电缆绝缘层厚度测量方法浅析

郭筠婷

摘 要：随着社会的发展，基础设施在不断完善，电线电缆早已通向每家每户。作为传输电力的重要媒介，电线电缆在制作过程以及质量检测过程中，都要对电缆绝缘层厚度是否达到标准进行测量。本文对现有的电缆绝缘层厚度测量方法，包括传统切片检测方法、X光检测方法、电涡流检测方法和超声波检测方法进行了简要的分析与比较。

关键词：电缆绝缘层 电涡流测厚 超声波测厚 X光测厚

许多电缆生产厂家都期盼找到一种能方便快捷的检测电缆绝缘层厚度的方法。不仅因为电缆绝缘层厚度是决定电缆质量高低的主要指标，同时，控制绝缘层厚度也有利于减少材料的浪费。目前，大多数厂家对电缆绝缘层厚度的检测仍采用抽样、切片的方法。这种传统的检测方法不仅浪费材料，检测结果也并不准确。与之相比，X光检测方法、电涡流检测方法和超声波检测方法更加行之有效。

1.传统切片检测方法

传统的抽样、切片方法是用投影仪把整盘电缆的任意一端的一段切片进行放大，来测量绝缘层厚度，据此判断整盘电缆是否达标。显然，这种检测方法不仅检测结果不准确，而且一旦出现检测结果不合格的情况，价值上万元的整盘电缆就都报废了，其损失是惨重的。

2.X光检测方法

2.1实现方法

X光检测方法是通过测量穿过电缆绝缘层的X光通量变化，来判断绝缘层厚度的。电缆两侧分别设置X光发射头和接收头，发射头射出的X光线垂直于电缆，接收头接收到的信号经过模拟放大，12位A/D变换，传送至计算机进行处理，据此计算出接收头上X光线强度的大小，就可以得出电缆绝缘层的厚度。X光发射头还可以沿垂直于电缆的方向进行移动扫描，利用接收头每一个像素为一个探测点完成横向绝缘层一侧的断层扫描运动，即每检测完一个位置，X光线的方向可以通过做0——360度的变化进行其他位置的绝缘层检测。再通过机架整体横移至绝缘层另一边，再对绝缘层的另一侧进行同样的断层扫描。或者可以采用使X光发射和接收头组成的检测付绕电缆轴线的方向转动的方法进行检测。

2.2可行性分析

使用X光检测方法，不仅解决了电缆生产过程中的无损测厚问题，而且由于测厚时的检测点几乎是圆的，能够测得绝缘层的偏心度。但由于X射线具有辐射，使用中对射线的防护要求比较高，性价比较低。

3.电涡流检测方法

3.1现状分析

金属材料工件表面的绝缘覆盖层厚度的电涡流检测方法通常采用标准厚度片手工标定校准涡流检测仪对绝缘层厚度进行测量。但对于电缆绝缘层这种曲率变化的曲面金属工件覆盖层，表面曲率变化将引起涡流检测信号的变化，常规涡流测厚方法测量误差会较大。学术理论界有提出采用增加理论误差计算补偿方法，但由于实际被检材料的曲率及电导率变化不定，同时探头工装精度偏离的影响，导致该误差计算补偿方法在实际检测中难于实施。因此，可以采用机械扫查器网格状检测点定位检测标定的方法。

3.2实现方法

先采用机械扫查器网格状检测点定位检测无覆盖层的基体曲面金属表面和三种不同厚度标准覆盖层的曲面金属表面，制作针对各检测点的覆盖层厚度标定曲线，而后用机械扫查器定位检测有覆盖层的被检金属工件，通过针对每一个检测点的覆盖层厚度标定曲线，计算得到曲率变化的曲面金属工件表面覆盖层的每一个检测点的覆盖层精确厚度值，有效解决了曲率变化的曲面金属工件表面覆盖层厚度的检测难题，即以实验标定综合误差，并予以消除。

4.超声波检测方法

4.1测量原理

超声波脉冲发射法测量电缆绝缘层厚度的原理是利用超声波在不同声阻抗材料表面产生反射特性进行测量，其工作原理如图1所示。超声波测厚通常采用直接接触式单晶直探头、带延迟块的单晶直探头或双晶直探头。耦合剂种类有甘油、机油、水玻璃、硅胶、浆糊等。应根据被测件的表面状态及声阻抗，选用无气泡、粘度适宜的耦合剂，对于表面粗糙试件，应适当增加耦合剂的用量，选择比较稠的耦合剂，使探头和试件之间有良好的声耦合。这里选择水作为耦合剂。超声波晶体产生的脉冲通过水将信号传给电缆绝缘层。一部分信号从绝缘层外表面反射回来，回到作为检测器的超声波探头中。另一部分信号穿过绝缘层，从金属表面反射回来，两者的时间差与电缆绝缘层的厚度有关。作为检测器的超声波探头接收到电缆内外表面反射回来的超声波，并转换成回波电信号，该信号经过放大电路、滤波电路、模数转换等电路，经过计算，即可得出电缆绝缘层厚度。

4.2可行性

超声波检测方法具有使用方便、速度快、对人体无害以及便于现场使用等特點。在此基础上，通过在电缆周围分列四个超声波探头，可测得电缆绝缘层的偏心度。

总结：本文对现有的电缆绝缘层厚度测量方法，包括传统切片检测方法、X光检测方法、电涡流检测方法和超声波检测方法进行了简要的分析与比较。通过分析比较，传统的抽样、切片检测方法不仅浪费材料，检测结果也并不准确。X光检测方法不仅解决了电缆生产过程中的无损测厚问题，而且能够测得绝缘层的偏心度。但由于X射线具有辐射，使用中对射线的防护要求比较高，性价比较低。电涡流检测方法可以很好的测量电缆绝缘层厚度，但实现起来较复杂。超声波检测方法具有使用方便、速度快、对人体无害以及便于现场使用等特点，并且能够测量电缆绝缘层的偏心度。

参考文献：

[1]金泰义，孙颖博.电缆绝缘层厚度在线检测研究.上海计量测试.1994.4：24-25

[2]L.M.Boggs等.测量电缆护套厚度和偏心度的超声波监控与调整系统.Wiro Jowrnal.1975.12