专利名称：一种电缆加热装置及测试装置及测试方法
技术领域：
本发明涉及机械机构测试领域，尤其是一种对电缆加热的装置和基于该装置的一种对电缆受热后传输参数测试的装置及其使用方法。
背景技术：
在进行机械机构测试过程中，所得的测量信号中会掺杂多种不确定成分。
信号传输载体一信号电缆暴露于外界环境，承受了诸多因素的影响。其中温度对电缆的传输性能影响也比较大，因此需要测试温度对电缆的传输性能的影响。目前在实际测试过程中，变化的环境温度场直接作用于信号电缆，电加热和液体加热是目前实现电缆受热应用较多的方法。其中，电加热的原理即是对电缆内通直流电，通过电流发热实现电缆升温，电缆加热的温度可由直流电的数值大小进行换算给出，采用热电偶测量电缆温度，但发热量过大，会烧坏电缆，且容易造成信号的叠加；液体加热，可分为水浴和油浴两种，这两种方法都不容易控制液体温度，且容易造成安全事故。发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的是:在保证试验安全操作的基础上实现对传输载体电缆的加热，实现电缆稳态及瞬态受热，并保证试验的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明所涉及的一种电缆加热的装置:包括铁桶、可调节电炉、空心铁筒、固定支架，所述铁桶的上端开口，以保证散热均匀；所述空心铁筒悬挂固定在所述固定支架上，且所述空心铁筒位于所述铁桶的内部，所述空心铁筒包括用于缠绕电缆的圆柱部分；所述固定支架上设置有悬挂电缆的两支点，防电缆靠近外部铁桶，使电缆过热；所述可调节电炉设置在所述空心铁筒内且放置在所述铁桶的下方。
本发明所涉及的一种电缆测试装置，包括上述的电缆加热装置、信号发生器、功率放大器、激振器、试验件、第一加速度传感器、第二加速度传感器、信号采集系统、计算机分析系统和输出设备；所述信号发生器用来产生不同频率的信号并经所述功率放大器放大而传至所述激振器；所述激振器产生的激励力作用在所述试验件上，使所述试验件产生振动信号；所述试验件产生的振动信号，经第一加速度传感器而输出第一信号，所述第一信号直接进入所述信号采集系统；所述试验件所产生的振动信号，经第二加速度传感器而输出第二信号，所述第二信号经缠绕在所述电缆加热装置上的电缆，而输入所述信号采集系统；所述信号采集系统将采集的第一信号、第二信号，输入所述计算机分析系统并对它们进行对比分析，最终由所述输出设备输出对比分析结果。其中所有的信号功率放大均保持恒定倍数。
利用上述电缆测试装置来进行恒温测试的步骤包括:
I)将待测试的电缆沿同一方向螺旋缠绕在所述空心铁筒上，并在空心铁筒上呈单层排列；
2)调节所述电缆加热装置中的可调节电炉，使所述待测试的电缆最终达到一个温度值的恒温状态；
3)对应步骤I)中一个温度值的恒温状态，调节所述信号发生器使之输出多组信号，且各组信号的频率不同；
4)所述信号经功率放大器放大而传至激振器；
5)激振器产生的激励力作用在试验件上，使所述试验件产生振动信号；
6)所述试验件产生的振动信号经第一加速度传感器而输出第一信号，所述第一信号直接进入所述信号采集系统；
同时，所述试验件所产生的振动信号经第二加速度传感器而输出第二信号，所述第二信号经所述待测试的电缆而输入信号采集系统；
7)所述信号采集系统将采集的第一信号及第二信号输入到所述计算机分析系统，进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果；
8)调节所述电缆加热装置中的可调节电炉，使所述待测试的电缆最终达到多个不同温度值的恒温状态；并针对每个温度值的恒温状态重复步骤3)至7)，而得到各温度值的恒温状态下的测试结果。
利用上述电缆测试装置进行瞬态温度测试的步骤包括:
I)调节所述信号发生器输出一个恒定频率的信号；
2)调节所述电缆加热装置中的可调节电炉至最大功率；
