一種電線電纜線膨脹係數測量裝置及測量方法
2023-07-27 15:38:16 1
一種電線電纜線膨脹係數測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發明涉及一種電線電纜線膨脹係數測量裝置及測量方法，屬於測量【技術領域】。測量裝置的石英玻璃支架的上板與待測電纜相連，待測電纜下端穿過高低溫箱後與承重物相接，承重物的上端的細徑部置於下板的通孔內，當待測電纜經受高低溫發生形變後，將帶動承重物在豎直方向上移動，這個位移變化量可被安裝在支架下板上的位移傳感器探頭探測到。所述位移傳感器探頭將得到的電纜形變數據輸送到位移數據採集/顯示裝置上顯示。本發明巧妙地採用電學非接觸法測量電線電纜在負重條件下的線膨脹係數。由於位移傳感器探頭有一定面積，它與被測物體之間是真正意義上的面接觸，它的位移測量具有平均效應，可以避免點接觸測量方式存在的位置測量誤差。
【專利說明】一種電線電纜線膨脹係數測量裝置及測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及線膨脹係數測量領域，尤其是涉及電線電纜線膨脹係數測量裝置，屬 於測量【技術領域】。 技術背景
[0002] 線膨脹係數（coefficient of linear expansion 或 linear expansivity)是指物 體由於溫度改變而有的脹縮現象，其變化能力具體是指在等壓（P-定）下，單位溫度變化 所導致的長度或體積變化。線膨脹係數是表徵材料或物體在經受溫度變化時，物體發生變 形的固有屬性。這種固有屬性在工程設計、精密製造和焊接加工等領域具有重要參考價值， 因此，對線膨脹係數的測量是非常重要的。
[0003] 目前，絕大多數線膨脹係數測量裝置所針對的測量對象是材料本身而不是結構 件，從而忽略了實際機械應力對材料或結構件本身線膨脹特性的影響。而對於電線電纜，安 裝使用時，通常要施加一定的機械應力，為測量機械應力狀態下電線電纜的線膨脹特性電 線電纜線膨脹係數測量裝置需要配備掛重裝置。
[0004] 現有的線膨脹係數測量有絕對方法和相對方法兩種。絕對方法是指在試樣上作兩 個標記，兩個標記間距是待測試樣長度。通過位移傳感器測量兩個標記位移，它們的位移 差，即為試樣線膨脹形變量，然而，電線電纜是有機高分子材料和金屬導體構成的複合體， 僅在電線電纜外表面打標記，是無法反映整根電線電纜的線膨脹形變的，另外，由於電線電 纜種類繁多，在不同直徑和材料的電線電纜上打標記的可操作性差。相對方法是指試樣一 端固定，另一端為自由端，試樣經受高低溫變化時，試樣的線膨脹形變只會在自由端方向發 展，用位移傳感器測量出自由端位移即是試樣的線膨脹變形。通過對比，相對方法比絕對方 法更具有可操作性。
[0005] -般線膨脹係數位移測量裝置有兩大類：光學非接觸式和機械接觸式，光學非接 觸式如光槓桿測量法、雷射幹涉測量法和雷射測距法等，機械接觸式如千分尺和LVDT位移 傳感器頂杆法，其中，光學非接觸式方法測量對於測量線膨脹係數具有很高的精度，然而， 光學測量方法對測試環境要求較為苛刻。而機械接觸式的頂杆法雖然應用廣泛，但它屬於 接觸式測量，在測量過程中會直接或間接引入頂針的接觸力。電線電纜是一維柔性體，接 觸力可能會導致測試過程中承重物位置不穩定，造成位移測量不準確。而且上述兩種位移 測量裝置都存在一個共同缺陷：光學測量裝置輸出雷射光斑非常小，機械接觸式頂針也很 細，光斑或頂針與試樣上的待測點的關係實際上是點接觸，由於電線電纜在線膨脹是動態 過程，光斑或頂針對準的待測點，在試樣動態變形過程中，很可能偏離試驗前光斑或頂針對 應的待測點，這也會造成位移測量不準確。
