毕业论文-温度对电缆导电线芯直流电阻测量的影响及解决

1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文哈尔滨理工大学学士学位论文- PAGE II - PAGE II -温度对电缆导电线芯直流电阻测量的影响及解决办法摘要电线电缆行业是我国经济建设重要的配套产业，广泛应用于国民经济各个领域，但电线电缆材料仅凭借外观是无法辨别其质量优劣的，不能判定其是否达到使用要求，劣质产品充斥市场，严重危害人民的生命健康和国家的财产安全。因此，加强电线电缆的质量检测尤为重要。电缆导电线芯的直流电阻是判断电缆质量的一项重要指标，经过多年的研究和试验，在影响电缆直流电阻的各种因素中，只有温度这一因素还没有彻底解决，温度对直流电阻测量的影响是不可忽略的，在电缆绞合完成后，由于挤压会在线芯

2、内部产生温升，造成线芯内部和外部的温度不平衡，产生误差。在测量线芯的直流电阻后，一般会用线芯的表皮温度和当时的阻值进行换算，得到标准状况下的直流电阻。为了减小由线芯内外温度不平衡所带来的误差，测量时应让绞合后的线芯充分冷却，但是，如果冷却的时间过长，会影响到实际生产的效率，所以，应找到线芯冷却过程中内外温度平衡最早的时间，这样才能避免时间不必要的浪费，提高效率。在研究中采用模拟现场的试验方法，把线芯加热到一定的温度后，在有风和无风情况下对其直流电阻进行连续的测量，记录直流电阻和线芯表皮温度随时间的变化，统计分析数据，找到使线芯内外温度一致的最短时间。 通过实验发现，在有风的情况下，线芯冷却的较

3、快，内外温度一致的时间大大缩短。在有风机辅助散热的情况下，经过4分钟线芯内外温度就基本平衡了，线芯的表皮温度就可以代替线芯的平均温度参与测量。 综上所述，在电缆线芯绞合完成后，用风机辅助其散热，经过4分钟后开始测量其直流电阻比较准确。关键字：电缆线芯;温度;直流电阻;散热Temperature on electric cable wire core dc resistance measurement of the impact and the solutionsAbstract Cable industry is an important supporting our countrys eco

4、nomic construction industry， widely used in the compilation of economic fields， but wire cable material only with appearance is not recognize its quality， cant determine whether the request to use， the market is flooded with inferior product， serious harm peoples health and the state property securi

5、ty. Therefore， strengthening the quality detection of the cable is particularly important. Cable conductive wire core dc resistance is the judgment of the cable quality is an important index， after years of research and test， in the influence of various factors cable dc resistance， only one factor t

6、hat temperature has not completely solved， temperature on the influence of the dc resistance measurement cant be neglected， in cable stranded inner finish， because extrusion temperature rise will produce online core inside， causing the wire core internal and external temperature balance， produce err

7、or.In the measurement of the wire core dc resistance， usually with the skin temperature at that time and the core of the resistance to the conversion， and get the dc resistance standard conditions. In order to reduce the wire core inside and outside temperature from unbalanced error， when measuring

8、the haul-off unit should be made of wire core sufficient cooling， but， if the cooling of the time is too long， can affect the actual production efficiency， so， should find wire core cooling process inside and outside temperature balance of the earliest time， to avoid unnecessary waste time， improve

9、efficiency.Through the experiments have found that， in the wind， wire core cooling fast， inside and outside temperature consistent such a short time. In a fan under the condition of the auxiliary cooling， after four minutes wire core inside and outside temperature basic balance， wire core skin tempe

10、rature can instead of wire core of the average temperature in the measurement.To sum up， on the cable stranded inner core finish， with fan aided the heat dissipation， after four minutes after the start measuring its dc resistance is accurate.Key words: cable core ；temperature ；dc resistance；heat dis

11、sipationPAGE II- - PAGE III -目录摘要 = 1 * ROMAN IAbstract = 2 * ROMAN II TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc328421453 第1章 绪论 PAGEREF _Toc328421453 h 1 HYPERLINK l _Toc328421454 1.1 课题背景 PAGEREF _Toc328421454 h 1 HYPERLINK l _Toc328421455 1.2电缆导电线芯直流电阻的测量方法 PAGEREF _Toc328421455 h 2 HYPERLINK l _Toc328421

12、456 1.3影响电缆导电线芯直流电阻测量的因素 PAGEREF _Toc328421456 h 6 HYPERLINK l _Toc328421457 1.4本文主要工作 PAGEREF _Toc328421457 h 8 HYPERLINK l _Toc328421458 第2章 温度影响来源及试验设备 PAGEREF _Toc328421458 h 9 HYPERLINK l _Toc328421459 2.1 DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪 PAGEREF _Toc328421459 h 9 HYPERLINK l _Toc328421465 2.2 DZ-3型线缆导电线芯直流电

13、阻测量仪的主要技术参数 PAGEREF _Toc328421465 h 11 HYPERLINK l _Toc328421466 2.3 DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪的工作原理 PAGEREF _Toc328421466 h 12 HYPERLINK l _Toc328421467 2.4 直流电阻测量标准 PAGEREF _Toc328421467 h 14 HYPERLINK l _Toc328421468 2.5温度对直流电阻测量实验的影响 PAGEREF _Toc328421468 h 16 HYPERLINK l _Toc328421469 2.6绞线工艺对直流电阻实验的影响

