一种用于电缆的电动力测试装置

技术领域

本发明涉及电缆电动力测试领域，尤其涉及一种用于电缆的电动力测试装置。

背景技术

带电粒子加速器是极为重要的科学实验装置，其在核物理实验、生物育种、医学健康等研究领域有广泛应用。电源系统作为加速器装置极其重要的组成部分，主要通过电缆为磁铁提供励磁电流，对加速粒子进行约束，使其在真空轨道中按理想状态运行。在加速器装置中，大多数电源输出的是快脉冲高压大电流，因此，会在电缆的周围形成较强的电磁场，电缆在强电磁场作用下会受到电动力的影响，产生变形与机械震荡，如果电源结构不够坚固或电动力过大，事故就会进一步扩大，电缆连接件会产生机械形变或直接造成电气设备的损坏，影响电力传输的稳定性。因此，如何准确测量加速器装置中电缆所受到的电动力，对加速器的安全高效运行具有十分重要的意义。

国内外已经研究了很多电缆电动力的理论及数值计算方法，但是对于电动力的测试方法较少，大多数电缆是在稳流下测试，采用应变式传感器，缺点：抗强磁场弱，没有较好的工装固定电缆，测试结果误差较大。其次采用光纤传感器，虽不会受磁场影响，但价格昂贵。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于电缆的电动力测试装置，其能够大面积固定电缆，减小了电动力的损耗，隔离传感器与电缆，避免传感器受强磁场影响，提高了测量的精确度，操作简单，成本较低。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种用于电缆的电动力测试装置，包括：

电缆夹具，所述电缆夹具用于夹持电缆，所述电缆将产生的电动力传递至所述电缆夹具，所述电缆夹具在所述电动力的作用下产生运动趋势；

固定支架；

压电传感器，所述压电传感器的一端固定安装在所述固定支架上，另一端沿着水平方向向外延伸，且与所述电缆夹具固定连接，用于检测所述电缆夹具所产生的运动趋势，进而检测电缆受到的电动力；

数据采集系统和计算机，所述数据采集系统的输入端与所述压电传感器连接，输出端与所述计算机连接，所述数据采集系统用于接受所述压电传感器采集的数据并传送给所述计算机进行处理和显示。

优选地，还包括桥架，所述桥架包括若干根间隔铺设的水平支撑板，所述电缆沿着垂直方向铺设在所述桥架上，所述电缆夹具位于所述水平支撑板上，且在接受到所述电缆电动力时，在所述电动力的作用下产生沿着所述水平支撑板进行水平移动的运动趋势。

优选地，所述电缆夹具包括：

所述电缆夹具包括：

“匚”形支架，所述“匚”形支架包括上横梁、下横梁以及连接所述上横梁和下横梁一端的纵梁，所述上横梁上开设有一个通孔，所述通孔内设有内螺纹，所述下横梁的上表面为向内凹陷的圆弧面，所述纵梁上沿着水平方向开设有一个盲孔，所述压电传感器伸入至所述盲孔内，且与所述纵梁固定连接，所述“匚”形支架的底部沿着水平方向自由移动；

螺杆，所述螺杆穿过所述通孔，且与所述上横梁螺旋连接；

弧形压板，所述弧形压板与所述内螺杆的底端固定连接，所述弧形压板向上弯曲成弧度，所述弧形压板与所述下横梁的圆弧面配合用于夹持所述电缆；

驱动部件，所述驱动部件用于驱动所述螺杆向上或者向下运动，进而带动所述弧形板压紧或松开所述电缆。

优选地，所述下横梁的底部沿着长度方向开设有安装槽，所述安装槽内间隔安装有若干个滚轮，当所述夹具支架接受到电动力时，在所述电动力的作用下产生沿着所述水平支撑板进行水平移动的运动趋势。

优选地，所述驱动部件包括一驱动手柄，所述螺杆的顶部沿着水平方向开设有一个通孔，所述手柄穿过所述通孔且与所述螺杆固定连接。

优选地，还包括一锁紧螺母，所述锁紧螺母套设在所述螺杆上，用于锁紧所述螺杆。

优选地，所述固定支架包括两根相互间隔的垂直支撑柱以及连接两根所述垂直支撑柱顶端的水平支撑柱，所述水平支撑柱与所述水平支撑板平行，所述电缆穿过所述固定支架，且铺设在所述桥架上，所述压电传感器的一端固定连接在所述固定支架，另一端固定连接所述电缆夹具。