3)电缆温度由常温逐渐升至最高温；
4)在升温过程中，所述信号采集系统采集第一加速度传感器输出的的第一输出信号、第二加速度传感器输出的的第二输出信号，并传输至计算机分析系统；
5)计算机分析系统对升温过程中的第一输出信号、第二输出信号进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果；
6)在电缆温度稳定在最高时，将所述可调节电炉关闭；
7)电缆温度由最高温逐渐降至常温；
8)在降温过程中，所述信号采集系统采集第一加速度传感器的第一输出信号、第二加速度传感器的第二输出信号，并传输至计算机分析系统；
9)计算机分析系统对降温过程中的第一输出信号、第二输出信号进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果。
本发明的有益效果是:通过调节所述可调节电炉，实现对电缆的稳态受热和瞬态受热。调节所述可调节电炉功率，并保持加热一段时间，使铁桶内的温度基本稳定，采用温度计记录温度，便可得到电缆的温度；避免了多次缠绕电缆的操作；加热设备简单，成本较低；可调节电炉产生的热量在铁桶内成梯度分布，底部热量逐渐通过开口和铁桶自身散发出去，避免了由于热量滞留循环造成的电缆过热；通过调节电炉功率，能够完成稳态离散温度和瞬态变温环境下的测试。
图1为本发明的电缆加热装置的结构示意图2为本发明的电缆测试装置的结构示意图中:1铁桶；2可调节电炉；3空心铁筒；4固定支架；5高温温度计。
具体实施方式
如图1所示的一种电缆加热装置，包括铁桶1、可调节电炉2、空心铁筒3、固定支架4，所述铁桶I的上端开口，以保证散热均匀；所述空心铁筒3悬挂固定在所述固定支架4上，且所述空心铁筒3位于所述铁桶I的内部，所述空心铁筒3包括用于缠绕电缆的圆柱部分，电缆缠绕在所述空心铁筒3圆柱部分的外圆周壁上；所述固定支架4上设置有悬挂电缆的两支点，防电缆靠近外部铁桶，使电缆过热；所述可调节电炉2设置在所述空心铁筒3内且放置在所述铁桶I的下方，调节所述可调节电炉2的功率，并保持加热一段时间，使所述铁桶I内的温度基本稳定，采用高温温度计5记录温度，便可得到电缆的温度。
如图2所示的一种电缆测试装置，包括上述的电缆加热装置、信号发生器、功率放大器、激振器、试验件、第一加速度传感器、第二加速度传感器、信号采集系统、计算机分析系统和输出设备；所述信号发生器用来产生不同频率的信号并经所述功率放大器放大而传至所述激振器，其中所有的信号功率放大均保持恒定倍数；所述激振器产生的激励力作用在所述试验件上，使所述试验件产生振动信号；所述试验件产生的振动信号，经第一加速度传感器而输出第一信号，所述第一信号直接进入所述信号采集系统；所述试验件所产生的振动信号，经第二加速度传感器而输出第二信号，所述第二信号经缠绕在所述电缆加热装置上的电缆，而输入所述信号采集系统；所述信号采集系统将采集的第一信号、第二信号，输入所述计算机分析系统并对它们进行对比分析，最终由所述输出设备输出对比分析结果O
当测试处于的工作环境保持在某一温度时，实现的是恒定温度的测试。调节可调节电炉2，使其在某一恒定功率下工作，所述铁桶I内的热量将在一定时间内达到平衡，所述铁桶I内相同水平线位置的温度相同且保持不变，而处于水平位置的电缆在很短的时间内，由于热量相互传递而与桶内同一水平位置的温度一致。采用高温温度计5记录电缆处于水平位置的温度。电缆的参数与温度和频率同时有关，故采用所述信号发生器5输出不同频率信号。
某一恒定温度下，信号发生器输出不同频率的信号，例如100Hz、500Hz、800Hz、1000Hz、2000Hz、3000Hz和4000Hz，使用数据采集系统对相应信号进行采集。采集信号时，应满足采样定理，设置试验的采样频率为12.8KHz，分析频率的上限为5KHz，分析时间大于5秒，以满足频率分辨率要求。调节可调节电炉2功率，获取电缆的不同温度，例如30°C、80°C、110°C、160°C、190°C、220°C、260°C，各个温度下均输入以上几个频率的信号，相互比较可以获得频率和温度同时影响下的信号相应变化情况。