14、 PAGEREF _Toc328421469 h 17 HYPERLINK l _Toc328421470 2.7本章小结 PAGEREF _Toc328421470 h 19 HYPERLINK l _Toc328421471 第3章 电缆导电线芯直流电阻测量试验 PAGEREF _Toc328421471 h 20 HYPERLINK l _Toc328421472 3.1试验方案的确定 PAGEREF _Toc328421472 h 20 HYPERLINK l _Toc328421473 3.2试验电路及试验设备 PAGEREF _Toc328421473 h 21 HYPERLINK

15、 l _Toc328421474 3.3实验步骤 PAGEREF _Toc328421474 h 22 HYPERLINK l _Toc328421475 3.4直流电阻实验的实验结果及数据 PAGEREF _Toc328421475 h 22 HYPERLINK l _Toc328421476 3.5数据分析处理 PAGEREF _Toc328421476 h 25 HYPERLINK l _Toc328421477 3.6本章小结 PAGEREF _Toc328421477 h 25 HYPERLINK l _Toc328421478 结论 PAGEREF _Toc328421478 h

16、26 HYPERLINK l _Toc328421479 致谢 PAGEREF _Toc328421479 h 27 HYPERLINK l _Toc328421480 参考文献 PAGEREF _Toc328421480 h 28 HYPERLINK l _Toc328421481 附录 PAGEREF _Toc328421481 h 29- PAGE 10 - PAGE 36 -绪论课题背景随着经济的发展，电力电缆因其敷设隐蔽能满足城市市容和环境的要求，越来越广泛地应用在城市电网中。目前电力电缆已被广泛应用，且使用量不断增加。随着现代城市发展需要，已逐渐取代架空线路。电缆是通信与传输电能的

17、重要媒介，深入研究电缆的性能有利于提高电力系统运行的安全性，确保电力系统安全可靠的运行，同时，也能减少材料与电能的浪费。如何防止因部分电缆厂家偷工减料，造成电缆导体不合格，形成潜在运行隐患确保电力系统安全可靠运行，严把电缆质量关，消除电力设备安全隐患，保证地区供电的安全、可靠、优质是我们研究的重点之一。 电缆是国民经济各部门不可缺少的重要配套产品，从超高压输电线路到各种微电机，人们生产和生活的各个环节都离不开电线电缆，随着社会经济的快速发展，国家对电线、电缆的标准要求越来越严格。但由于电线、电缆的生产厂家较多，目前围内电线、电缆的质量水平明显低于国外，且劣质的电线、电缆充斥市场。目前市场上的电

18、线、电缆，其不合格项目涉及标准要求的各个方面主要是电性能试验，特别是直流电阻和绝缘电阻；另外其外形尺寸和标志的不合格率亦很高。 电线电缆电性能试验方法的标准，是电缆行业产品设计、制造和检验的基础标准之一。我国最早发布GB76465“电线电缆导电线芯电阻试验方法(直流电桥法)”；1983年首次发布GBT 30482“金属导体材料电阻率试验”，并将GB76465修改为GBT30484“导体直流电阻试验”。这两个分标准均与涉及的测试技术密切相关，其制订的基础都是来自于国际标准IEc60468：1974，“金属材料导电率的试验方法”，其关键都是直流电阻试验。可见直流电阻的重要性1。电缆的直流电阻是判断

19、电缆是否合格的重要参数， 一般要求导线电阻小，以减少线路损耗。金属导体材料直流电阻的测量已有比较成熟的试验方法，但在应用到电线电缆产品时，由于导电线芯大多是绞线，特别是大截面积绞线结构时，沿用一般的直流电阻测量方法，常不易得到正确的测量数值，故在探讨通用的试验要求外，还将进一步分析影响测量正确性的因素。1.2电缆导电线芯直流电阻的测量方法导电线芯直流电阻是电气装备用电线电缆电性能很重要的指标之一。一般情况下要求导线电阻小比较好，这样可以减少线路中的损耗。个别的特殊产品要求电阻在某一范围内(如高压阻尼点火线)，也有的产品没有严格的电阻要求(矿工帽灯线、爆破线等)。导线的电阻在标准中规定为直流电阻

20、不大于某一个值或直流电阻率不大于规定值。常用的测量电阻的方法主要有、比较法、比例运算法、电桥法、恒流源法、脉冲电流法和比率法等。1）比较法 比较法测量原理图如图1.2.1所示。同时调节和控制回路中的电流和，使它们在和上产生相同的电压将，即零点指示器的指针指在零位置，则得未知电阻值。图1.1 比较法测电阻原理电路该方法需要人工调整测量电流，测试过程复杂，效率低。准确度也比较差。测量准确度容易受零点指示器准确度及人为因素影响，一般测量准确度不高，分辨率只能达到10m，而且不能实现数字化测量2。2）比例运算法 比例运算法测量电阻的原理如图1.2.2。被测电阻接入运算放大器的反馈回路，标准电阻接入放大