优选地，还包括一调节装置，所述压电传感器通过所述调节装置安装在所述固定支架的水平支撑柱上，所述调节装置可以用于调节所述压电传感器沿着水平方向和垂直方向的位置。

优选地，所述调节装置包括一连接件和固定块，所述连接件上沿着长度方向开设有一长条形的通槽，所述固定块与所述通槽的底端之间通过第一螺丝固定连接，所述通槽的顶端与所述水平支撑柱之间通过第二螺丝固定连接；所述水平支撑柱上沿着水平方向开设有水平导向槽，所述第二螺丝插入至所述水平导向槽内，且沿着所述水平导向槽滑动。

优选地，所述连接件和固定件均采用电木板材料制成。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明提供的用于电缆的电动力测试装置通过采用电缆夹具将压电传感器与电缆隔离，压电传感器通过检测所述电缆夹具的运动趋势，间接检测电缆电动力，提高了检测的精度，降低了成本，且装置操作简单。

本发明中的电缆夹具通过上弧形板以及下弧形面共同配合夹持电缆，能够大面积固定电缆，减小了电动力的损耗，提高了测试的精度。

本发明中的电缆夹具通过在夹具的底部安装滚轮，能够减小电缆夹具受到的静摩擦力，从而进一步减小电动力的损失，从而进一步提高测试的精度。

附图说明

图1为本发明发明 一实施例提供的用于电缆的电动力测试装置的结构示意图；

图2为图1中的电缆支架和调节装置以及连接所述电缆支架和调节装置的压电传感器的结构示意图；

图3为图1中的电缆夹具的结构示意图；

图4为电缆夹具的“匚”形支架的结构示意图；

图5为图1中的调节装置的连接件的结构示意图；

图6为固定块的结构示意图；

附图标记说明：

1-电缆夹具、2-固定支架、3-压电传感器、4-数据采集系统、5-计算机、6-桥架、 7-调节装置、8-电缆、11-上横梁、12-下横梁、13-纵梁、14-螺杆、15-弧形压板、16- 手柄、17-滚轮、18-锁紧螺母、19-圆弧面、111-通孔、121-安装槽、131-盲孔、21- 垂直支撑柱、22-水平支撑柱、221-水平导向槽、71-连接连、72-固定块、73-条形槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种用于电缆的电动力测试装置，包括电缆夹具1、固定支架2、压电传感器3、数据采集系统4和计算机5。所述电缆夹具1用于夹持电缆8，所述电缆8将产生的电动力传递至所述电缆夹具1，所述电缆夹具1 在所述电动力的作用下产生运动趋势。所述压电传感器3的一端固定安装在所述固定支架2上，另一端沿着水平方向向外延伸，且与所述电缆夹具1固定连接，用于检测所述电缆夹具1所产生的运动趋势，进而检测电缆受到的电动力。所述数据采集系统 4的输入端与所述压电传感器3连接，输出端与所述计算机5连接，所述数据采集系统3用于接受所述压电传感器3采集的数据并传送给所述计算机5进行处理和显示。

本发明提供的电缆的电动力测试装置通过采用电缆夹具1固定电缆8，并将电缆8所产生的电动力传递给所述电缆夹具1，压电传感器3的一端固定在所述固定支架2 上，另一端固定在所述电缆夹具1上，当所述电缆夹具1在受到电动力作用时，产生一个运动趋势，所述运动趋势作用在所述压电传感器3上，压电传感器3检测所述电缆夹具1所受到的电动力，达到间接检测电缆产生的电动力的目的。因此本发明中通过所述电缆夹具1隔离压电传感器3与电缆8，避免传感器3受强磁场影响，提高了测量的精确度，且由于不需要采用价格昂贵的光纤传感器，因此降低了的检测的成本。

