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1、⑥第15卷第3期南京邮电学院学报Vo1.15No.3risss-~9月JournalofNan~gInstil~tcofPostsandSept.1995《{、]电线电缆偏心度的在线测量技术陈仲民型逢1v106(南京邮电学院计鼻机系,南京,21OOO3)(机械工韭部自动化研究所,北京,100011)f、摘要讨诧了电线电蜕偏心虚的在线洲量技术.这种偏心洲量装置的研制斗提高电线电f蜕产品的质量和设备的效率具有重要竞义,其原理和方法是新籀的,这一偏心洲量装置1l中的感应传感器是我们自己研制的,作者斗其特性提出
2、了自己的见解,这一装置适用于各种圃彤同一电线电蜕的连续非接触测量关键词皂!兰苎,佳!选,色婚电;中囝法分类号:TM2480引言据我们所知,国外有关电线电缆偏心测量技术的研究也刚开始,其装置最近已用于生产.在国内,对电线电缆偏心度的在线测量技术的研究尚处于起步阶段.国内的电线电缆厂家目前已有1000多家.除了步量的引进设备外,这些厂家缺乏有效的在线偏心测量设备,而沿用陈旧的手工检测方法,这就难以提高质量和降低成本.本文中所述的测量偏心的装置包括以下3个方面内容:(1)适用于现场条件的由电磁感应传感器(简称
3、为感应传感器)及CCD组成的测量头}(2)一整套精密的由机电控制和传动的测原理和方法。张匿L兰—匕L习旦;i测量系统的框图如图1所示.感应传感器反映出电线电缆的偏心情况.输出信号被送入微处理器,控od)摄像机l制步进电机,跟踪电线电缆芯线的偏心情况,调整4个感应传感器的位置(参见图2和图3),使芯线仍处于4个感应传感器的中心位置.在感应传感器定心后,电f救字显示f荷耦合器件(CCD)摄像机给出对应的测量脉冲,该测量脉冲被送入另一个微处理器,后者通过计算显示困1测量系统方框图收稿日期
4、1994—1l一2l
5、第i作者陈仲民,31岁,男,工程师/82南京邮电学院学报第15卷出结果.感应传感器和CCD视觉传感器是联动的.z轴方向的2个感应传感器控制轴方向的CCD,测量芯线在z轴方向的偏心情况.轴方向的偏心测量与此类似.设d为CCD器件的窗口宽度,受到光照的光敏元左方的宽度为右方的宽度为a,电缆外径为.由图3可求出轴方向的偏心:一一罟+f导一a。),一—一。1一—一(【1l)J图2电缆同心情况同理,可求出轴方向的偏心(在图3中,衄=0).2对感应传感器的分析根据图4和图5,设r为电缆接地处到负载线圈所在的裸导线电
6、阻,为电缆线与负载线圈构成的视在电容,L为负载线圈的电感,R为正弦发生电路中从电感一端到地的等效交流电阻,为B点到地的电缆线两端的等效电压,为负载线圈上的等效电压.由图5,有VB—VL———÷—一(2)++图3电缆偏心情况由于r和都很小,故有jjy导线中的高频感应电流I一(ivLc~Cr)/r—jnV=j2~fCV(3)l一2afC~sinl2+号)(4)式中m是负载线圈信号电压的峰值.感应传感器是以磁棒线圈为核心的LC接收回路.由式(4)可导出感应传感器接收信号电压与^(电缆芯线离磁棒的距离)之间的关
7、系].根据图6,由毕奥一萨伐尔定律;dB一,u/d/sinO(5)第3期陈仲民等:电线电缆偏心度的在线测量技术83l生I4思压侍恩嚣簧蓑略图式中,为媒质的磁导率(tt/m).dZ’Jl=rTI’h=等J:一咖∞一鑫㈣f厂将式(4)代人式(6),得到。,一2OOkHza=sinO(2nit"4-号】(7)jL-则=一』.图j射董僖拟回路=一2~fl,.fcas[2:tf+号)J.{as(s),对一定范围内的^,即^=~‰,』.d8/^可粗略表示为^./0+ho)+,则一一z,2风(睾—+)cas{2:tf
8、+号)(9)d‘感应电压的峰值=z(+)=+十m(u10圈6与矗的关系e_一2町O,o,ush~,02=2,f,eo—如果设为正值,那么在一般情况下,有e>0>0,>0.由于=O/f=(3×10)/(200×10)=1.5×10m,感应传感器离负载电感的距离《^,因此在接收端(感应传感器)观察到的电感所产生的附加电压‘是由感应电场形成的.测量头P点的场(不包含电缆高频感应电流的场)口=.f,v风[j一(j+)cas(n,n,)]as()式中,为线圈L组成的天线孔径面上的场’rI,为发射线圈(负载线圈)L
9、到测量头P处的距离,为天线孔径的面积,为自由空间中的波数,为面积元,cas(n,r,1)为电感孔径面的法线与矢径r.,之间夹角的余弦.由式(11)可知,当r
10、,增加时,减少;而当r.,减小时,增加.考虑高频感应电流与负载线84南京邮电学院学报第l5卷圈L的直接感应的叠加,则-=干+十e。z2-t-应当注意,的频率也是,,负号表示相位相反.为了减少,可以增加r”-通过实验发现,当~超过尊m时,的影响几乎可以忽略·再考察复合传感器0轴或~,tt
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