JJF1457 -2014《線(xiàn)纜測(cè)試儀校準(zhǔn)規(guī)范》解讀

一、制定背景

線(xiàn)纜測(cè)試儀主要用于測(cè)試安裝成線(xiàn)纜或線(xiàn)束的電子線(xiàn)的交流耐電壓、絕緣電阻、線(xiàn)纜直流電阻和線(xiàn)間電容，它通過(guò)自動(dòng)掃描的方法，快速有效地測(cè)試各種排線(xiàn)的性能，達(dá)到提高工作效率和降低工作強(qiáng)度的目的。電子線(xiàn)是電器設(shè)備內(nèi)部線(xiàn)的二種簡(jiǎn)稱(chēng)，線(xiàn)路傳輸主要以弱電信號(hào)為主，與強(qiáng)電范疇能量傳輸?shù)碾娎|屬于不同概念。線(xiàn)纜測(cè)試儀通過(guò)開(kāi)關(guān)矩陣切換測(cè)試接點(diǎn)與內(nèi)部測(cè)試功能，能夠同時(shí)對(duì)32條電子線(xiàn)或更多線(xiàn)路的線(xiàn)纜進(jìn)行交流耐電壓、絕緣電阻、直流導(dǎo)通電阻及線(xiàn)間電容的性能測(cè)試。同時(shí)它還是一種智能儀器，可以將客戶(hù)提供的樣板線(xiàn)纜作為標(biāo)準(zhǔn)材料，與生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的線(xiàn)纜進(jìn)行比較，保障生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品與客戶(hù)樣板參數(shù)的一致性。還能夠進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和匯總，對(duì)每條線(xiàn)纜測(cè)試情況進(jìn)行分析，供品管部門(mén)作為生產(chǎn)質(zhì)量的參考。線(xiàn)纜測(cè)試儀在電腦線(xiàn)纜、信息外設(shè)、通信終端、智能儀器等生產(chǎn)廠商中得到廣泛應(yīng)用。

隨著IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，線(xiàn)纜測(cè)試儀在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)生產(chǎn)和使用了十幾年，我國(guó)暫時(shí)沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，導(dǎo)致線(xiàn)纜測(cè)試儀的校準(zhǔn)無(wú)法可依，各地在檢定項(xiàng)目、校準(zhǔn)方法、標(biāo)準(zhǔn)器的要求及技術(shù)要求等方面不能統(tǒng)一，不夠規(guī)范和完善。針對(duì)上述原因，為滿(mǎn)足計(jì)量溯源和市場(chǎng)的需求，我院起草的JJF1457 -2014《線(xiàn)纜測(cè)試儀校準(zhǔn)規(guī)范》于2014年4月21日經(jīng)國(guó)家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)發(fā)布，并自2014年7月21日正式實(shí)施。

二、制定依據(jù)與適用范圍

JJF 1457 -2014 編制時(shí)依據(jù)了國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》 ， JJF 1059.1-2012 《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》、JJF1071-20 10《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則》， 參考了JJG690-2003《高絕緣電阻測(cè)量?jī)x(高阻計(jì))檢定規(guī)程》 ，JJG795-2004《耐電壓測(cè)試儀檢定規(guī)程》、JJG 1005-2005《電子式絕緣電阻表檢定規(guī)程》、UL758-2006REV.12 :2013 Appliance WiringMαterial等標(biāo)準(zhǔn)文件，分別選取多個(gè)廠家型號(hào)的儀器進(jìn)行計(jì)量性能實(shí)驗(yàn)，確定校準(zhǔn)項(xiàng)目及技術(shù)指標(biāo)。

線(xiàn)纜(線(xiàn)束)直流及低頻等效電路如圖1 所示，其中， L1 、L2為兩條平行傳輸導(dǎo)線(xiàn)， R1、R2分別為L(zhǎng)1 和L2的導(dǎo)通電阻， R3 為L(zhǎng)1和L2之間的絕緣電阻， C1為L(zhǎng)1 和L2的線(xiàn)間電容。