为了进一步提高测量的精度，减小电动力传递的损失，所述测试装置还包括桥架6，所述桥架6包括若干根间隔铺设的水平支撑板6，所述电缆8沿着垂直方向铺设在所述桥架6上，所述电缆夹具1位于所述水平支撑板上，且在接受到所述电缆8电动力时，在所述电动力的作用下产生沿着所述水平支撑板进行水平移动的运动趋势。所述桥架6优选固定安装在地面上。

在测量时，将多根电缆8垂直铺设在所述水平支撑板上，所述电缆8内通入快脉冲高压大电流，多根所述电缆8在周围产生磁场，相邻或者相互间隔的电缆8在磁场的作用下产生电动力，并在所述电动力的作用下沿着水平方向进行运动，所述电缆夹具1固定住所述电缆8，并在所述电动力的作用下产生一个沿水平方向的运动趋势，并将该中运动趋势传递给所述压电传感器3，通过所述压电传感器3进行检测。

优选的，为了减小电动力的损失，所述水平支撑板的上表面应当为光滑表面。检测同一根电缆8的电动力的测试装置可以包括多个电缆夹具1，多个所述电缆夹具1 间隔设置，且用于夹住同一根电缆8沿长度方向的不同的位置。

结合图2、图3和图4所示，作为其中的一个优选的实施方式，所述电缆夹具1 包括：一“匚”形支架、螺杆14、弧形压板15和驱动部件16，所述“匚”形支架包括上横梁11、下横梁12以及连接所述上横梁11和下横梁12一端的纵梁13，所述上横梁11上开设有一个通孔111，所述通孔111内设有内螺纹，所述下横梁12的上表面为向内凹陷的圆弧面19，所述纵梁13上沿着水平方向开设有一个盲孔131，所述压电传感器3伸入至所述盲孔131内，且与所述纵梁13固定连接，所述“匚”形支架的底部沿着水平方向自由移动。所述螺杆14穿过所述通孔，且与所述上横梁11螺旋连接。所述弧形压板15与所述螺杆14的底端固定连接，所述弧形压板15向上弯曲成弧度，所述弧形压板15与所述下横梁12的圆弧面19配合用于夹持所述电缆8。所述驱动部件16用于驱动所述螺杆14向上或者向下运动，进而带动所述弧形板15压紧或松开所述电缆8。

所述电缆夹具1在进行使用时，电缆8穿过所述下横梁12上的圆弧面19，且由所述圆弧面19对电缆8的底部进行支撑，再通过所述驱动部件16驱动所述螺杆14 向下运动，从而将所述弧形板压15在所述电缆8的上表面上，所述圆弧面19以及所述弧形板19共同将所述电缆8进行固定。所述压电传感器3的一端固定在所述固定支架2上，另一端固定在所述纵梁13上，当所述电缆8由于磁场的所用产生电动力时，将所述电动力传递至电缆夹具1，所述电缆夹具1在相邻或者相互间隔的电缆8所产生的电动力作用下，产生运动趋势，所述压电传感器3检测到所述运动趋势，并产生感应信号，传动给所述数据采集系统4和计算机5。

相比现有的其他的夹具，本发明提供的电缆夹具1，通过在下横梁12上设置圆弧面19，以及弧形压板15共同固定电缆的方式能够大面积固定电缆8，减小了电动力的损耗，从而进一步提高检测的精度。

为了进一步减小所述电缆夹具1所受到的静摩擦力，进而减小电动力的损失，提高检测的精度，所述下横梁12的底部沿着长度方向开设有安装槽121，所述安装槽121 内间隔安装有若干个滚轮17，当所述电缆夹具1接受到电动力时，在所述电动力的作用下产生沿着所述水平支撑板进行水平移动的运动趋势。所述滚轮17还可以替换为滚动轴承。

作为其余的实施方式，所述电缆夹具1也可以设置为与滑块连接，所述桥架6的水平支撑板上开设有导轨，所述电缆夹具1与所述水平支撑板之间通过所述滑块与导轨之间进行滑动连接，为了尽可能减小摩擦力，所述滑块的底部同样可以设置有滚轮，所述滚轮沿着所述导轨进行滚动滑动。需要说明的是，只要能够实现所述电缆夹具在电动力的作用下，产生水平移动的趋势，且同时减小水平移动的摩擦力，均在本发明保护范围之内。

