一种测量电缆绝缘厚度和偏心度的方法及相应测量装置

摘要

本发明涉及一种测量电缆绝缘厚度和偏心度的方法及相应测量装置，其包括以下步骤：⑴选取制作待测电缆试片；⑵将制作好的试片放置在便携式电缆测量装置上，确定圆心并固定试片；⑶转动试片确定最薄点，记录绝缘层和内外半导电层最薄厚度值；⑷转动试片确定其他任意N个定位测量点，记录每个定位测量点的绝缘层和内外半导电层的四个数值；⑸根据公式计算电缆试片绝缘层和内外半导电层的三个偏心度和三个偏离度。本发明是一种可以消除人工误差、提高测量效率以及测量结果准确性的电缆测量方法及其装置，本测量方法解决了传统方法对于绝缘层以及内外半导电层薄厚均匀但是对圆心有偏离的电缆不能检测的难题，填补了电缆检测领域的空白。

说明书

技术领域

本发明涉及电缆绝缘层厚度、内外半导电层厚度以及偏心度检测 领域，尤其是一种测量电缆绝缘厚度和偏心度的方法及相应测量装 置。

背景技术

目前，使用传统装置以及测量方法对电缆绝缘层厚度、内外半导 电层厚度以及偏心度测量时会出现以下问题：

1、在偏心度测量过程中人工操作较多，导致人为因素引起的测 量误差较大，如人工判断最小厚度位置，人工手动移动试片，人工估 计圆心位置，并手工划定试片的检测线（通常为6条线），导致检测 线延长线相互之间有多个交点，从而证明所选取的检测线并不是通过 同一圆心的半径，导致检测结果有误差，降低检测精确度和检测效率。 而且，仅对试片上划出的6条检测线进行测量，造成测量局限性较大， 不能测量任意点。

2、使用传统方法获得的偏心度测量结果只能表征电缆绝缘层以 及内外半导电层的薄厚均匀程度，并不能表征绝缘层以及内外半导电 层对圆心的偏离度，所以对于绝缘层以及内外半导电层薄厚均匀但是 对圆心有偏离的电缆，传统的偏心度测量方法是无法检测出其异常 的，从而导致检测结果不准确，质量有问题的产品流入市场，甚至影 响电网运行安全。

3、测量时需要先在试片上手工划检测线，然后使用量具对相应 检测线进行测量，在测量过程中需要读数显微镜或放大倍数至少10 倍的投影仪作为测量装置，由于这两种设备体积大、造价高且不能便 携，因此在抽检过程中无法携带，需依赖供应商的实验室及检测设备， 无法保证检测精确度以及效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单方便、能够减少人工操作误 差、缩短测量时间、提高测量结果精度的测量电缆绝缘厚度和偏心度 的方法及相应测量装置。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种测量电缆绝缘厚度和偏心度的方法，其特征在于：其包括以 下步骤：

⑴.选取制作待测电缆试片；

⑵.首先将制作好的试片放在便携式电缆测量装置的下压片上， 然后插入并旋转右侧三爪传动控制旋钮，移动三爪卡盘中的三个活动 卡爪确定假定圆心，三个活动卡爪的位置必须为试片边缘凹下的位 置，最后将上压片盖在试片上，并拧紧固定；

⑶.拔下右侧三爪传动控制旋钮，转动左侧控制竖直转轴的控制 手柄，转轴带动试片旋转，根据压片下标定尺刻度确定试片最薄厚度， 旋动游标卡尺的丝杠旋钮，移动游标卡尺的游标及动端刀片，通过放 大镜辅助，定位测量点（此点为最薄点），分别记录绝缘层和内外半 导电层最薄厚度值；

⑷.转动左侧控制竖直转轴的手柄，转轴带动试片旋转，除最薄 点之外，确定其他任意半径的测量位置，旋动游标卡尺的丝杠旋钮， 移动游标卡尺的游标以及动端刀片，通过放大镜辅助，定位第一测量 点，记录绝缘层和内外半导电层与测量半径的四个交点与假定圆心的 距离，由内至外为A₁、B₁、C₁、D₁，以此类推，测量其他N-1（N≥ 5）个半径对应值（A_2-N、B_2-N、C_2-N、D_2-N、E_2-N、F_2-N）的数值；

