一种电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置及其测量方法与流程

本发明涉及电连接器检测技术领域，特别是一种可用于测量电连接器插针与金属外壳，或者连接器绝缘介质的泄露电流和绝缘电阻测量装置及其测量方法。

背景技术：

目前，电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量方法主要有3种方法，第一种是电桥法，利用电桥的平衡测量绝缘电阻的阻值，由于桥臂电阻的阻值大小有一定的误差，而绝缘电阻随着通电时间长短其阻值发生改变，这也导致电桥不易被调节到平衡，造成测量绝缘电阻不准。第二种是兆欧表测量，兆欧表测量方法测量绝缘介质的电阻方便实用，但其无法测量某一电压状态下，电连接器绝缘电阻阻值以及绝缘介质的泄漏电流。第三种是绝缘电阻测试仪，即测试时向绝缘介质中注入一个直流电压，介质经过一段时间极化，通过流过绝缘介质的电流计算出绝缘介质的阻值。

电连接器作为电信号的连接和中转装置，其电气稳定性尤为重要，良好的绝缘性能和低泄漏电流保证了电连接器在航空航天和石油开采领域应用的稳定性。

由于电连接器种类不同，其绝缘耐压和电流泄漏要求也不尽相同，测量仪单一的输出电压无法适应多种电连接器不同的绝缘耐压和电流泄露要求，很容易因电压过高而损伤电连接器的绝缘介质。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置及其测量方法，其能够在可变的输出电压下进行电连接器绝缘电阻和泄漏电流的测量，防止电压过高损伤绝缘介质。

本发明采取的技术方案为：一种电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置，包括控制器、输入单元、显示单元、电源模块以及检测电路模块；电源模块为装置提供工作电源；

检测电路模块包括待测部位连接端、串联分压电路和信号调理电路；待测部位连接端包括第一端子和第二端子；串联分压电路包括从第二端子到第一端子依次串接的电压可调电源、标准电阻a和数字电位器a；控制器控制电压可调电源的电压输出，以及数字电位器a串入串联分压电路中的电阻值；标准电阻a的两端并接有可控短接开关，控制器控制可控短接开关的闭合或断开，从而控制标准电阻a被短接或接入串联分压电路；

信号调理电路的输入端电连接在第一端子与数字电位器之间的线路上，以采集模拟电压信号，并将采集到的模拟电压信号转换为数字电压信号传输至控制器。

本发明在应用时，可将待测部位连接端的第一端子和第二端子分别连接待测连接器需要绝缘的不同结构部位，然后通过控制电压可调电源的输出电压，改变加在待测部位上电压，从而在不同电压下对电连接器泄露电流和绝缘电阻进行测量。

进一步的，本发明还包括报警模块，控制器控制报警模块输出报警信号。可用于当装置测量得到的绝缘电阻阻值小于绝缘电阻报警值时，输出报警信号。

优选的，电压可调电源包括串联的电阻和数字电位器，数字电位器的数字信号输入端即为小电流电压可调电源的控制输入端。电阻两端的电压即为小电流电压可调电源的输出电源电压。控制器通过控制数字电位器的电阻变化，来改变电阻的分压，从而实现输出电压的改变。电压可调电源可采用现有的小电流电压可调电源。

优选的，检测电路模块还包括短接开关驱动电路，短接开关驱动电路包括继电器和继电器驱动电路，继电器的常开触点并接于标准电阻a的两端上，作为标准电阻a的可控短接开关；控制器通过继电器驱动电路控制继电器线圈的通电或断电，从而控制标准电阻a短接或者接入串联分压电路。

优选的，电源模块包括第一电源和第二电源，第一电源为控制器、信号调理电路、输入单元和显示单元提供工作电源；第二电源经继电器驱动电路为继电器线圈提供工作电源。继电器驱动电路为现有技术。

优选的，第一电源的输出端还连接有降压稳压电路，降压稳压电路的输出端连接控制器、信号调理电路、输入单元和显示单元。降压稳压电路采用现有技术。

优选的，信号调理电路包括调理解调电路和模数转换电路，调理解调电路的信号输入端电连接第一端子，信号输出端连接模数转换电路，模数转换电路的数字信号输出端连接控制器。调理解调电路用于将检测到的电压信号调理成A/D模数转换电路采集量程范围的电压，进而将电压采集值传输到控制器。

优选的，所述输入单元为键盘，测试者可通过键盘输入绝缘电阻报警阈值、泄漏电流报警阈值以及绝缘耐压阈值，供控制器根据实际检测到的泄露电流和绝缘电阻值判断是否输出报警等。

本发明还公开上述电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置的测量方法，包括步骤：

S1，通过输入单元向控制器输入绝缘耐压阈值E、泄漏电流阈值I和绝缘电阻报警阈值R；

S2，控制器控制电压可调电源的电压输出为U，可控短接开关为断开状态，数字电位器a电阻为0；控制器根据信号调理电路输入的电压检测值，计算当前标准电阻a上的电压U1，以及流过标准电阻a的电流i；