21、器的反相输入端。若忽略电源的内阻影响，放大器的输出电压可以表示为：即： 值与成正比，如果选择（n为整数），则可直接用值表示，用开关k接通不同的电阻则可改变量限。图1.2比例运算法原理图1为了提高测量的准确度，减小误差，应选择高增益，低温漂，高输入阻抗的运算放大器；同时保证的基准电源和标准电阻准确度和稳定性。如果测量的电阻很小，必须考虑接触电阻影响，可采用四端钮接法进行测量，测量原理如图1.2.3。图1.3四端钮法测量原理图 由于受放大器参数的影响，使用该测量方法仅适用于中值电阻的测量，不适合于微电阻和高阻值电阻的测量。3） 直流电桥法直流电桥法测量电阻的方法是最常用的方法之一，目前仍在广泛使用

22、。直流电桥分单臂电桥和双臂电桥，测量微电阻时，必须采用双臂电桥。双臂电桥测量原理电路如图1.2.4。图中、是桥臂电阻；r是跨线电阻，它的数值很小，可以通过大电流。和分别是被测电阻和标准电阻，而且是四端钮结构电阻。、和是电位端；、和是电流端。图1.4双臂电桥测量原理图由图可以知道，测量电阻可以表示为： 式中为误差项。直流电桥测量能够保证比较高的准确度，这也是这种方法一直被使用的主要原因。但该方法接线复杂，操作不方便3 。4） 恒流源法恒流法测量电阻的原理如图1.2.5。当恒流源流经被测电阻时，在电阻上产生电压降。该电压降被放大器放大后，经过A/D转换器进行模数转换，转换的结果送入单片机处理后，送

23、显示器进行结果显示4。图1.5 恒流源法测量电阻原理 恒流源法测量电阻测量电路简单，且容易实现数字化测量。但是，高精度的恒流源制作困难，而且成本高，是影响测量精度的主要因素。5） 脉冲电流法脉冲电流法测量电阻的原理如图1.2.6所示。电流幅值大小可以由参数设定电路调整。小电阻两端的压降信号可由放大器根据信号的强弱放大到相应的倍数。A/D转换接口读入压降值。但电流源要工作在较大电流下，电流开启时间必须严格控制。一旦出现开启时间过长，就可能造成测试装置的损坏或被测电阻的损坏。同时，数据采集时序要求严格，应在电流源开启时间内，开启放大器，在放大器倍率调整稳定后，A/D转换器进行采样。如果时序不合适就

24、会影响精度。当用较大电流测试或测量较大电阻时，误差将会下降5。图1.6脉冲电流法原理图 脉冲电流法与恒流源法比较，测量使用的电流源脉冲宽度可控，从而减少被测量电阻的功率，降低电阻发热对阻值的影响。6）比率法 比率法测量电阻的原理如图1.2.7。它是基于用标准电阻标定测量电阻的一种方法。把标准电阻和被测量电阻串联起来，施加一直流电压，回路中流过相同的电流I，此时在和上形成压降和则得：根据以上关系，可算计算出被测电阻大小6。显然，该方法原理上消除测量电流的影响，降低的对直流电源的要求。但测量电流大小会影响在标准电阻和被测量电阻上的电压降落，从而影响测量精度。对微电阻测量时，可以提高测量电流来提高测

25、量准确度。而且，该方法容易实现数字化测量。图1.7 比较法测量电阻原理电路本课题研究的是大截面电缆线芯直流电阻的测量，被测量的电阻量非常小，能够准确测量时，分辨能力要求不低于10-7。对比以上方法，选择比率法进行测量比较合适。利用比率法测量原理，本文进行了直流电阻测量试验研究工作。1.3影响电缆导电线芯直流电阻测量的因素1.接触电阻对测量结果的影响由于绞合结构导电线芯的单线表面氧化，而且氧化层的电阻率大于金属导体本身的电阻率(特别是氧化铝)，因此在测量导体电阻时，被测试样同连接线(或夹具)之间就存在氧化层接触电阻。接触电阻的大小随氧化层的性质和厚度而变化，与被测试样同连接夹具之间的接触面积松紧

26、程度有关。接触电阻不仅存在于导体和连接线(夹具)之间，同时也存在于绞合线芯的每根单线之间。在数值一上它是不稳定的，随着夹紧位置和加紧力而变化。大截面铝绞线的电阻最不易测准，一方面是氧化铝的电阻较高，截面愈大，单线根数愈多，单线之间的总接触电阻也就愈大；另一方面，大截面试样本身的电阻，比小截面试样要小得多，有时甚至可能与接触电阻处于同一数量级范围，这时的相对影响显然很大。正因为接触电阻的不稳定性，得到的必然是一个不稳定的测试结果。影响电缆直流电阻测量的因素很多，例如触电阻对测量结果的影响，电流密度对电阻测量的影响， 线芯温度同周围环境温度未达到完全平衡；试样长度的测量误差；电位引线夹具同试样(特

27、别是短试样)的接触宽度带来的误差；电流引线同电位引线相距太近带来的测验误差等。 对于接触电阻， 由于绞合结构导电线芯的单线表面氧化，而且氧化层的电阻率大于金属导体本身的电阻率(特别是氧化铝)，因此在测量导体电阻时，被测试样同连接线(或夹具)之间就存在氧化层接触电阻。接触电阻的大小随氧化层的性质和厚度而变化，也与被测试样同连接夹具之间的接触面积松紧程度有关。接触电阻不仅存在于导体和连接线(夹具)之间，同时也存在于绞合线芯的每根单线之间。在数值上它是不稳定的，随着夹紧位置和加紧力而变化。大截面铝绞线的电阻最不易测准，这里一方面是氧化铝的电阻比较高，截面愈大，单线根数愈多，单线的总接触电阻也就愈大；

