水电容测试仪校准方法研究

　1　引言

　　水电容测试仪,用于同轴射频电缆生产过程测量和控制,是制造高品质产品的重要测量设备。该仪器能在线动态测量电缆(未加屏蔽层的芯线)的单位长度电容量,并可预置电容控制值输出反馈信号,通过控制挤出速度或牵引速度自动控制电缆的单位长度电容量,使整条电缆的单位长度电容量一致,以保证电缆具有均匀的传输阻抗特性。水电容测试仪大都为数字式智能型,有的机型还配有针孔检测功能,能自动统计分析和打印检测结果。水电容测试仪安装在生产线上,测量管浸没于水槽中,环境比较恶劣,测量信号发生器和显示器是由电子元器件组成的电子装置,在使用过程中,其输出电压、工作频率和电流测量电路增益等均有可能发生改变,从而直接影响电容测量的准确度,需要定期对仪器进行校准。为此,我们收集生产企业提供的仪器使用说明书,根据所介绍的测量原理和技术指标,对仪器的校准方法进行了研究。

　　2　测量原理

　　水电容测试仪由测量管、测量信号发生器、显示器等组成,见图1。

　　测量信号发生器产生的正弦波交流电压同时加到浸没于水中的测量管中的测量电极和保护电极,由于保护电极的存在,测量电极上的电流不会通过水流入电源地线,而只能通过被测量电缆的电容流回电源地线,在信号源电压和频率固定时,流过电容的电流I与电容量C大小成正比,即

　　式中:u—电容两端的电压;ω—电流的角频率;C—电容容量

　　根据公式可以看出,只要测得电流的大小即可测量出电容的大小。通过测量信号发生器的转换将测量信号送显示器显示。测量时,生产中的电缆导体由于分布电容很大,导体通过放线架接地,并且,在测量管里面充满了水,水与电缆表面接触良好,只要有足够的抗干扰措施,仪器就能稳定测量。

　　3　测量标准的选择

　　3·1　测量标准

　　根据水电容测试仪的测量原理,可以选择一根已知电容值的校准棒,放入测量管中模拟被测电缆,直接用水电容测试仪测量校准棒的电容值,以此确定仪器的测量误差。

　　3·2　校准棒直径与长度

　　由于不同型号的仪器测量管的内径及长度各不相同,因此在选择校准棒时要考虑校准棒的直径和长度,直径可参考生产过程的产品。长度要大于测量管的长度,表1是几种型号仪器的几何尺寸,及选择校准棒的参考长度。

　　3·3　校准棒材料

　　(1)玻璃校准棒

　　据了解,可以向制造厂商购得,出厂时提供参考值,例如:113·2±0·5pF/m。用户可利用校准棒对水电容测试仪进行现场校准。这种校准棒绝缘层是玻璃,稳定性好,但价格较高,容易受冲击力如碰撞、跌落而损坏,特别是用于测量管长度较长的校准棒更要小心使用。