S3，将电流i与泄露电流阈值I进行比较：若i＞I，则调节电压可调电源的电压输出减小一设定值，转至步骤S2；若i＜I，计算当前待测部位连接端之间绝缘电阻的分压值U2，然后转至步骤S4；

S4，将绝缘电阻分压值U2与绝缘耐压阈值E进行比较：若U2＜E，则调节电压可调电源的电压输出增加一设定值，转至步骤S2；若U2＞E，则计算当前待测部位连接端之间的绝缘电阻阻值r，转至步骤S5；

S5，将当前绝缘电阻阻值与绝缘电阻报警阈值R进行比较：若r＜R则认为待测部位绝缘不合格，转至步骤S6；若r＞R则认为待测部位绝缘合格，转至步骤S6；

S6，控制器通过显示器输出当前绝缘电阻阻值、泄漏电流值，绝缘电阻分压值以及待测部位绝缘是否合格的信息。

进一步的，本发明步骤S4计算得到当前绝缘电阻阻值后，还将当前绝缘电阻阻值与标准电阻a的阻值进行比较：若则控制器通过可控短接开关将标准电阻a短接，同时控制数字电位器a电阻R2增加，使其与绝缘电阻阻值的比值为一设定比值，然后转至步骤S5；若或r/R1≥100，则直接转至步骤S5。所述设定比值可为R2/r＝1:10，或者R2/r＝1:1，或者比值在之间。

当不满足时，本发明认为此时r过小或过大，会使装置存在较大误差，因此本发明设计在计算得到的绝缘电阻过小或过大时，利用继电器常开触点的闭合将标准电阻a短接，同时调节数字电位器的电阻R2增加至与绝缘电阻相差不大，如使得R2/r＝1:10，可减小装置最终输出的结果误差。

标准电阻a被短接后，步骤S6最终输出的泄露电流为：

其中U1为电压采集端采集到的电压值，也即数字电位器a上的电压值，R2为数字电位器的阻值，由于绝缘电阻已经求得，且在短时间的测量过程中变化误差可忽略，因此R2根据设定比值可求得。

绝缘电阻分压即：U2＝ir。

有益效果

本发明的电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置，不仅能够任意设置某一电压下进行电连接器绝缘电阻和泄漏电流的测量，而且能够在泄漏电流超过某一设置值时，测量仪能够自动调节输出电压，防止电压过高损伤绝缘介质，并能够实现电连接器泄漏电流和绝缘电阻的实时测量与报警。

附图说明

图1所示为本发明电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置的电路原理示意框图；

图2所示为本发明电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置的一种实施例原理示意图；

图2中，1-小电流电压可调电源，101-数字电位器b，102-小电流高压电池，103-标准电阻b，2-标准电阻a，3-继电器，4-数字电位器a，5-第一连接端(夹子a)，6-第二连接端(夹子b)，7-第二电源(电源b)，8-第一电源(电源a)，9-继电器驱动电路，10-降压稳压电路，11-控制器，12-A/D转换电路，13-调理解调电路，14-键盘，15-报警单元，16-显示器单元；

图3所示为本发明电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量仪的测量方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

实施例1

参考图1所示，本发明的电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置，包括控制器、输入单元、显示单元、电源模块以及检测电路模块；电源模块为装置提供工作电源；

检测电路模块包括待测部位连接端、串联分压电路和信号调理电路；待测部位连接端包括第一端子和第二端子；串联分压电路包括从第二端子到第一端子依次串接的电压可调电源、标准电阻a和数字电位器a；控制器控制电压可调电源的电压输出，以及数字电位器a串入串联分压电路中的电阻值；标准电阻a的两端并接有可控短接开关，控制器控制可控短接开关的闭合或断开，从而控制标准电阻a被短接或接入串联分压电路；

信号调理电路的输入端电连接在第一端子与数字电位器之间的线路上，以采集模拟电压信号，并将采集到的模拟电压信号转换为数字电压信号传输至控制器。

本发明在应用时，可将待测部位连接端的第一端子和第二端子分别连接待测连接器需要绝缘的不同结构部位，然后通过控制电压可调电源的输出电压，改变加在待测部位上电压，从而在不同电压下对电连接器泄露电流和绝缘电阻进行测量。

如图1，本发明还包括报警模块，控制器控制报警模块输出报警信号。可用于当装置测量得到的绝缘电阻阻值小于绝缘电阻报警值时，输出报警信号。

实施例2

如图2所示的实施例，电压可调电源1可采用现有的小电流电压可调电源。电压可调电源1包括串联的电阻(标准电阻b)和数字电位器b，数字电位器b的数字信号输入端即为小电流电压可调电源1的控制输入端。标准电阻b两端的电压即为小电流电压可调电源1的输出电源电压。控制器通过控制数字电位器b的电阻变化，来改变标准电阻b的分压，从而实现输出电压的改变。