28、另一方面，大截面试样本身的电阻，比小截面试样要小得多，有时甚至可能同接触电阻处于同一数量级范围这时的相对影响显然很大。正因为接触电阻的不稳定性，得到的必然是一个不稳定的测量结果。要消除接触电阻对大截面导电线芯直流电阻测量的影响，必须使试样中的电流分布均匀，尽可能使得组成导电线芯的每一根单线，都有同样的测量电流密度。要消除接触电阻对大截面导电线芯直流电阻测量的影响。必须使试样中的电流分布均匀，尽可能使组成导电线芯的每一根单线都有同样的测量电流密度。2. 电流密度对测量结果的影响 判断导线温度是否受测量电流影响而升高，可用比例为1：141的两个电流分别测定其电阻值。倘若两者之差不超过05则可以认为

29、用比例为I的电流进行测量时，导线温度并不升高。但用40电流增值来衡量测量电流选择是否恰当。在实际使用时很不方便，为此曾对一些试样进行了测量电流密度与电阻测量值之间的变化关系试验。试验结果表明，铝芯电缆的测量电流密度不超过05Amm2时电阻测量值的增率小于006。对铜芯电缆，测量电流高度可提高不超过lAmm2。这个关系对于中小截面电缆可作为参考。3.温度对测量结果的影响 电缆导电线芯的直流电阻与温度有着密切的关系，温度越高，测量的直流电阻越小，电缆在绞合成型后，由于受到力的短时挤压电缆线芯内部会产生一定的热量，而在自然条件中这部分热量不能快速的消失，导致在测量的过程中产生误差。 影响散热的因素有

30、很多种，热对流，热交换等都可以加快散热的速度。所以要想减小温度对电缆导电线芯直流电阻测量的影响，一是要保证环境温度符合测量要求，二就是要找出线芯在绞合时因挤压而产生的这部分热量对直流电阻测量造成的影响，随着时间的增长，电缆内部和外表皮的温度最终会达到一致，而找到线芯内外温度相平衡所用的最短时间可以更加方便我们在正确的时间进行测量，得到更加准确的实验结果。1.4本文主要工作本文主要研究温度对电缆导电线芯直流电阻测量的影响及解决办法，因电缆在绞合时因挤压而产生热量，进而对电阻测量产生了误差，所以在研究的过程中，为了模拟这一过程，在测量前先把电缆试样进行加热，在电缆试样受热均匀后再进行测量，观察电缆

31、线芯的直流电阻随温度下降的变化。在实验过程中的主要内容是分别把电缆加热达到不同的温度范围，观察实验结果是否一致。除了以上的实验项目，为了保证实验结果的准确性以及实验的严密性，对以上的实验项目追加了快速散热的环节，使得实验结果更加的清晰。更方便分析实验数据和总结实验结果。在得出实验数据后，进一步进行分析和总结，找出内在的函数关系，使在电缆线芯内部温度不可知的情况下，准确并且快速的测量出电缆导电线芯的直流电阻成为现实。其中具体的方法和实验过程以及分析过程将在下一章中进行详细的阐述。温度影响来源及试验设备DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪这种新型测量仪依靠提高分辨能力、噪声抑制和温漂校准等关键技术

32、快速测量线缆导体直流电阻、20时单位长度直流电阻(Qkm)和20时电阻率，真正实现电缆导体直流电阻全自动、快速精密测量，简化了测量过程，节省了人力和时间，使用操作方便。DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪是一种高智能化的电线电缆导电线芯直流电阻、电阻率测量专用设备。适用于生产线及实验室对短段绞合导体电阻、实心导体电阻及电阻率的测量。前面板图如图2.1.1所示。各部分分别为：1、大屏幕液晶显示器。 2、输入键盘，包括输入数据、复位、启停。3、四探头接线， 接线如前面板图示，外侧为电流端子，内侧为电压端子。其中的一个电流端子分为输出电流5AMAX（平均电流）和1AMAX（平均电流）两个电流引线端，

33、测量10mm2以上导体电阻时，引线连接5AMAX红端子，1AMAX红端子悬空；测量10mm2以下导体电阻时，引线连接1AMAX端子，5AMAX端子悬空。4、供电电源，包括插座和保险。供电电压AC220伏，50赫兹，保险6安。5、电源开关，接通时系统开始工作。仪器的操作方法如下：仪器提供四探头引出线及专用夹具。接线时，分别接到被测线芯的两端，如前面板图所示，大夹为电流夹（对应面板红黑端子），接被测量导线外边；小夹为电压信号夹（对应面板黄绿端子），接被测量导线里面，中间两个小夹中心之间的导体即为被测电阻。图2.1 前面板图接线在关机或输入参数状态时进行，有利于仪器安全运行。接线端子与供电电源隔离（