利用上述电缆测试装置来进行恒温测试的步骤包括:1)将待测试的电缆沿同一方向螺旋缠绕在所述空心铁筒上，并在空心铁筒上呈单层排列；2)调节所述电缆加热装置中的可调节电炉，使所述待测试的电缆最终达到一个温度值的恒温状态；3)对应步骤I)中一个温度值的恒温状态，调节所述信号发生器使之输出多组信号，且各组信号的频率不同；4)所述信号经功率放大器放大而传至激振器；5)激振器产生的激励力作用在试验件上，使所述试验件产生振动信号；6)所述试验件产生的振动信号经第一加速度传感器而输出第一信号，所述第一信号直接进入所述信号采集系统；同时，所述试验件所产生的振动信号经第二加速度传感器而输出第二信号，所述第二信号经所述待测试的电缆而输入信号采集系统；7)所述信号采集系统将采集的第一信号及第二信号输入到所述计算机分析系统，进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果；8)调节所述电缆加热装置中的可调节电炉，使所述待测试的电缆最终达到多个不同温度值的恒温状态；并针对每个温度值的恒温状态重复步骤3)至7)，而得到各温度值的恒温状态下的测试结果。
瞬态温度的试验测试与稳态离散温度的测试不同，主要实现的是从某一温度到另一温度的瞬态变化，多侧重于初始温度和终点温度的变化过程，电缆的温度与时间成线性关系，本试验工况主要有两种，瞬态升温和瞬态降温。设信号发生器的输出信号为1000Hz，将所述可调节电炉功率调至最大，所述第一加速度传感器和所述第二加速度传感器测得的信号最终由所述信号采集系统接收。电缆由常温逐渐变化至最高温度时，完成的是瞬态升温过程。
对于降温过程，是在电缆温度稳定在最高时，将所述可调节电炉关闭，则所述铁桶内的热量将逐渐散发出去，在大空间对流换热情况下，最终达到常温，由此实现了电缆温度由高到低的变化。采样设置满足采样定理，设置试验的采样频率为12.8KHZ，分析频率的上限为5KHz，分析时间大于5秒，以满足频率分辨率要求，采样时间超过500s。
利用上述电缆测试装置进行瞬态温度测试的步骤包括:1)调节所述信号发生器输出一个恒定频率的信号；2)调节所述电缆加热装置中的可调节电炉至最大功率；3)电缆温度由常温逐渐升至最高温；4)在升温过程中，所述信号采集系统采集第一加速度传感器输出的的第一输出信号、第二加速度传感器输出的的第二输出信号，并传输至计算机分析系统；5)计算机分析系统对升温过程中的第一输出信号、第二输出信号进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果；6)在电缆温度稳定在最高时，将所述可调节电炉关闭；7)电缆温度由最高温逐渐降至常温；8)在降温过程中，所述信号采集系统采集第一加速度传感器的第一输出信号、第二加速度传感器的第二输出信号，并传输至计算机分析系统；9)计算机分析系统对降温过程中的第一输出信号、第二输出信号进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
权利要求
1.一种电缆加热装置，其特征在于:包括铁桶(I)、可调节电炉(2)、空心铁筒(3)、固定支架(4)，所述铁桶(I)的上端开口 ；所述空心铁筒(3)悬挂固定在所述固定支架(4)上，且所述空心铁筒(3)位于所述铁桶(I)的内部，所述空心铁筒包括用于缠绕电缆的圆柱部分；所述固定支架(3)上设置有悬挂电缆的两支点；所述可调节电炉(2)设置在所述空心铁筒(3)内且放置在所述铁桶(I)的下方。
