直流双臂电桥在测量成品线缆长度中的应用

文海胜

[摘要]线缆采购和使用单位对其进场的线缆产品进行检查验收时，使用直流双臂电桥测量成品线缆的长度比较简单、方便，但是用这种方法作为线缆长度测量有其局限性。本文从笔者多年的研究和应用出发，分析了这种测量方法的适用性和实际应用中需要注意的一些问题。

[关键词]直流双臂电桥；线缆长度；局限性；实际应用

中图分类号：TM938文献标识码： A [Abstract]To  purchase cable and  when the users is examine their cable products, it is convenient and simple to use dc two-arm bridge to measure the cable length of  The finished cable. But it  has some

limitations. Starting from my many years of research and application, the articles relate some problems

for practical application.

[Key words]Dc two-arm bridge; cable length; limitations; practical application

0、引言

目前大部分的线缆产品标准都不对交货长度作要求，只有JB 8734和JB 8735对交货长度的计量误差有规定不超过±0.5%。一般情况下，交货长度由采购方和供货方的协议或合同约定，否则，可根据JJF 1070《定量包装商品计量监督管理方法》执行，即当长度定量包装商品标注净含量大于5m时，允许短缺量为2%。实际上，线缆长度很难测量，许多商家不按标准要求来执行，所以其交货长度成为了采购和使用单位最为关注的问题之一。因此，寻求最简单、经济的方法进行自检，有一定的实际意义。

1、线缆长度测量方法比较

《定量包装商品净含量计量规则》中规定了以长度单位标注净含量商品的三种计量检验方法：仪器法、计米器法、称重法以及直线法，但是由于采购和使用方交货的特定场合等，很难应用到实际测量当中。很长的线缆也不便拉直，使用直线法测量也容易造成测量不准确，也不适用直线测量。另外的方法是利用电阻电桥法制成的直接测量线缆长度的仪器和设备，如德国贝汉公司的电缆测长仪，更先进的是时域反射测量（TDR）技术，其制成产品的有英国雷迪公司的故障定位仪，主要用于工程布线的检测和故障定位等。这两类技术做成的产品都比较昂贵，经过实际的使用验证，都不适用于对交货成品线缆长度的测量。

利用直流双臂电桥的原理检测成品线缆的长度，可以帮助采购和使用单位了解采购进场的各线缆产品的质量情况。经过笔者多年的研究与实践运用，使用这种方法来测量成品线缆的长度比较简单、方便、有效，且有较高的准确度。

2、直流双臂电桥测量原理

直流双臂电桥工作原理及接线如图2-1所示，它的作用是消除测量导线自身的电阻和接线结点处的电阻（总称为附加电阻）。

为被测电阻，为标准电阻，、、、为附加电阻，、、、为桥臂电阻，为检流计，为电源，为电源开关。图2-1当双臂电桥平衡时，B点与C点等电位，，此时流过检流器G的电流为零，得到：，，。由这三个公式可计算得出待测电阻=，因此，当满足时， =，这就将测量时导线自身的电阻和接线结点处的电阻（总称附加电阻）给消除了。

基于上述直流双臂电桥的原理，分别对整盘（卷）成品线缆和1米导体的直流电阻进行测量，因为测量环境温度的不同，测量结果要先换算成20℃下的直流电阻值，再计算长度值，此时成品线缆的长度=，为整盘（卷）成品线缆线芯的20℃直流电阻值，为1米导体的20℃直流电阻值。

3、实际应用结果与分析

在实际应用当中，对不同厂家不同的产品在不同的环境下的整盘（卷）直流电阻进行测量，测量环境为温度恒定的仓库或检验室，1米直流电阻的检测按照GB/T 3048中导体直流电阻试验的要求进行，结果得到如下表3-1，表中偏差值是检测长度与实际长度的差值的比值。