34、隔离电压1000V），接线端子最高输出电压2V。系数：1.0000 输入参数线径：系数：1.0000 输入参数线径：001.000 实测值：温度：20.00 标度值：长度：01.0000 电阻率：图2.2 屏幕显示图户可以用键盘与设备进行信息交换。此时显示屏幕显示如图2.2：其中，左半部参数为开机缺省值，在屏幕的系数处有光标闪动。利用“前移”及“后移”键使光标移动到系数：1.0000后四位的某一位上，利用“数加”及“数减”键改变数值大小，按“数加”键数值在0-19-0之间循环变化，按“数减”键数值在0-91-0之间循环变化。根据被测线芯设定好成缆系数。利用“前移”及“后移”键使光标移动到线径：

35、001.000的某一位上，利用“数加”及“数减”键改变数值大小，按“数加”键数值在0-19-0之间循环变化，按“数减”键数值在0-91-0之间循环变化。根据被测线芯设定好线径。利用“前移”及“后移”键使光标移动到温度：20.00的某一位上，利用“数加”及“数减”键改变数值大小，按“数加”数值在0-19-0之间循环变化，按“数减”键数值在0-91-0之间循环变化。根据被测线芯设定好温度。利用“前移”及“后移”键使光标移动到长度：01.0000的某一位上，利用“数加”及“数减”键改变数值大小，按“数加”数值在0-19-0之间循环变化，按“数减”键数值在0-91-0之间循环变化。根据被测线芯设定好长

36、度。按一下“启动”键，仪器开始对线芯电阻全自动连续（3秒/次）测量，根据输入的长度、线径和温度计算标度值（20 时每公里线芯电阻）及电阻率。 实测值、标度值和电阻率超量程时，将显示“over”；当输入长度为0时，不能计算标度值及电阻率，在标度值后面将显示“in error”。按一下“停止”键，仪器停止测量，进入输入参数状态，执行第3步操作。DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪的主要技术参数线缆 长 度：要求小于10米；实测电阻：最大200m，最小分辨率0.1（10-7）；标度电阻：最大1000/km，最小分辨率100/km ；电 阻 率：最大 1 mm2 / m，最小分辨率10-6 mm2 /

37、 m；检测电流：5AMAX档位：峰值电流2/(0.2+ Rx)安，平均电流1/(0.2+ Rx)；1AMAX档位：峰值电流2/(1.2+ Rx)安，平均电流1/(1.2+ Rx)；Rx为实测电阻，单位：欧；测量准确度：0.05%；供电 电源：AC220v，50Hz；工作温度：050DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪的工作原理DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪的主要工作原理是利用电压比率法进行测量，电压比率法是基于用标准电阻标定测量电阻、采用四探头技术的一种测量方法，测量原理电路如图2.3.1所示。图2.3测量原理图R0为限流电阻，起限制测量电流大小的作用，R0为标准电阻，用于标定测量电阻，

38、Rx为被测试品。使它们串联起来，施加一直流电压E6，流过测量电流I，设此时R0上形成压降己，Rx上形成压降Ux，则即采用四探头来获取U0，Ux两个压降，目的是消除接触电阻的影响。两个压降可由单片机系统控制放大倍数的放大电路进行放大，实现量程自动转换，再由AD转换器模数转换并传输给单片机系统，单片机系统便根据上式计算出被测试品电阻。键盘用于输入被测电缆的导线长度L、线径D以及测试温度t。单片机系统根据测量的电阻值与输入的参数计算出20时的单位长度直流电阻R0与电阻率。具体的测量原理框图如2.3.2图2.4 测量原理框图整个测量仪器的核心部分在于实测电阻的测量。在测量过程中，主要的问题在于：采用小

39、电流电压比率法测量，在试品上的电压降很小，测量电路需具有高分辨能力；测量信号微弱，容易受噪声和测量器件温漂影响，测量系统必须具备较好的抗噪声及温漂干扰影响的能力。在采用小电流电压比率法对导线直流电阻进行测量时，当试品的电阻值很小时，试品上的电压非常小。因此必须采用高分辨率电路才能保证测量值具有很高的精度。本仪器最大检测电流为0.6A，仪器的测量分辨率为1Q，那么测量系统必须准确地分辨0.6V的电压信号，此时可控放大器的放大倍数最大为100，模数转换器的最大输入电压为5V，那么，模数转换器的有效分辨率能力需在17位以上，此仪器采用高精度24位模数转换器，经过研制试验，证明能够满足以上测量要求。由

40、于测量信号非常微弱，对于噪声干扰及放大器与模数转换器等器件的温漂有比较苛刻的要求，如不加以克服，会造成测量精度的下降。或者说直接影响仪器的最小分辨能力。对于噪声干扰，最有效的措施是采取滤波。此仪器同时采取硬件及软件低通滤波，经试验得到了良好的噪声抑制效果。此仪器采用温度自校准技术对温漂进行校正，基本思想是：对被测电压进行测量之前，首先施加一个零电压信号，系统进行测量，然后对被测电压信号进行测量，最后在单片机系统内用零电压信号对被测电压信号进行校正。电压信号每次测量，都进行此校正过程。当然，此技术对于固定的外界噪声干扰信号，也能够有效地克服。仪器提供四探头引出线及专用夹具。接线时，分别接到被测线