⑸.根据公式计算该电缆试片绝缘层厚度：X_1-N、内半导电层厚 度Y_1-N、外半导电层厚度Z_1-N，从而根据公式计算绝缘层和内外半导 电层的三个偏心度和三个偏离度：

1≤i≤N

1≤i≤N

1≤i≤N

1≤i≤N

1≤i≤N

1≤i≤N。

而且，步骤⑴所述的选取制作待测电缆试片的步骤为：

首先，从绝缘上取出所有护层，抽出导体和隔离层，小心操作以 免损坏绝缘，内外半导电层若与绝缘粘连在一起，则不必去掉；

其次，每一试件由一绝缘薄片组成，应用适当的工具沿着与导体 轴线相垂直的平面切取薄片，无护套扁平软线的线芯不应分开。

一种用于权利要求1所述的测量电缆绝缘厚度及偏心度的方法 的测量装置，其特征在于：步骤⑵所述的便携式电缆测量装置包括底 板、固定罩、游标卡尺部分和齿轮旋转固定传动部分，固定罩安装在 底板上。

而且，游标卡尺部分包括主尺、附在主尺上能滑动的游标和标定 尺，主尺安装在固定罩上，底板上安装一个丝杠，游标的下端啮合连 接在该丝杠上，游标上安装一个动端刀片，标定尺安装在固定罩上， 该标定尺与主尺平行设置，且标定尺位于动端刀片的前端。

而且，所述主尺的左右两端均制出一个长孔，主尺的左右两端均 通过长孔及螺钉安装在固定座上，该两个固定座均安装在固定罩上； 丝杠为滚珠丝杠，其左右两端均通过轴承及轴承座安装在底板上，丝 杠的其中一端连接一个控制旋钮；动端刀片水平设置，其刀刃朝向待 检测电缆试片。

而且，齿轮旋转固定传动部分包括三爪卡盘和传动齿轮，三爪卡 盘安装在固定罩和底板之间，三爪卡盘的侧壁安装一个用于驱动三个 活动卡爪移动的传动齿轮，该传动齿轮由安装在固定罩侧壁上的限位 拨杆驱动；三爪卡盘的外缘同轴固装盘丝，固定罩的侧壁上安装一个 齿轮轴，该齿轮轴的前端安装一个主动齿轮，该主动齿轮与三爪卡盘 外缘的盘丝啮合连接；三爪卡盘的底部固定安装一个托板，该托板的 下端转动安装在底板上，该托板上一体制出一个竖直的转轴，该转轴 穿装在三爪卡盘的轴心内，转轴的上端采用可拆装方式同轴套装一个 下压片和一个上压片。

而且，所述的限位拨杆包括定位套和六角销轴，定位套安装在固 定罩的内侧壁，六角销轴水平穿装在定位套内，六角销轴外表面制有 两个定位槽，定位套上安装一个用于插装在定位槽内的带螺纹滚珠的 弹簧锁销；六角销轴的后端安装一个位于固定罩外侧的控制手柄；传 动齿轮上制有一个与六角销轴对应的内六角槽孔，六角销轴的前端插 装在内六角槽孔内。

而且，所述的固定罩的内侧壁上安装一个固定套，齿轮轴通过轴 承水平穿装在固定套内，齿轮轴的后端安装一个控制旋钮，该控制旋 钮位于固定罩的外侧，该控制旋钮上安装顶丝。

而且，所述的固定罩以及三爪卡盘表面均制出标记线；所述的上 压片和下压片采用元宝螺丝安装在转轴上，该上下压片均位于固定罩 外侧上方。

而且，所述的底板上扣装一个将固定罩、游标卡尺部分和齿轮旋 转固定传动部分罩在其内的外罩。

本发明的优点和积极效果是：

1、本测量方法采用了假定圆心法，由于电缆导体在绞合过程中 理论上外边缘确定的圆接近正圆，所以根据其确定的假定圆心可以作 为测量的基准值，得到有效数据，保证了测量结果的准确性。

2、本测量方法在确定了假定圆心的基础上，加入一个偏离度的 测量指标，即任意层的内外缘最大半径与最小半径的差，取绝对值， 除以半径平均值的结果。该值反映了各层与圆心的偏离程度，解决了 对于绝缘层以及内外半导电层薄厚均匀但是对圆心有偏离的电缆，传 统的检测偏心度方法是无法检测出其异常的问题。该测量值的理论最 佳值为0。标称合格阈值可以根据实际需要划定。故使用本装置可以 迅速提高测量速度以及提高测量精准度。