【發明內容】
[0006] 針對上述現有技術存在的問題，本發明所要解決的技術問題是提供一種電線電纜 線膨脹係數測量裝置及測量方法，可以實現對電線電纜在掛重條件下線膨脹係數的測量， 且測量準確度高，誤差小。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：一種電線電纜線膨脹係數測量裝 置，所述測量裝置包括承重物2、位移傳感器探頭3、石英玻璃支架6、高低溫箱4、位移數據 採集/顯示裝置7,所述石英玻璃支架6包括上板61及水平設置的下板62,所述上板61設 有用於固定待測電纜的連接部，所述待測電纜上端固定在上板連接部64上，待測電纜下端 穿過高低溫箱4後與承重物2相接，所述承重物2下端為懸掛設置，其上端為平面，在平面 上設有細徑部，該細徑部置於下板62的一通孔內，且細徑部在下板62的通孔內可軸向移 動，所述位移傳感器探頭3安裝在石英玻璃支架下板62上，所述位移傳感器探頭3下表面 與承重物2上表面的位置相對應，且位移傳感器探頭3與承重物2上表面之間存在一間隙， 該間隙距離在位移傳感器探頭3的測量量程範圍內，所述位移傳感器探頭3將得到的末端 信號電纜位移數據輸送到位移數據採集/顯示裝置7上顯示。
[0008] 進一步地，所述上板連接部64為一通孔，該通孔與下板62容置承重物2細徑部的 通孔位置垂直相對。
[0009] 進一步地，所述下板62置於基座1上，且一端伸出基座1，所述下板62的通孔位於 伸出部分，所述基座1下面設有水平調節件。
[0010] 進一步地，所述位移傳感器探頭3為渦電流傳感器或電容式位移傳感器探頭。
[0011] 進一步地，所述下板62還設有一安裝孔，所述位移傳感器探頭3固定在該安裝孔 內，位移傳感器探頭3下部伸出安裝孔，並與承重物2上表面的垂直相對。
[0012] 進一步地，所述承重物2為破碼。
[0013] 進一步地，所述石英玻璃支架6的上板61和下板62之間通過石英玻璃連杆相連。
[0014] 進一步地，所述石英玻璃支架6為工字型結構，所述連杆由三根圓棒組成，該三根 圓棒與上板61和下板62焊接成一體。
[0015] 一種電線電纜線膨脹係數測量方法：
[0016] 將石英玻璃支架6下板62水平放置並固定在基座1上，然後，調節基座1水平；將 承重物2的細徑部固定在待測電纜一端，另一端穿過放置在基座1上的高低溫箱4,懸掛於 石英玻璃支架6的上板61的通孔上，承重物2的細徑部穿過下板62的通孔，承重物2的細 徑部可以沿著通孔軸向滑動，即承重物2可以隨電纜上下移動；
[0017] 待測電纜放置在高低溫箱4中的一段長度為L，設置程序控溫，使高低溫箱4從 室溫升至高溫點?\，然後，降到低溫點T 2。在溫度變化過程中，待測電纜發生變形，位移傳 感器探頭3通過測量承重物2上表面位置的變化得到電纜的線脹冷縮形變量，位移數據 採集/顯示裝置7可實時顯示該形變量AL ;根據以下公式可計算電線電纜線膨脹係數
【權利要求】