41、的两端，如前面板图所示，大夹为电流夹（对应面板红黑端子），接被测量导线外边；小夹为电压信号夹（对应面板黄绿端子），接被测量导线里面，中间两个小夹中心之间的导体即为被测电阻。两侧电流端子尽可能远离电压端子（一般要大于20cm）。对于生产线上的导体，导体两端不能有其它导体连接或连接电阻大于被测量电阻的10，000倍（例如两端的两个设备共同接地时接地电阻在测量导线外构成回路）。对于铝绞合导体，参照GB/T 3048.4中要求进行测量，也就是在被测导体两端做铝压接头（铝鼻子），把电流夹夹在铝压接头上，否则会得到不准确的测量结果。接线在关机或输入参数状态时进行，有利于仪器安全运行。接线端子与供电电源隔离

42、（隔离电压1000V），接线端子最高输出电压2V8。直流电阻测量标准标准中规定了导体直流电阻试验的试验设备、试样准备、试验步骤和试验结果及计算。本标准适用于测量电线电缆导体的直流电阻，其测量范围为:双臂电桥:1欧姆及以下;单臂电桥或双臂电桥:199. 9欧姆;单臂电桥:100欧姆及以上。除产品标准中另有规定者外，型式试验和抽样试验时，测量应在环境温度为15-35和空气湿度不大于85%的室内进行。本试验方法不适用于测量已安装的电线电缆的直流电阻【8】。电线电缆电性能试验的一般要求、定义及试验设备的定期校验要求规定在GB/T 3048.1中。从被试电线电缆上切取长度不小于1 m的试样，或以成盘(圈

43、的电线电缆作为试样去除试样导体外表面的绝缘、护套或其他覆盖物。也可以只去除试样两端与测量系统相连接部位的覆盖物、露出导体。 去除覆盖物时应小进行，防止损伤导体。型式试验和抽样试验时，推荐采用试样长度：截面95185 mm取3 m;截面240 mm及以上取5mm，有争议时，截面185mm及以下取5 m，截面240mm及以上取10 mm。如果需要将试样拉直.不允许有任何引起试样针体横截面面积发生变化的扭曲。推荐铝绞线的电流引入端子采用标称截面与试样相同的铝压接头(铝鼻子)，并按常规压接工具压接，以保证压接后的导体与接头融为一体。其电位电极应采用直径0.71.0mm的软铜丝在绞线外紧密绕两圈后打结以

44、防松脱。试样在接入测量系统前，应预先清洁其连接部位的导体表面，去除附着物、污秽和油垢。连接处表面的氧化层应尽可能除尽。型式试验和抽样试验时，试样应在试验环境中放置足够长的时间，使之达到温度平衡，在实样放置和试验过程中，环境温度的变化应不超过1。 测量环境温度时，温度计应离地而至少1m，离试样应不下超过1 m，且二者应大致在同一高度。在整个试验过程中，温度的测量和控制应满足下列要求：.温度引起的总误差应不超过0.06%；温度的测量和控制精度：温度误差与电阻温度系数的乘积应不大于0.04%；试验温度应满足：温差与试样电阻温度系数误差的乘积应不大0.04%。为了保证上述要求，必要时应采用液浴。在试验

45、温度t时测定试样两电位点之间的标距长度l，(t)精确到0.05%。在满足试验系统灵敏度要求的情况下，应尽量选择最小的测试电流，以免引起过大的温升。当用比测试电流大40%的电流所测得的电阻平均值超过测试电流所测平均值的0.06%时，则认为温升过大，试验无效。应选择更小的测试电流。四点法测量时，电位接触点应当由相当锐利的刀刃构成，且互相平行，均垂直于试样纵轴。接点也可是锐利针状接点。每个电位接点与相应的电流接点之间的距离应不小于试样断面周长的1.5倍。注意消除由于接触电势和热电势引起的测量误差。可采用电流换向法读取一个正接读数和个反向读数，取算术平均值。也可以采用平衡点法(补偿法)，达到闭合电流时

46、检流计上基本观察不到冲击。使用凯尔文(汤姆逊)双臂电桥时，标准电阻和试样间的跨线电阻应明显地既小于标准电阻又小于试样电阻，否则，应采取适当方法予以补偿，如引线补偿，使线圈和引线阻值比例达到足够平衡。使跨线电阻的影响降低到保证电桥精度符合规定要求。测量误差应不超过0.15%。简单截面的试样，其截面积可以合理地从线性截面尺寸计算得出。测定尺寸时应沿试样的计量长度以大约相等的间距至少侧量五次，计算出算术平均值。平均值的标准偏差与平均值自身的比值应不大于0.15%。当试样密度误差大0.12%或不知其密度时，应在空气中和已知密度的液体中称重测定试样密度。用试样直接测定，也可用与试样密度相同的试样测定。空

47、气和液体的试验温度选择应能使对流所引起的误差减小到最低限度。在液体中称重时，液体温度的均匀性应保证液体密度的误差不大于0.08%【1】。2.5温度对直流电阻测量实验的影响如果试样线芯的温度为t0，由于环境温度分布的不均匀，或线芯温度同周围环境温度未达到完全平衡，或温度计的读数偏差等原因，读出的温度值为t0，则换算到20时引起的电阻相对误差为： 式中的为电阻温度系数。在测量导电线芯直流电阻时，试样在测试场地应放置足够的时间，以达到温度的平衡。同时，正确测量环境温度也是非常重要的，否则将不可避免的带来较大的误差。温度计分度值为0.1，最大允许误差0.2，在半宽0. 2范围内服从均匀分布，k=。温度