更进一步地。所述驱动部件包括一驱动手柄16，所述螺杆14的顶部沿着水平方向开设有一个通孔，所述手柄16穿过所述通孔且与所述螺杆14固定连接。作为其他的实施方式，所述驱动部件也可以设置为电机或者时旋转气缸等，通过所述电机的驱动，带动所述螺杆14转动，所述螺杆14转动从而带动弧形压板15向下压紧或者向上松开所述电缆8。

为了进一步提高检测的精度，所述电动力测试装置还包括一锁紧螺母18，所述锁紧螺母18套设在所述螺杆14上，用于锁紧所述螺杆14。通过所述锁紧螺母18对所述螺杆14进行锁紧，避免螺杆14松动。

结合图1和图2所示，作为其中的一种实施方式，所述固定支架包括两根相互间隔的垂直支撑柱21以及连接两根所述垂直支撑柱21顶端的水平支撑柱22，所述水平支撑柱22与所述水平支撑板平行，所述电缆8穿过所述固定支架2，且铺设在所述桥架6上，所述压电传感器3的一端固定连接在所述固定支架2上。为了降低成本，所述水平支撑柱22和垂直支撑柱21优选采用铝型材制成。

结合图1、图5和图6所示，为了方便调节所述压电传感器3的位置，从而更好地适应检测需求，提高测试装置的适用性，所述测试装置还包括一调节装置7，所述压电传感器3通过所述调节装置7安装在所述固定支架2的水平支撑柱22上，所述调节装置7可以用于调节所述压电传感器3沿着水平方向和垂直方向的位置。

具体地，所述调节装置7包括一连接件71和固定块72，所述连接件71上沿着长度方向开设有一长条形的通槽73，所述固定块72与所述通槽73的底端之间通过第一螺丝74固定连接，所述通槽73的顶端与所述水平支撑柱33之间通过第二螺丝(图中未示出)固定连接；所述水平支撑柱22上沿着水平方向开设有水平导向槽221，所述第二螺丝插入至所述水平导向槽221内，且将所述连接件71固定在所述水平支撑柱 22上。通过调节所述第一螺丝74，可以调节所述固定块72以及固定安装在所述固定块72上的压电传感器3沿着垂直方向的高度位置，通过调节所述第二螺丝，可以调节所诉固定块72沿水平导向槽的水平方向的位置。为了进一步提高测量的精度，所述连接件包括两个，两个连接件71兑成安装在所述固定块72的前后两侧，两个所述连接件71对称安装，在竖直方向上减小了电缆8运动产生的扭力。

为了进一步减小磁场对于压电传感器3产生的影响，进一步提高检测的精度，所述连接件71和固定件72均采用电木板材料制成。

本发明提供的用于电缆的电动力的测试装置的工作原理为：首先，将电缆8沿着垂直于所述桥架6的水平支撑板的方向平铺在桥架6上，同时通过所述电缆夹具1的下横梁的圆弧面19进行支撑，所述电缆8敷设的长度以及电缆的根数可以根据实际需求进行选定，当电缆8的根数为多根时，测量电缆8所受到的电动力为若干根其余电缆8产生电动力的矢量和。

将压电传感器3的一端固定安装在所述固定块72上，另一端固定在电缆夹具1 的纵梁13上，同时压电传感器3的通过数据采集仪4之间电连接，数据采集仪4与计算机5之间电连接；

将电缆8内通入快脉冲高压大电流，多根所述电缆8在周围产生磁场，相邻或者相互间隔的电缆8在磁场的作用下产生电动力，并在所述电动力的作用下沿着水平方向进行运动，所述电缆夹具1固定住所述电缆8，并在所述电动力的作用下产生一个沿水平方向的运动趋势，并将该中运动趋势传递给所述压电传感器3，通过所述压电传感器3进行检测。

本发明提供的用于电缆8的电动力测试装置通过电缆夹具1将电缆8夹持固定，从而将电缆8所受到的电动力通过电缆夹具1传递给固定连接在所述电缆夹具1上的压电传感器3，从而隔离传感器3与电缆8，避免传感器3受强磁场影响，进而提高了电动力检测的准确率、降低了成本，且装置操作简单。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。