1. 一種電線電纜線膨脹係數測量裝置，其特徵在於：所述測量裝置包括承重物（2)、位 移傳感器探頭（3)、石英玻璃支架（6)、高低溫箱（4)、位移數據採集/顯示裝置（7)，所述 石英玻璃支架（6)包括上板￠1)及水平設置的下板￠2)，所述上板￠1)設有用於固定待 測電纜的連接部￠4)，所述待測電纜上端固定在上板連接部￠4)，待測電纜下端穿過高低 溫箱（4)後與承重物（2)相接，所述承重物（2)下端為懸掛設置，其上端為平面，在平面上 設有細徑部，該細徑部置於下板（62)的一通孔內，且細徑部在下板（62)的通孔內可軸向移 動，所述位移傳感器探頭（3)安裝在石英玻璃支架（6)下板￠2)上，所述位移傳感器探頭 (3) 下表面與承重物（2)上表面的位置相對應，且位移傳感器探頭（3)與承重物（2)上表面 之間存在一間隙，該間隙距離在位移傳感器探頭（3)的測量量程範圍內，所述位移傳感器 探頭（3)將得到的末端信號電纜位移數據輸送到位移數據採集/顯示裝置（7)上顯示。
2. 根據權利要求1所述的電線電纜線膨脹係數測量裝置，其特徵在於：所述上板連接 部（64)為一通孔，該通孔與下板（62)容置承重物細徑部的通孔位置垂直相對。
3. 根據權利要求1或2所述的電線電纜線膨脹係數測量裝置，其特徵在於：所述下板 (62)置於基座⑴上，且一端伸出基座（1)，所述下板（62)的通孔位於伸出部分，所述基座 (1)下面設有水平調節件。
4. 根據權利要求3所述的電線電纜線膨脹係數測量裝置，其特徵在於：所述位移傳感 器探頭（3)為渦電流傳感器或電容式位移傳感器探頭。
5. 根據權利要求4所述的電線電纜線膨脹係數測量裝置，其特徵在於：所述下板（62) 還設有一安裝孔，所述位移傳感器探頭（3)固定在該安裝孔內，位移傳感器探頭（3)下部伸 出安裝孔，並與承重物（2)上表面的垂直相對。
6. 根據權利要求5所述的電線電纜線膨脹係數測量裝置，其特徵在於：所述承重物（2) 為石去碼。
7. 根據權利要求6所述的電線電纜線膨脹係數測量裝置，其特徵在於：所述石英玻璃 支架（6)的上板（61)和下板（62)之間通過石英玻璃連杆相連。
8. 根據權利要求7所述的電線電纜線膨脹係數測量裝置，其特徵在於：所述石英玻璃 支架（6)為工字型結構，所述連杆由三根圓棒組成，該三根圓棒與上板￠1)和下板￠2)焊 接成一體。
9. 一種電線電纜線膨脹係數測量方法，其特徵在於：所述方法包含以下步驟： 步驟1 :提供如權利要求1-8中任一項所述的電線電纜線膨脹係數測量裝置； 步驟2 :將石英玻璃支架（6)下板￠2)水平放置並固定在基座（1)上，然後，調節基座 (1)水平；將承重物（2)的細徑部固定在待測電纜一端，另一端穿過放置在基座（1)上的高 低溫箱（4)，懸掛於石英玻璃支架（6)的上板（61)的通孔上，承重物（2)的細徑部穿過下板 (62)的通孔，承重物 (2)的細徑部可以沿著通孔軸向滑動，即承重物（2)可以隨電纜上下移動； 步驟3:待測電纜放置在高低溫箱（4)中的一段長度為L，設置程序控溫，使高低溫箱 (4) 從室溫升至高溫點?\，然後，降到低溫點T2。在溫度變化過程中，待測電纜發生變形，位 移傳感器探頭（3)通過測量承重物（2)上表面位置的變化得到電纜的線脹冷縮形變量，位 移數據採集/顯示裝置（7)可實時顯示該形變量Λ L;根據以下公式可計算電線電纜線膨 脹係數k
【文檔編號】G01N25/16GK104155333SQ201410310182
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月1日 優先權日:2014年7月1日
【發明者】宋旭鵬, 閔峻 申請人:中國電子科技集團公司第二十三研究所