48、越高，测量的直流电阻越小，由于电缆线芯内外温度不一致，这一因素会对实验结果造成误差。这正是本次论文研究的重点。在实际环境中，温度对直流电阻的影响主要表现在绞合时内部所产生的热量带来的影响，这部分热量我们无法测量，但是其带来的误差却无法忽略。导体内部的电磁能量转换的热量的散出是靠热传导、热对流和热辐射实现的，下面概述各种散热形式和计算方法：1热传导计算按传热原理，当两个平行表面，每个表面的面积为S，彼此间距离为，若两个表面的恒定温差为1-2，则靠热传导传递的热量p为：=其中 为导热系数。2热对流散热计算当发热体的周围是流体或气体介质时，附在发热体表面的那层介质，由于热传导而被加热，其密度降低，而

49、介质上升。介质离去的地方，新介质补充进去，这样就形成了冷却介质的循环，介质循环的方向与介质表面的温差有关，当介质温度高于介质表面温度时，则介质将热量散给物体，介质被冷却，温度下降，则对流循环方向与前相反。单位面积靠自然对流形式散出的热量与冷却介质的性质、冷却表面的温度、形状和位置有关。若采用液体作冷却介质时，则冷却效率与液体的密度、热容量、热传导和粘度有关。若采用空气作冷却介质时，则冷却效率与空气的密度和海拔高度有关。在空气冷却情况下，散热量为： ，其中 为热对流系数。对于平滑的表面： =5.7+4v对于不平滑表面： =6.2+4.2v3辐射散热计算热量总是以波的形式从发热体辐射到温度较低的周

50、围介质中去，辐射出的热量大小与发热体本身温度高低、形状和它的表面颜色有关。辐射散出的热量为：其中为温差为1时，由辐射单位表面上辐射出的热量；T1、T2为辐射体及空气的绝对温度，其中T1=237+t1; T2=237+t2 ；C为常数，与辐射体的表面情况有关。2.6绞线工艺对直流电阻实验的影响绞线是生产裸电线和电缆导电线芯的一种工艺方法，它是以绞合单线绕绞线轴线等角速度旋转和绞线匀速前进运动实现的。目的是使导电线芯具有柔软性。研究绞合原理和绞线结构，对生产合格的绞线产品，发现绞线工艺是十分重要的。绞线的形式分正规绞合和非正规绞合。正规绞合是指单线以绞线中心线为轴线，分层有序地绞合在其周围，相邻绞

51、层方向相反，中心层可以由单根或几根单线构成，而以中心层为1根的等直径单线的绞线为最常见。非正规绞合分束绞、同心复绞和同心绞合。绞线同相同截面的单线相比，优点是柔软，缺点是稳定性差。由于是由许多根比较细的单线绞合而成，并且绞线中的单线越细，节距越短，绞线越柔软。在绞合时，由于力的作用，使线芯内部出现温升，从而影响直流电阻的测量，除此之外，绞线工艺对直流电阻实验的影响还表现在其他一些方面。导电线芯的秤重截面积与直流电阻通常有着对应的关系。但是，当与工艺无关的其它因素处于不变的条件下，节径比（某一绞层的绞合节距与节径之比）这一绞合工艺主要参数，对于秤重截面和直流电阻会产生不同的影响，节径比越小，秤重

52、截面和直流电阻在宏观上越大，而直流电阻 与秤重截面间的大小则呈相反趋势，并应用等效绞入率和平均绞入率的不同值，可得到一组曲线。所以，只有在确定节径之后，才能确定绞合导体直流电阻与秤重截面的关系，并可用对应于秤重截面的单位长度重量来间接控制直流电阻。为了保证电能传输的效率，控制输电线路的损耗和电压降，对各类电线电缆都有着导电线芯直流电阻这一关键特性的要求。这一特性除受到原材料性能的影响外，还与导电线芯的设计及加工过程中的控制有着密切关系。由于导电线芯直流电阻的测量条件比较苛刻，精度要求较高，因此在实际生产中，对于这种半制品加工进行中间检查控制几乎是不可能的。通常，线缆生产厂在对原材料质量严格把关

53、的前提下，是用较易实施的秤重截面法进行控制，只在“边缘”状态时采用直流电阻测量作仲裁检查。人们一般认为，导电线芯的秤重截面积和直流电阻有着对应的关系，截面越大，电阻越小。但是，对于绞合导体而言，由于绞线工艺参数对秤重截面和直流电阻有着不同寻常的影响，从而使两者的对应关系引起变化。现从节径比这一绞合工艺主要参数对于绞合导体秤重截面和直流电阻的不同影响，讨论控制绞线工艺参数对保证产品质量的重要意义，以及用秤重截面法控制导电线芯质量的必备条件。众所周知，对于各种电线电缆用绞合导体的每层绞合节径比，都有其最大值的限制，以保证线芯的结构稳定和柔软性。随着绞合导体节径比的变化，单位长度导体的重量会有所变化

