常操作深度存在的压力很大，水可能通过线材绝缘中的微观缺陷渗透，最终将导致电子器件发生故障。结果，所有车辆在工厂中使用了一个可以加压以模拟深海的大型罐进行测试。在压力下，高压电缆测试可以揭示导致导电液体，如海水的绝缘缺陷，以穿透铜导线。

为了测试电绝缘的质量，我们通常在两根不相连的导线之间施加电压，并以微安为单位寻找导线之间的漏电。为了在两根导线之间获得优于1千兆欧的隔离，我们将在导线之间施加1000 VDC，预计会看到小于1微安的泄漏。

这种应用的挑战是，水本身必须充当导体之一，这样我们就可以检测到绝缘下的渗漏，而不是两根电线之间的渗漏。然而，电缆测试仪的电子学要求所有点都与地绝缘，以便每根电线都能单独通电，而其他电线则不能。

当然，一个水体，当然，始终处于地电位，包括附接到接地结构的水箱。结果，使用水本身作为测试点变得有问题。由于我们无法将水隔离在罐中，因此通过通过隔离变压器供电，我们将测试仪和计算机隔离。这允许在水和接线之间成功测量，以确认绝缘体保持完整。

导管测试

用于电感或刺激的医疗导管包括含有极薄的线（毫米的馏分）的小型管，其从近端的电连接器引入沿着远端的短长度的沿着短的管道均匀分离的电极。测试这种组装有时可以证明非常具有挑战性。

例如，简单地在每个电极上夹一个小钩子连接器不仅会很笨拙，而且会对电极施加足够的力使其变形。然而，我们开发的特殊夹具允许操作人员在不损坏电极的情况下与电极进行物理接触。

我们在一块0.093英寸厚的玻璃纤维电路板上磨出一个圆形凹槽，深度约为它的一半。在电路板的另一边，我们在导管电极的位置上磨出垂直于圆形槽的槽，槽的深度刚好超过电路板深度的一半。这暴露了沿圆形槽的开口电极将被放置。

通过焊接在板背面的一个特别设计的弹簧销，以终止沿沟槽的每个开口，我们与导管进行了电接触。从上面闭合的圆形夹钳在导管周围施加均匀的压力，以确保所有电极都接触到弹簧销钉。一旦安装好，电阻测试可以在大约一秒钟内完成。

滑环和信号传输

滑环提供与旋转物体(如不断转动的雷达天线)的连续电接触。新制造的滑环需要进行测试，以确保低电阻均匀地存在于整个360度旋转圈中。任何电阻的不连续性可能导致严重的设备故障，或如果环传输电源电弧。此外，由于在转子和定子之间的接触点存在一些摩擦元素，因此对停机维修的设备进行定期检测是必要的。

为了这个应用，我们修改了测试器的固件，以每秒500次的速度重复进行四线开尔文电阻测量。由于采样过程与旋转不同步，需要几个旋转周期才能确保在圆周上采集到足够的电阻样品。这些周期还提供了一个高度的可信度，即环通过其整个旋转跨度可靠地传输电信号。

保留了虚拟数据

当汽车制造商故意暂存碰撞以测试车辆安全系统时，崩溃测试假人替代人类受试者。与人类不同，这些拟人的创作包含许多嵌入式传感器，包括加速度计，负载传感器，应变仪，温度传感器，角速度传感器，空气压力传感器，气压传感器以及位于身体应力和损伤的位置传感器。

不足为奇的是，这些传感器通过电缆连接到数据采集模块，这些电缆暴露在不同传感器所经历的相同的力下。在碰撞实验之后，这些电缆必须经过仔细的检查和电气测试，然后再使用，特别是考虑到损坏的测试车辆的费用和电缆故障可能造成的数据丢失。

高压长电缆

超长的电缆连接着相隔数千英尺甚至数英里的计算机、传感器和其他设备。简单地将长电缆连接到现代电缆测试仪器而不做一些测量过程的调整将产生虚假数据。随着导线长度的增加，每根导线开始看起来更像加长电容器的极板，特别是当存在屏蔽导体时。

自动电缆测试仪与欧姆比特不同，使用一系列快速脉冲来获取连接和电阻数据。不幸的是，长电缆的寄生电容扭曲了这些脉冲。对于连接性和电阻测量，通常会加宽测试脉冲
通过允许测试器的驱动电路在读取响应之前有更多的时间将电荷泵入寄生电容来解决这个问题。

这种方法的缺点是延长了测试时间。与前面提到的自主潜艇测试一样，电缆必须与地面隔离，或者如果不可能，测试人员和计算机必须隔离。

High-voltage testing of long cables presents us with the same capacitance issue, but in this specific application, the inrush current needed to bring the cable up to the test voltage may exceed the current level that would normally signify insulation breakdown (i.e., the “trip current”). In this case, we reduce the ramp rate to gradually increase the test voltage.

测试高压长电缆也会带来严重的安全问题。与使用10 VDC脉冲进行连续性和电阻的低电压测试不同，高压测试可以对电缆施加500 VDC或更多VDC来测试绝缘性能和泄漏。

我们当然可以降低斜坡速率，同时提高电压从0伏到测试电压。然而，当我们这样做时，由于电缆的大电容，我们泵浦相当大的电荷。如果，出于任何原因，一个人在测试过程中接触到长电缆的远端，他们可能会受到致命的电击，因为电缆储存的电荷会通过他们的身体放电。因此，这就要求执行测试的操作人员要特别小心。