3、本测量方法中的试片旋转采用转轴驱动方式，其提高了试片 转动的稳定性和准确性，进一步保证了最终检测结果的准确性。

4、本测量方法中所使用的测量装置是一种适合现场检测的便携 式电缆偏心度检测仪器，其整体高度只有70mm左右（甚至可以更 小），可以实现任意电压等级（包括低电压等级以及超高压电压等级 的电缆），其体积小、重量轻，配合便携的高倍放大镜同时使用，即 可脱离显微镜和投影仪对测量过程的约束、摆脱对供应商检测仪器的 依赖性、提高测量速度提高测量精准度、简化测量程序、消除传统测 量的人为误差。

5、测量装置通过传动旋钮控制三爪卡盘中三个活动卡爪的开合， 即可起到定位任意电压等级电缆内径假定圆心的作用，从而解决了传 统测量过程中不同心的问题、减少了人工操作误差、提高了测量结果 的准确性。

6、测量装置通过内六角定位可以快速将限位拨杆插拔，从而实 现了假定圆心定位档与测试点选取档之间的切换。切换之后，通过转 轴的转动实现压片及试片的水平旋转，从而可以选取任意半径、任意 数量的测试值，提高测量结果的准确性和测量速度。

7、使用本测量方法及装置可以最大程度减少人为因素对测量的 影响，如可以避免手动直接控制试片，可以实现快速精确定位待测点， 可以将试片稳定的固定在待测位置上，可以避免由于检测线宽度或者 观察角度等人为因素所引起测量误差。

8、本测量方法中所使用的游标卡尺部分为非实物卡，其定端与 动端分离，卡尺与实物分离，通过丝杠带动游标及动端刀片移动，进 行同一平面的不同位置的距离测量。游标卡尺通过主尺、标定尺和动 端刀片的对应关系，以及主尺可调节长孔可以随时对该尺进行校准， 其检测精度为丝。此外，游标卡尺中的动端刀片为水平设置，其稳定 性好，不会因测量装置的晃动而出现测量偏差，而且还克服了刀身竖 直放置时影响读数视线的缺陷，提高了读数的准确性。

9、本发明是一种可以最大限度的减少人工误差、简化测量流程、 提高测量效率、提高测量结果准确性的测量电缆绝缘厚度和偏心度的 方法及相应测量装置，本测量方法及装置操作简单方便，尤其是解决 了传统方法对于绝缘层以及内外半导电层薄厚均匀但是对圆心有偏 离的电缆不能检测的难题，填补了电缆检测领域的空白。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的俯视图（省略外罩）；

图3是图1的立体示意图（省略外罩和固定罩）；

图4是游标卡尺部分的主视图；

图5是图4的俯视图；

图6是待测电缆切片旋转固定传动部分的主视图；

图7是图6的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明的实施例；需要说明的是，本实施 例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

为了便于理解，首先对电缆绝缘厚度及偏心度测量方法中所使用 的用于电缆测量的便携式测量装置的结构进行说明，其包括底板4、 固定罩3、游标卡尺部分2和齿轮旋转固定传动部分5，固定罩安装 在底板上。底板上扣装一个外罩1，该外罩可以将固定罩、游标卡尺 部分和齿轮旋转固定传动部分罩在其内。以下分别对游标卡尺部分和 齿轮旋转固定传动部分进行详细说明：

1、游标卡尺部分

游标卡尺部分包括主尺7和附在主尺上能滑动的游标9，主尺的 左右两端均制出一个长孔14，主尺的左右两端均通过长孔及螺钉安 装在固定座10上，该两个固定座均安装在固定罩上，用于游标卡尺 的精确定位校验。主尺的原点位置既可以与待测试片假定圆心位于同 一条直线上，也可以与待测试片假定圆心不在一条直线上。

底板上通过轴承座6及轴承安装一个丝杠8，该丝杠为滚珠丝杠， 丝杠的其中一端连接一个控制旋钮11，用于游标卡尺的精确测量定 位，该控制旋钮上安装顶丝。游标的下端啮合连接在丝杠上。