54、，并常以绞入率来反映。在单线的线径、单线排列和根数不变的情况下，单位长度绞合导体的实际重量系随平均绞入率的增大而增大。而平均绞入率与各绞层的节径比有着密叨关系。从宏观来看，绞合节径比越小，则平均绞入率越大。绞合导体中，单线间尽管在电气上是连通的，但由于单线间基本上是线接触，再加上单线加工时对表面性能的影响，所以单线间的接触电阻远大于单线的内部电阻。因此，认为绞合导体通电时的绝大部分电流是沿单线方向传输的观点，越来越被更多的人接受。在单线的线径、排列和根数不变的情况下，单位长度绞合导体的直流电阻随等效绞入率的增大而增大，而根据等效绞入率的计算式和式可知，它也与各绞层的节径比有着密切的关系。从宏观

55、来看，绞合节径比越小，则等效绞入率越大。综上所述，用来间接控制绞合导体直流电阻值的对应于秤重截面的单位长度重量的确定，必须首先确定绞合工艺的主要参数（各绞层的节径比），并且在生产过程中不能将其随意改变，否则节径比的变化会引起错判。因此，用秤重截面法间接控制绞合导体直流电阻时，必须同时检查各绞层节径比是否符合原定工艺设计参数。当然，用作工序中间控制的秤重截面最小值不仅与绞线绞合节径比有关，而且还与单线加工工艺、单线的线径及公差、材料性能及其分散性、材料处理工艺等均有关系。根据这些因素的变化，也需要不断调整最小重截面的控制值【10】。2.7本章小结本章主要介绍了DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪

56、的主要性能极其工作原理。DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪利用小电流电压比率法研制的智能型电缆导体直流电阻测量仪能够对导体直流电阻、20时单位长度的直流电阻和电阻率进行测量；此仪器具有自动化程度高、测量精度高、测量速度快的特点；采用蓄电池供电、大屏幕汉字化显示等技术，便于现场使用；本仪器的开发对于电缆导体直流电阻参数的自动化快速测量、节省人力与时间具有重要意义，具有良好的推广应用的前景。介绍了绞线工艺和温度对直流电阻测量的影响，除此之外还对直流电阻测量的国家标准进行了整理。电缆导电线芯直流电阻测量试验3.1试验方案的确定在实际测量中，快速而准确的得出实验结果十分重要，为了解决电缆线芯因绞合而

57、造成的内外温度不均衡导致测量结果出现误差的问题，本次研究中就模拟了电缆线芯内部温度与室温不平衡这一情况，逐一测量不同温差下的直流电阻值，分析其内部的关系。因为在实验中应用了新型直流电阻测量仪，也就是DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪，应用电压比率法进行测量，所以，就省去了自己连接电路与亲自构造电桥的步骤，使实验变得简洁清晰许多。在实验中，电缆线芯的内部温度实际上是不能在直观上得到的，我们只能直接测量到电缆线芯最外层的温度，并且通过数学换算得到电缆线芯的平均温度。为了使电缆线芯的温度能保持大体上的一致和平衡，在实验前，需要把电缆线芯作以下处理，把烘箱启动，在达到预期的温度后，把电缆线芯放入其中

58、，由于线芯较长，并且烘箱主要是靠热对流对试样进行升温，所以，温度升高的过程较为缓慢，一般试样从放入烘箱起开始计时，经过40分钟左右试样温度才会达到基本均衡。通过继续升温或者取出降温使试样达到我们的预期温度。试样的具体温度是由红外线测温仪测定的，取试样各部分温度的平均值。在确定试样的温度后，接下来就可以对试样进行直流电阻测量实验了，将试样与DZ-3型线缆导电线芯直流电阻测量仪相连接，确定连接无误后接通电源，记下试样的初始温度，开始测量，每经过10秒钟记下这段时间内的直流电阻的平均值，并在每经过一分钟时，用红外线测温仪测量一下电缆线芯的表皮温度，直至试样的表皮温度下降到室温，并且直流电阻值不再变化

59、为止。为了增加实验的准确性和精准度，使实验结果更加有说服力，本次研究中安排了对试样进行了三次升温，分别把电缆线芯升温至40度、50度、60度，并详细记录其相关数据。在本次实验中，为了使实验结果更加清晰、使实验环境更加贴近实际环境、让试样降温过程加快，在已有的实验过程中，又增加了一组快速降温实验，所谓快速降温实验，就是在以上的实验过程中，增加4架风机，使试样在被测量的过程中不断的受到风机的影响，增大热对流的影响，加快空气流动，使电缆线芯能更加快速的冷却下来。在实验结束后，整理实验结果，进行下一步研究。3.2试验电路及试验设备在测量线芯直流电阻前，先把试样放入烘箱内加热到所需温度，再进行连续测量，

60、试验用烘箱如图3.1所示。 图3.1 恒温烘箱图3.2 电路连接图试验电路连接如图3.2所示，在进行无风机试验时，断开风机电源，在进行风机辅助散热试验时，接通风机电源。3.3实验步骤为了能等到更加准确的实验数据，本文共安排了2组实验，第一组实验是让线芯受热后自然降温，第二组实验是用风机辅助线芯降温。随然两组实验的数据有差异，但是大体步骤是一样的，以下均以统一的实验步骤表示。1，把试样固定在四端子夹具上。2，接通烘箱的电源，闭合烘箱的开关，把烘箱的温度限调整为40度到45度，放入试样，开始加热。3，40分钟后，打开烘箱门，用红外线测温枪测量试样4处温度，计算平均温度，若已达到预期温度，则把试样取