检测电路模块还包括短接开关驱动电路，短接开关驱动电路包括继电器3和继电器驱动电路9，继电器的常开触点并接于标准电阻a的两端上，作为标准电阻a的可控短接开关；控制器通过继电器驱动电路控制继电器线圈的通电或断电，从而控制标准电阻a短接或者接入串联分压电路。

电源模块包括第一电源(电源a)和第二电源(电源b)，第一电源为控制器、信号调理电路、输入单元和显示单元提供工作电源；第二电源经继电器驱动电路为继电器线圈提供工作电源。继电器驱动电路为现有技术。

第一电源的输出端还连接有降压稳压电路10，降压稳压电路的输出端连接控制器、信号调理电路、输入单元和显示单元。降压稳压电路采用现有技术。

信号调理电路包括调理解调电路13和模数转换电路12，调理解调电路的信号输入端电连接第一端子，信号输出端连接模数转换电路，模数转换电路的数字信号输出端连接控制器。调理解调电路用于将检测到的电压信号调理成A/D模数转换电路采集量程范围的电压，进而将电压采集值传输到控制器。

输入单元14为键盘，测试者可通过键盘输入绝缘电阻报警阈值、泄漏电流报警阈值以及绝缘耐压阈值，供控制器根据实际检测到的泄露电流和绝缘电阻值判断是否输出报警等。

实施例3

参考图3所示，本发明还公开上述电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置的测量方法，包括步骤：

S1，通过输入单元向控制器输入绝缘耐压阈值E、泄漏电流阈值I和绝缘电阻报警阈值R；

S2，控制器控制电压可调电源的电压输出为U，可控短接开关为断开状态，数字电位器a电阻为0；控制器根据信号调理电路输入的电压检测值，计算当前标准电阻a上的电压U1，以及流过标准电阻a的电流i；

由于此时数字电位器a电阻为0，因此信号采集电路采集到的电压即为标准电阻a上的电压U1，则泄露电流即流过标准电阻a的电流i为：

S3，将电流i与泄露电流阈值I进行比较：若i＞I，则调节电压可调电源的电压输出减小一设定值，转至步骤S2；若i＜I，计算当前待测部位连接端之间绝缘电阻的分压值U2，然后转至步骤S4；

S4，将绝缘电阻分压值U2与绝缘耐压阈值E进行比较：若U2＜E，则调节电压可调电源的电压输出增加一设定值，转至步骤S2；若U2＞E，则计算当前待测部位连接端之间的绝缘电阻阻值r，转至步骤S5；

绝缘电阻阻值r的计算公式为：

步骤S3和S4中，控制器调节电压可调电源的电压输出增加或减少的设定值皆为1V。在测试之初，控制器控制电压可调电源的电压输出从0开始增加，每次增加1V。

本发明步骤S4计算得到当前绝缘电阻阻值后，还将当前绝缘电阻阻值与标准电阻a的阻值进行比较：若则控制器通过可控短接开关将标准电阻a短接，同时控制数字电位器a电阻R2增加，使其与绝缘电阻阻值的比值为一设定比值R2/r＝1:10，然后转至步骤S5；若或r/R1≥100，则直接转至步骤S5。

S5，将当前绝缘电阻阻值与绝缘电阻报警阈值R进行比较：若r＜R则认为待测部位绝缘不合格，转至步骤S6；若r＞R则认为待测部位绝缘合格，转至步骤S6；

S6，控制器通过显示器输出当前绝缘电阻阻值、泄漏电流值，绝缘电阻分压值以及待测部位绝缘是否合格的信息。

当不满足时，本发明认为此时r过小或过大，会使装置存在较大误差，因此本发明设计在计算得到的绝缘电阻过小或过大时，利用继电器常开触点的闭合将标准电阻a短接，同时调节数字电位器的电阻R2增加至与绝缘电阻相差不大，如使得R2/r＝1:10，可减小装置最终输出的结果误差。

标准电阻a被短接后，步骤S6最终输出的泄露电流为：

其中U1为电压采集端采集到的电压值，也即数字电位器a上的电压值，R2为数字电位器的阻值，由于绝缘电阻已经求得，且在短时间的测量过程中变化误差可忽略，因此R2根据设定比值可求得。

绝缘电阻分压即：U2＝ir。

本实施例中，标准电阻a的阻值为10欧姆。

本发明的电连接器泄漏电流和绝缘电阻测量装置，不仅能够任意设置某一电压下进行电连接器绝缘电阻和泄漏电流的测量，而且能够在泄漏电流超过某一设置值时，测量仪能够自动调节输出电压，防止电压过高损伤绝缘介质，并能够实现电连接器泄漏电流和绝缘电阻的实时测量与报警。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。