依照UL 1581 及UL 758 標(biāo)準(zhǔn)，電子排線(xiàn)(線(xiàn)纜)的電氣性能測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試設(shè)備應(yīng)包括以下內(nèi)容(部分) : (1)導(dǎo)體直流電阻; ( 2 ) 耐壓試驗(yàn); ( 3 ) 絕緣電阻試驗(yàn); (4 ) 電容和相對(duì)電容率試驗(yàn); ( 5 )導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn)。線(xiàn)纜測(cè)試儀主要用于測(cè)量線(xiàn)纜的直流及低頻參數(shù)，它的測(cè)試項(xiàng)目應(yīng)包括以上5個(gè)項(xiàng)目。因此，JJF1 457-2014的適用范圍是: 適用于測(cè)試各種弱電線(xiàn)纜(或線(xiàn)束)工頻交流耐電壓、絕緣電阻、線(xiàn)纜直流電阻、線(xiàn)間電容的線(xiàn)纜測(cè)試儀的校準(zhǔn)。有一些用于測(cè)試通信線(xiàn)纜的高頻特性的網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)纜分析儀，其計(jì)量特性不在JJF1457-2014規(guī)定的范圍之內(nèi)，不適直采用本規(guī)范的方法進(jìn)行校準(zhǔn)。

三、規(guī)范的主要內(nèi)容

JJF1457-2014規(guī)定了規(guī)范的適用范圍、引用文件、術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位、校準(zhǔn)方法及校準(zhǔn)所用的儀器設(shè)備的要求。其主要項(xiàng)目為: (1)開(kāi)關(guān)矩陣的檢測(cè); (2)交流耐電壓;(3)絕緣電阻; (4)線(xiàn)纜直流電阻; (5)線(xiàn)間電容測(cè)量。

線(xiàn)纜測(cè)試儀作為智能儀器，在進(jìn)行線(xiàn)纜檢測(cè)之前需執(zhí)行"讀線(xiàn)"功能，將樣板線(xiàn)纜的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系讀入內(nèi)部。線(xiàn)纜測(cè)試儀在檢測(cè)線(xiàn)纜的過(guò)程中只對(duì)有網(wǎng)絡(luò)連接的線(xiàn)纜進(jìn)行測(cè)試，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接的線(xiàn)纜就元需測(cè)試，可以提高檢測(cè)效率。因此，在校準(zhǔn)線(xiàn)纜測(cè)試儀時(shí)，連接好標(biāo)準(zhǔn)器和被校儀器后必須先執(zhí)行"讀線(xiàn)"功能，讀取網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，才能正常開(kāi)展各項(xiàng)目的校準(zhǔn)工作。

1. 開(kāi)關(guān)矩陣的檢測(cè)

交流耐電壓、絕緣電阻、線(xiàn)纜直流電阻及線(xiàn)間電容測(cè)量等項(xiàng)目校準(zhǔn)方法已經(jīng)很成熟，但線(xiàn)纜測(cè)試儀有其自身的特點(diǎn)。它的測(cè)試接口并不是固定不變的，而是在通過(guò)"讀線(xiàn)"功能讀取線(xiàn)纜的網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系后，通過(guò)內(nèi)部開(kāi)關(guān)矩陣自動(dòng)切換相應(yīng)的測(cè)試功能及測(cè)試接點(diǎn)，在使用常規(guī)方法對(duì)被校儀器計(jì)量性能進(jìn)行校準(zhǔn)之前，需檢測(cè)其開(kāi)關(guān)矩陣及測(cè)試接點(diǎn)的功能是否滿(mǎn)足要求。開(kāi)關(guān)矩陣及測(cè)試接點(diǎn)的檢測(cè)可以采用配套接口測(cè)試板，找出不合格的開(kāi)關(guān)矩陣及測(cè)試接點(diǎn)，在校準(zhǔn)中應(yīng)避免使用這些接點(diǎn)，以免校準(zhǔn)數(shù)據(jù)及結(jié)果錯(cuò)誤。

