Pagbutok sa Pagsukod sa Ekisentrisidad sa Kable Batasan sa Electromagnetic Induction: Pagtungha sa Jitter ug Pagpataas sa Kahimtang

Ang usa ka pangunahon nga hamong sa online na pagpamatud-an sa cable eccentricity mao ang taas nga bilis sa motion sa cable. Kini nagkinahanglan og non-contact na equipment nga makakita sa jitter sa cable. Ang X-ray cable eccentricimeters, batasan sa optical transmission imaging, matud-ang sukol sa multi-layer contour dimensions aron makalkula ang geometric center sa mga conductor relativo sa insulation eccentricity. Apan, adunay mga drawback: slow nga sukol (lamang ang pipila ka beses sa segundo), increased nga errors gikan sa jitter sa cable, ug taas nga cost.

1 Prinsipyong Electromagnetic Induction-Based Cable Eccentricimeters

Ang electromagnetic induction-based cable eccentricimeters nagkombinahan sa optical diameter measurement ug electromagnetic induction para sa detection sa conductor. Sila mosukol sa electrical center sa conductor (mas maayo kaysa sa geometric eccentricity), nga may taas nga bilis sa thousands of measurements per second. Ang mas taas nga sukol nagsulbar sa impact sa jitter, nagpalit sa X-ray devices sa mga scenario diin wala gikinahanglan ang multi-layer dimension requirements.

Ang kasamtangan nga imported products (sumala sa public principles) gigamit og four inductive coils aron mokita ang magnetic fields (tulad sa Figure 1). Ang uban mosukol sa conductor centering pinaagi sa equal signal strength (nag-adjust sa window pinaagi sa motors kon dili equal); ang uban nagkalkula sa center sa conductor gikan sa detected signal strength.

2 Kontrol sa Measurement Precision

Ang adjustment sa motor adunay proseso, nga sigurado mag-resulta og lag. Kini nag-lead sa desynchronization tali sa insulation ug conductor measurements, nag-create og delay errors—ang mas severe nga jitter sa cable resulta sa mas dako nga errors. Sa praktikal, kini nga flaw nagsulbar: kon ang jitter sa cable mogahin, ang resulta sa eccentricity measurement magiging unstable, ug ang fluctuations mahimong mobohe sa 1%. Kini nga nagsilbing equipment measurement error, dili ang tun-ang kondisyon sa cable.

Apan, ang paghunahuna sa conductor centering pinaagi sa equal signal strength dili tanang panahon valid. Ang Biot-Savart Law mibati: ang magnetic induction intensity (B) excited gikan sa current element Idl sa anumang punto sa espasyo sa distance r mao:

Kini nga formula nagpakita nga ang magnetic induction intensity inversely proportional sa square sa distance ug proportional sa sine sa direction angle θ, sama sa ipakita sa Figure 2.

Batasan niini, gi-simulate ang relationship sa magnetic field intensities sa four points sa espasyo. Para sa kalihukan, gipatrabaho ang model sama sa ipakita sa Figure 3.

Ang Points 1, 2, 3, ug 4 orthogonally ug symmetrically distributed, sama O isip center point. Hayaang ang current element molihok sa midline OP sa axes 2 ug 3. Sumala sa Formula (1), kon ang current element anaa sa anumang punto sa OP, B1 = B4 ug B2 = B3 hold. Busa, lang ang variation sa B1/B2 sa ∠θ ang kinahanglan sukulan. Pagkatapos sa calculation, nakuhang ang set sa data, ug gibuo ang scatter trend graph, sama sa ipakita sa Table 1 ug Figure 4.

Sama sa ipakita sa Figure 4, ang trend mao ang irregular curve. Kon ang ∠θ mobohe, B1/B2 mobohe gikan sa 1 hangtod ~0.268 (min), then mobohe balik hangtod 1. Kon ang magnetic fields sa four points equalize, ang current element layo gikan sa center O. Sa interval, ang bawat value (except min) adunay duha ka puntos—mas close sa min, mas near ang puntos.

Kini nagpakita sa usa ka quadrant, ug parehas sa uban. Ang paghunahuna sa conductor centering o determination sa iyang center (magnetic field mao ang vector, dili scalar) dili tanang panahon valid.

Busa, aron makabuo og mas maayo nga eccentricimeter, ayaw sumundon sa foreign firms. Ang bag-ong prinsipyo: measure ang magnetic field direction angles θ₁, θ₂ sa P₁/P₂ aron makuha ang source center O (Figure 5).

Kini nga prinsipyo geometriko nga summarize isip: Ang triangle uniquely determined pinaagi sa one side ug two adjacent included angles. Kon kini mahimong sulbar, ang practical implementation nagkinahanglan og high-speed, high-precision measurement sa weak magnetic fields.

Ang cable conductors induce ~10mA current sa external alternating fields. Ang sensors, spaced gikan sa cables, detect weak (~dozens of nT) fields—nagkinahanglan og high sensitivity, frequency response, ug low noise (inherent noise impacts accuracy).

3 Implementation sa Electromagnetic Induction-Based Eccentricimeters

Ang majority sa imported products gigamit coil sensors; kini nga paper napili ang magnetoresistive sensors. Ang small-sized sensors integrate electromagnetic/optical measurements sa same cross-section (minimizing errors), nga may high inter-sensor consistency. Ang lithography-based magnetoresistive sensors ideal. Sa katuyuhan, ang imported coil-sensor products separate measurements, treating non-optical conductor segments as identical—increasing errors.

Ang magnetoresistive-based measurements: 1000/s measurements, &plusmn;2% repeatability (100–200nT), &plusmn;0.2% for 1000-measurement averages, linearity <0.5%. Limited comparisons with imports (no data).

Combining with fast LED×CCD optical measurement enables real-time eccentricity measurement (Figure 6).

Sa bawat sukol, ang positions sa four points (A, B, C, D) sa insulation layer ug ang position sa conductor center point P synchronously obtained. Ang eccentricities sa X ug Y directions ug ang total eccentricity calculated using the following formulas:

Para sa bawat sukol, e_x, e_y, ug e averaged (over a set number of samples) as the final eccentricity result. To display concentricity, use Concentricity = 1 - Eccentricity. &Delta;x/&Delta; y (X/Y-direction deviations) enable real-time extruder head adjustments for automatic cable eccentricity correction.

Faster measurement speeds reduce jitter errors: 1000 measurements/second achieve thousandth-place accuracy. Most imported products (hundreds of measurements/second) claim eccentricity accuracy assuming a centered conductor (matching outer-diameter precision, given as &plusmn;&mu;m absolute values, not percentages—non-compliant).

3.1 LED×CCD Diameter Measurement

Based on telecentric optics, it uses light-blocking to create bright-dark CCD regions. Algorithms analyze edges to calculate dimensions. Global CCD exposure (simultaneous pixel sensing) causes jitter-induced edge blurring (vertical→slanted lines), but algorithms resolve edges and eliminate errors.

3.2 Optical Diameter Measurement Notes

Not the focus, but key: Cable eccentricity measurement requires real-time optical capture of four insulation-layer vertex positions (not just dimensions). Motor-scanned laser methods risk asynchronous-measurement errors. Thus, synchronizing optical and electromagnetic measurements is critical for instrument development.

4 Conclusion

The electromagnetic-induction-based instrument quickly measures the conductor’s electrical center, with low cost and advantages. Addressing imported products’ electromagnetic-measurement flaws, a novel photoelectromagnetic cable eccentricity meter is developed (thousandth-place accuracy). Technology evolves—future material advances will enable higher precision, driving industry progress.