2.一种电缆测试装置，其特征在于:包括权利要求1所述的电缆加热装置；还包括信号发生器(5)、功率放大器(6)、激振器(7)、试验件(8)、第一加速度传感器(J1)、第二加速度传感器(J2)、信号采集系统(9)、计算机分析系统(10)和输出设备(11)； -所述信号发生器产生不同频率的信号经所述功率放大器放大传至所述激振器； -所述激振器产生的激励力作用在所述试验件上使所述试验件产生振动信号； 一所述试验件产生的振动信号经第一加速度传感器而输出第一信号，所述第一信号直接进入所述信号采集系统； 一所述试验件所产生的振动信号经第二加速度传感器而输出第二信号，所述第二信号经所述电缆加热装置上的电缆而输入所述信号采集系统； 一所述信号采集系统将采集的所述第一信号、第二信号输入所述计算机分析系统进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果。
3.利用权利要求2所述的电缆测试装置进行恒温测试的方法，其步骤包括: 1)将待测试的电缆沿同一方向螺旋缠绕在所述空心铁筒(3)上，并在空心铁筒上呈单层排列； 2)调节所述电缆加热装置中的可调节电炉(2)，使所述待测试的电缆最终达到一个温度值的恒温状态； 3)对应步骤I)中一个温度值的恒温状态，调节所述信号发生器输出多组信号，且各组信号的频率不同；4)所述信号经功率放大器放大传至激振器； 5)激振器产生的激励力作用在试验件上使所述试验件产生振动信号； 6)所述试验件产生的振动信号经第一加速度传感器而输出第一信号，所述第一信号直接进入所述信号采集 系统； 同时，所述试验件所产生的振动信号经第二加速度传感器而输出第二信号，所述第二信号经所述待测试的电缆而输入信号采集系统； 7)所述信号采集系统将采集的所述第一信号、第二信号输入所述计算机分析系统进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果； 8)调节所述电缆加热装置中的可调节电炉(2)，使所述待测试的电缆最终达到多个不同温度值的恒温状态；并针对每个温度值的恒温状态重复步骤3至7，得到各温度值的恒温状态下的测试结果。
4.利用权利要求2所述的电缆测试装置进行瞬态温度测试的方法，其步骤包括: 1)调节所述信号发生器输出一个恒定频率的信号； 2)调节所述电缆加热装置中的可调节电炉(2)至最大功率； 3)电缆温度由常温逐渐升至最高温； 4)在升温过程中，所述信号采集系统采集第一加速度传感器的第一输出信号、第二加速度传感器的第二输出信号，并传输至计算机分析系统；·5)计算机分析系统对升温过程中的第一输出信号、第二输出信号进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果； ·6 )在电缆温度稳定在最高时，将所述可调节电炉(2 )关闭； ·7)电缆温度由最高温逐渐降至常温； ·8)在 降温过程中，所述信号采集系统采集第一加速度传感器的第一输出信号、第二加速度传感器的第二输出信号，并传输至计算机分析系统； ·9)计算机分析系统对降温过程中的第一输出信号、第二输出信号进行对比分析，并最终由所述输出设备输出对比分析结果。
全文摘要
一种电缆加热的装置及测试装置及测试方法，电缆加热的装置包括铁桶、可调节电炉、空心铁筒、固定支架，铁桶的上端开口；空心铁筒悬挂固定在固定支架上，且空心铁筒位于铁桶的内部，空心铁筒包括用于缠绕电缆的圆柱部分；固定支架上设置有悬挂电缆的两支点，可调节电炉设置在空心铁筒内且放置在铁桶的下方；测试装置中包括上述的电缆加热的装置；有益效果是，避免了多次缠绕电缆的操作步骤；加热设备简单，成本较低；可调节电炉产生的热量在铁桶内成梯度分布，底部热量逐渐通过开口和铁桶自身散发出去，避免了由于热量滞留循环造成的电缆过热；能够完成稳态离散温度和瞬态变温环境下的测试。
文档编号G01M7/02GK103162926SQ201310048569
公开日2013年6月19日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者门秀花 申请人:济南大学