接口測(cè)試板由以下4種類(lèi)型測(cè)試板組成: 用于設(shè)置線(xiàn)纜連接網(wǎng)絡(luò)及歸零直流導(dǎo)通電阻的短路測(cè)試板、用于測(cè)量導(dǎo)通性能的導(dǎo)通測(cè)試板、用于測(cè)量絕緣性能的絕緣測(cè)試板以及用于測(cè)量電容性能的電容測(cè)試板。接口測(cè)試板的接口應(yīng)適配被校儀器的測(cè)試接口，制作原則應(yīng)保證檢測(cè)到所有的開(kāi)關(guān)矩陣及測(cè)試接點(diǎn)。為便于操作及記錄不合格測(cè)試接點(diǎn)， JJF1047-2014推薦采用"通過(guò)式"接口測(cè)試板。導(dǎo)通測(cè)試板取值為9Ω，絕緣測(cè)試板取值為12MΩ ，電容測(cè)試板取值為1nF ，如果被校線(xiàn)纜測(cè)試儀的測(cè)量范圍在上述3種測(cè)試板之外，也可以根據(jù)其測(cè)量范圍或者客戶(hù)的需求選擇其他測(cè)試點(diǎn)，選點(diǎn)的原則是在保證測(cè)試板準(zhǔn)確度的情況下，導(dǎo)通電阻盡量小，絕緣電阻盡量大。

2. 線(xiàn)纜測(cè)試儀的類(lèi)型及選點(diǎn)原則

線(xiàn)纜測(cè)試儀種類(lèi)繁多，按測(cè)量功能分為簡(jiǎn)易型和高級(jí)智能型。簡(jiǎn)易型線(xiàn)纜測(cè)試儀，只有絕緣報(bào)警電阻和導(dǎo)通電阻功能，儀器內(nèi)部沒(méi)有升壓電路，絕緣報(bào)警電阻和導(dǎo)通電阻都是定點(diǎn)設(shè)置，被測(cè)線(xiàn)纜達(dá)到預(yù)置的報(bào)警電阻值就自動(dòng)報(bào)警。高級(jí)智能型的線(xiàn)纜測(cè)試儀，有交流耐電壓、絕緣電阻、導(dǎo)通電阻和線(xiàn)間電容等功能，各參數(shù)都連續(xù)可調(diào)，電阻電容值直接顯示，可以輸出1kV交直流電壓。因此，在校準(zhǔn)選點(diǎn)時(shí)必須考慮儀器功能和類(lèi)型的差異。

輸出電壓定點(diǎn)設(shè)置或電阻定點(diǎn)設(shè)置的線(xiàn)纜測(cè)試儀，內(nèi)部電壓產(chǎn)生電路或電阻設(shè)置電路各點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，各點(diǎn)誤差受設(shè)置點(diǎn)元器件的影響，為全面判斷被校儀器的計(jì)量性能，應(yīng)校準(zhǔn)每個(gè)輸出電壓或電阻點(diǎn)。連續(xù)可調(diào)的線(xiàn)纜測(cè)試儀的誤差僅取決于量程設(shè)置元件和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有良好的線(xiàn)性，僅校準(zhǔn)量限范圍內(nèi)的3-5個(gè)點(diǎn)即可滿(mǎn)足要求。

JJF 1457-2014 之7.2.4是測(cè)量線(xiàn)纜直流電阻的方法，線(xiàn)纜測(cè)試儀的直流電阻測(cè)量范圍從0.1Ω- 1MΩ不等，跨越了多個(gè)十進(jìn)量程，如果僅選取5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，無(wú)法全面覆蓋其計(jì)量特性。因此，在校準(zhǔn)選點(diǎn)時(shí)應(yīng)至少考慮被校儀器測(cè)量范圍的上限、下限及每一個(gè)十進(jìn)量程，并且不少于5個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)。

四、規(guī)范執(zhí)行中應(yīng)注意的問(wèn)題

1. 測(cè)試時(shí)間的影響
線(xiàn)纜測(cè)試儀的測(cè)試時(shí)間一般為(0.01-10)s ，測(cè)試時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定影響。計(jì)量校準(zhǔn)為保證量值溯源的準(zhǔn)確性，應(yīng)將測(cè)試時(shí)間設(shè)置為最長(zhǎng)。在進(jìn)行開(kāi)關(guān)矩陣掃描時(shí)，應(yīng)在測(cè)試時(shí)間最短和最長(zhǎng)兩種情況下分別取一組數(shù)據(jù)， 判斷導(dǎo)通電阻測(cè)試單元、絕緣電阻測(cè)試單元、電容測(cè)試單元及開(kāi)關(guān)矩陣受測(cè)試時(shí)間變化的影響是否超出了儀器的要求。

