一种多通道电缆测试仪系统

赵艾奇

摘要： 针对某武器系统电缆组件的现场测试需求，研制了多型多通道、便携式电缆测试仪。小型化多通道电缆测试仪采用嵌入式计算机技术，硬件电路模块化技术，实现了测试现场多芯线电缆的内阻检测、绝缘检测和配线检测。

Abstract： A multi-channel portable cable tester has been developed for on-site testing of a weapon system cable assembly. The miniaturized multi-channel cable tester adopts embedded computer technology and hardware circuit modular technology to realize the internal resistance detection， insulation detection and wiring detection of multi-core cable in the test site.

关键词： 内阻检测；绝缘检测；配线检测；嵌入式计算机技术

Key words： internal resistance testing；insulation testing；wiring testing；embedded computer technology

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）05-0121-02

0 引言

在国防军工和部队等领域，存在着大量性能不同、规模不同的电缆。电缆线是否导通、线间绝缘电阻是否满足要求，将直接影响着军事训练和作战任务的完成效率。虽然可以采用万用表、蜂鸣器等工具对电缆进行逐点测试，但这些工具仅仅试用于电缆芯数较少的情况，若对大量芯线进行测试，会出现测试效率低、准确性差等问题。针对此类问题，研制了一种小型、简便、通用的电缆自动测试系统，实现了对大批量多芯线电缆的自动测试。本文介绍的小型化多通道电缆测试仪，采用了高性能处理器，智能检测处理，大屏幕液晶显示，全中文图形界面，清晰直观，小型化多通道电缆测试仪内配置扩展存储卡可存储10000组检测记录，可检索和回放历史检测数据，现场生成和导出电缆检测报告。

1 主要技术指标

内阻检测范围：≤ 20Ω；内阻检测精度：<0.5%；内阻检测时间：<2分钟；绝缘检测范围：≤500MΩ；绝缘检测精度：<1%；绝缘检测电压：100VDC；绝缘检测时间：≤10分钟；主机尺寸：275mm×198mm×55mm；主机净重：2.8kg；输入电源：220VAC@50Hz～60Hz ；内置电池：锂离子供电 11V@8000mAh；电池充电：3～4小时；电池待机：8～10小时。

2 系统组成及功能

小型化多通道电缆测试仪主要包括动态获取反馈装置、主端测试装置、从端测试装置三部分构成，如图1所示。

动态获取反馈装置包括电源模块、触摸屏、CPU中央处理器、通讯模块、标准USB接口。其中，电源模块负责给CPU供电，CPU分别控制触摸屏、通讯模块和USB接口。

主端测试装置包括电源模块、通讯模块、中央处理器阵列、驱动器阵列、继电器阵列、A/D采集模块、电缆转接头。电源模块负责给中央处理器阵列供电，中央处理器阵列通过驱动器阵列控制继电器通断，从而对电缆进行测试。动态获取反馈装置和主端测试装置是通过串口进行通讯的。

从端测试装置包括电源模块、通讯模块、中央处理器、驱动器阵列、继电器阵列、电缆转接头。电源模块负责给中央处理器供电，中央处理器通过驱动器阵列控制继电器的通断，从而可对电缆进行测试。主端测试装置和从端测试装置是通过串口进行通讯的。

主要实现的功能有：

内阻检测：芯线导通内阻检测；绝缘检测：芯线间绝缘电阻检测；配线检测：芯线装配检测；数据管理：历史检测数据检索、查看和删除；数据回放：动态回放电缆组件检测过程和检测数据；生成报告：根据检测数据生成指定格式的检测报告；SD卡转储：通过SD卡导出检测报告；模板配置：用户可根据不同的转接缆设置模板；标准配置：用户可根据不同的应用场景设置检验合格标准；自校准：通过校准缆，仪器可以完成对自身的校准。

3 系统软件设计

电缆测试仪系统软件部分采用模块化设计的方案，完成系统自检、系统校准、优化测试算法生成、内阻检测、绝缘检测、串行通讯、数据管理等功能，并实现信息的实时显示和存储信息。其中软件模块包括用户接口管理模块、测试项目模块、数据处理模块、数据库管理模块、状态显示模块。图2为系统软件功能框图。

其中各模块功能及界面如下：①用户接口管理模块。用户接口管理模块用于获取用户输入信息，实现各子菜单间的切换。②测试项目模块。测试项目管理模块完成电缆测试系统自检、系统校准、被测回路的内阻检测和绝缘检测、串行通讯等功能。③数据处理模块。数据处理模块在后台完成，通过算法分析优化测试信息，达到快速测量的效果。④数据库管理模块。数据库管理模块用于保存配置信息、系统信息和已测过的电缆的详细信息，以便快速查看，本系统选用了Qt下的sqlite3数据库，它是一款轻型的数据库，占用资源非常少，适用于嵌入式系统。⑤状态显示模块。状态显示模块实时直观的显示当前所测芯线的信息、测试类型、已用测试时间和剩余时间等，有助于测试人员即时了解现状。状态显示界面如图4所示。

4 系统检测方法

小型化多通道电缆测试仪动态获取反馈装置的触摸屏固定在底板上，增加了测试仪的便携性，主端测试装置采用多层板研制，正面放置电源模块、CPU、驱动器、继电器、50mA恒流源、100V电压源、无线通讯模块、光电耦合模块、串口模块、电缆转接头等；背面放置CPU、驱动器、继电器等；从端测试装置正面放置CPU、驱动器、继电器、无线通讯模块等，背面放置电源模块、驱动器、继电器、电缆转接头等。

该系统给出了一种电缆检测的测试方法，具体步骤如下：①点击触摸屏设置待检测的电缆，CPU对检测任务进行现场配置，通过串口将测试任务传给主端测试装置。②主端测试装置收到测试任务后，分析任务，如为内阻检测，通过串口模块通知从端测试装置开始进行内阻检测，同时将任务分工给各个处理器，处理器通过驱动器控制继电器的通断，完成对电缆的内阻检测；若为绝缘检测，将任务分工给各个处理器，处理器通过驱动器控制继电器的通断，完成对电缆的绝缘检测。③从端测试装置配合主端测试装置共同完成对电缆的内阻检测，从端测试装置收到内阻检测通知后，闭合相应的继电器，完成对电缆的内阻测试。④测试完成后，主端测试装置将测试结果通过串口上传给动态获取反馈装置中的处理器，处理器将测试结果与标准信息比较，给出最终结果并将其显示。包括两项信息：电源工作状态和电缆测试信息。此外，动态获取反馈装置还具有保存测试结果、打印输出测试结果、回放测试结果等功能。

图5为电缆测试系统整体测试流程图。

5 总结

该电缆测试仪采用了嵌入式技术，便于携带，结构简单，采用液晶屏显示，人机对话界面友好，操作简便，能实时的显示检测结果且生成测试报告。通过试用证明，该测试仪能够满足对武器装备配套电缆的日常维护测试需求，是一种小型、快捷、方便且实用的电缆测试设备。

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