游标上安装一个动端刀片13，该动端刀片水平设置，其刀刃朝 向待检测电缆试片。本游标卡尺还包括一个标定尺12，该标定尺安 装在固定罩上，用于对游标卡尺定位校验，该标定尺与主尺平行设置， 且标定尺位于动端刀片的前端。当动端刀片与定端中心（即齿轮旋转 固定传动部分中三爪卡盘的轴心35）重合时游标卡尺读数为0。

2、齿轮旋转固定传动部分

包括三爪卡盘22和传动齿轮31，三爪卡盘安装在固定罩和底板 之间。

三爪卡盘的侧壁安装用于驱动三个活动卡爪36移动的传动齿 轮，该传动齿轮由安装在固定罩侧壁上的限位拨杆驱动，其具体结构 为：限位拨杆包括定位套26和六角销轴25，定位套安装在固定罩的 内侧壁，六角销轴水平穿装在定位套内，六角销轴外表面制有两个定 位槽28，定位套上安装一个用于插装在定位槽内的带螺纹滚珠的弹 簧锁销27。六角销轴的后端安装一个位于固定罩外侧的控制手柄29， 该控制手柄上安装顶丝。传动齿轮上制有一个与六角销轴对应的内六 角槽孔30，六角销轴的前端插装在内六角槽孔内。为了便于六角销 轴的快速准确定位，在固定罩以及三爪卡盘的表面均制出一条标记线 33和34。

固定罩的内侧壁上安装一个固定套17，三爪卡盘外缘同轴套装 盘丝24，固定套内通过轴承水平穿装一个齿轮轴16，该齿轮轴的前 端安装一个主动齿轮18，该主动齿轮与三爪卡盘外缘的盘丝啮合连 接，齿轮轴的后端安装一个位于固定罩的外侧的控制旋钮15，该控 制旋钮上安装一个顶丝。

三爪卡盘的底部固定安装一个托板32，该托板的下端通过轴承 转动安装在底板上，该托板上一体制出一个竖直的转轴21，该转轴 穿装在三爪卡盘的轴心内，转轴的上端采用可拆装方式同轴套装一个 下压片23和一个上压片19，该上下压片均位于固定罩外侧上方，待 测试片20放置于上下压片之间。如图1所示，上压片和下压片采用 元宝螺丝安装在转轴上，因此可根据待测试片的不同，将上下压片从 转轴上取下进行更换。

一种测量电缆绝缘厚度和偏心度的方法，其包括以下步骤：

⑴.选取制作待测电缆试片；

首先，从绝缘上取出所有护层，抽出导体和隔离层，小心操作以 免损坏绝缘，内外半导电层若与绝缘粘连在一起，则不必去掉；

其次，每一试件由一绝缘薄片组成，应用适当的工具沿着与导体 轴线相垂直的平面切取薄片，无护套扁平软线的线芯不应分开。

⑵.首先将制作好的试片放在便携式电缆测量装置的下压片上， 然后插入并旋转右侧三爪传动控制旋钮，移动三爪卡盘中的三个活动 卡爪确定假定圆心，三个活动卡爪的位置必须为试片边缘凹下的位 置，最后将上压片盖在试片上，并拧紧固定；

⑶.拔下右侧三爪传动控制旋钮，转动左侧控制竖直转轴的控制 手柄，转轴带动试片旋转，根据压片下标定尺刻度确定试片最薄厚度， 旋动游标卡尺的丝杠旋钮，移动游标卡尺的游标及动端刀片，通过放 大镜辅助，定位测量点（此点为最薄点），分别记录绝缘层和内外半 导电层最薄厚度值；

⑷.转动左侧控制竖直转轴的手柄，转轴带动试片旋转，除最薄 点之外，确定其他任意半径的测量位置，旋动游标卡尺的丝杠旋钮， 移动游标卡尺的游标以及动端刀片，通过放大镜辅助，定位第一测量 点，记录绝缘层和内外半导电层与测量半径的四个交点与假定圆心的 距离，由内至外为A₁、B₁、C₁、D₁，以此类推，测量其他N-1（N≥ 5）个半径对应值（A_2-N、B_2-N、C_2-N、D_2-N、E_2-N、F_2-N）的数值；

⑸.根据公式计算该电缆试片绝缘层厚度：X_1-N、内半导电层厚 度Y_1-N、外半导电层厚度Z_1-N，从而根据公式计算绝缘层和内外半导 电层的三个偏心度和三个偏离度：

1≤i≤N

1≤i≤N

1≤i≤N

1≤i≤N

1≤i≤N

1≤i≤N。