表3-1：成品线缆实际测量结果

序号 规格型号 整盘（卷） 1米20℃电阻值（Ω/Km） 检测长度20℃（m） 实际长度（m） 偏差值（%）

温度（℃） 电阻值（mΩ）

1 KVV 4×1.5 mm2 29.0 7144 11.324 609.32 609.39 -0.011

7085 11.223 609.73 0.056

7072 11.203 609.69 0.049

7132 11.302 609.48 0.015

2 RVS 2×2.5 mm2 30.1 764.5 7.380 99.64 99.64 0.000

765.4 7.385 99.69 0.050

3 BVR 2.5 mm2 30.4 714.7 6.811 100.81 100.78 0.030

4 BVR 6 mm2 29.2 303.6 2.894 101.25 101.30 -0.049

5 ZC-YJV 3×16+1×10 mm2 25.6 461.2 1.1277 400.17 399.68 0.123

459.7 1.1253 399.72 0.010

456.2 1.1154 400.19 0.128

733.4 1.7934 400.14 0.115

6 ZC-YJV 4×25 mm2 25.6 355.8 0.697 499.48 499.50 -0.004

355.7 0.696 500.06 0.112

356.8 0.698 500.17 0.134

356.7 0.698 500.03 0.106

7 YJV-3×50+1×25 mm2 29.2 588.7 0.3769 1507.45 1510.50 -0.202

588.5 0.3769 1506.94 -0.236

589.0 0.3770 1507.82 -0.177

1118 0.7154 1508.23 -0.150

8 YJV-0.6/1-3×95+1×50 mm2 24.2 106.7 0.1910 549.57 550.45 -0.160

106.2 0.1902 549.29 -0.211

106.8 0.1912 549.51 -0.171

208.2 0.3729 549.26 -0.216

9 ZC-YJV-3×185+1×95 mm2 16.2 38.22 0.0972 399.17 398.86 0.078

38.28 0.0976 398.16 -0.176

38.28 0.0976 398.16 -0.176

74.26 0.1892 398.45 -0.103

10 YJVP-3×240+1×120 mm2 24.2 19.81 0.07516 259.29 259.62 -0.127

19.83 0.07520 259.41 -0.081

19.86 0.07532 259.39 -0.089

40.02 0.1517 259.53 -0.035

由实际测量结果可以得出，按照最大偏差值，成品线缆的长度检测值在±0.236%偏差范围内，而且各线芯的测量结果值都比较稳定，有较高的参考价值和可操作性。为了提高测量结果的准确度，需要注意以下几点：

（1）整盘（卷）成品线缆要放置在温度恒定的环境中，且放置时间至少12小时。环境温度决定了成品线缆的导体温度，如果线缆导体的温度不均，测量导体直流电阻值也就不准确。

（2）所用直流双臂电桥的最大误差不能超过±0.05%，温度计精度至少为±0.1℃，最好使用精度较高的玻璃水银温度计，才能避免因检测仪器的精度不足而带来的误差；

（3）测量整盘（卷）成品时要使用专用夹头，接线必须准确，夹头与线芯咬合要紧密， 1米导体电阻试验时要严格按照GB/T3048标准中导体直流电阻试验的要求，使用专用夹具。

4、结论

本文从线缆产品采购和使用方为出发点，讨论并验证了基于直流双臂电桥的方法来测量成品线缆的交货长度，并从环境温度、仪器精度和接线方法强调了几个需要注意的关键问题。经过实际应用结果表明，此种方法作为采购和使用单位以辅助了解成品线缆的交货长度，比较有效且经济，有很强的实用性。但是，这种方法也存在不足和局限性：

（1）必须把握好测量温度，且要准确接好成品线缆的两端接头；

（2）对电缆线芯的均匀性要求比较高，对于那些生产工艺（拉丝或绞线过程）比较差的产品，检测结果误差会偏大；

（3）此种方法只适用于有绝缘和护套的线缆产品，且线芯是纯材质的铝芯或铜芯线缆，比较适合有自检设备的线缆使用单位。

参考文献

[1] JB 8734-1998，额定电压450/750及以下聚氯乙烯绝缘电缆和软线

[2] JB 8735-1998，额定电压450/750及以下橡皮绝缘软线和软电缆

[3] GB/T 3048-2007，电线电缆电性能试验方法

[4] JJF 1070-2005，定量包装商品净含量计量检验规则

[5] 王卫东，电缆工艺技术原理及应用，北京：机械工业出版社，2011