2 .校準(zhǔn)泄漏電流的方法

線(xiàn)纜測(cè)試儀耐電壓功能測(cè)量泄漏電流部分與耐電壓測(cè)試儀擊穿報(bào)警電流功能不同，線(xiàn)纜測(cè)試儀泄漏電流值超過(guò)報(bào)警電流的設(shè)定值，線(xiàn)纜測(cè)試儀也不會(huì)切斷輸出電壓，而是繼續(xù)等待所有連接網(wǎng)絡(luò)都測(cè)試完成后，才會(huì)顯示超過(guò)設(shè)定電流值的網(wǎng)絡(luò)及泄漏電流的最大值。因此，校準(zhǔn)時(shí)必須由高到低調(diào)節(jié)直流高阻箱電阻，使標(biāo)準(zhǔn)交流電流表由低到高接近校準(zhǔn)點(diǎn)，線(xiàn)纜測(cè)試儀測(cè)試完畢后再記錄被校線(xiàn)纜測(cè)試儀與標(biāo)準(zhǔn)交流電流表的電流值。

3. 失真度的測(cè)量

一般失真度測(cè)量?jī)x電壓輸入量程不超過(guò)300V，而線(xiàn)纜測(cè)試儀交流耐電壓功能最高輸出電壓可達(dá)1.5kV ，超過(guò)了失真度測(cè)量?jī)x的輸入電壓量程，此時(shí)應(yīng)采用交流電壓分壓器降低輸入的電壓，使失真度測(cè)量?jī)x工作在電壓輸入量程范圍內(nèi)。線(xiàn)纜測(cè)試儀交流耐電壓功能是在兩條平行導(dǎo)線(xiàn)之間施加交流電壓， 而不是像常規(guī)耐電壓測(cè)試儀在高壓端與地端之間施加交流電壓，因此在導(dǎo)線(xiàn)與地端存在電壓差。而失真度測(cè)試儀的輸入接口低端一般接儀表外殼地端。如果直接將失真度測(cè)試儀直接連接到高壓輸出與地端沒(méi)有隔離的被校儀器，會(huì)使被校儀器的高壓輸出對(duì)地短路，從而導(dǎo)致測(cè)試不通過(guò)或者損毀儀器的情況出現(xiàn)。因此，校準(zhǔn)線(xiàn)纜測(cè)試儀輸出電壓失真度時(shí)，應(yīng)將線(xiàn)纜測(cè)試儀的測(cè)試導(dǎo)線(xiàn)與外亮地線(xiàn)進(jìn)行隔離。例如，在保證安全的情況下， 失真度測(cè)試儀的電源與被校儀器相隔離，或者使用差分示波器衰減器作輸入分壓器。

4. 絕緣報(bào)警電阻

線(xiàn)路導(dǎo)通殘余電阻對(duì)測(cè)量絕緣報(bào)警電阻結(jié)果無(wú)影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明線(xiàn)纜測(cè)試儀在歸零前與歸零后絕緣報(bào)警電阻基本保持不變，因此測(cè)量絕緣報(bào)警電阻前，不需要消除線(xiàn)路的零位電阻。

5. (瞬時(shí))短路開(kāi)路的檢測(cè)

為了提高線(xiàn)纜的檢測(cè)效率，部分線(xiàn)纜測(cè)試儀具有(瞬時(shí))短路開(kāi)路功能，可以在短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)線(xiàn)纜的導(dǎo)通電阻是否超過(guò)了預(yù)制的限值或者線(xiàn)纜間的絕緣電阻是否低于預(yù)制的限值。該功能可以按JJF1457-2014之圖5連接， 依據(jù)JJF1457-2014之7.2.3.2項(xiàng)的第2 ) 款校準(zhǔn)其絕緣報(bào)警電阻，此時(shí)若電阻值低于線(xiàn)纜測(cè)試儀預(yù)制的限值， 線(xiàn)纜測(cè)試儀報(bào)警。也可按JJF1457-2014之圖6連接，依據(jù)JJF1457-2014之7.2.4.2項(xiàng)校準(zhǔn)其導(dǎo)通電阻， 此時(shí)若電阻值高于線(xiàn)纜測(cè)試儀預(yù)制的限值，線(xiàn)纜測(cè)試儀報(bào)警。

作者：何洪波 李春龍 葉峻江
單位：廣東省計(jì)量科學(xué)研究院