विद्युत चुंबकीय प्रेरणा-आधारित केबल विषमता मापन में प्रगति: झटकों से निपटना और परिशुद्धता में सुधार

ऑनलाइन केबल ईक्सेंट्रिसिटी माप में एक मुख्य चुनौती केबल की उच्च-गति गतिविधि है। इसके लिए केबल के झटकों से निपट सकने वाली गैर-संपर्क मापन उपकरण की आवश्यकता होती है। ऑप्टिकल ट्रांसमिशन इमेजिंग पर आधारित एक्स-रे केबल ईक्सेंट्रिमीटर बहु-स्तरीय रेखांकन आयामों को मापते हैं और इससे चालकों के ज्यामितीय केंद्र की गणना की जाती है जो अनुप्रस्थ की ईक्सेंट्रिसिटी से संबंधित है। हालांकि, इनमें कमियाँ हैं: धीमी मापन गति (केवल कुछ ही बार प्रति सेकंड), केबल के झटकों से बढ़ी त्रुटियाँ, और उच्च लागत।

1 विद्युत चुंबकीय प्रेरण पर आधारित केबल ईक्सेंट्रिमीटर का सिद्धांत

विद्युत चुंबकीय प्रेरण पर आधारित केबल ईक्सेंट्रिमीटर ऑप्टिकल व्यास मापन और चालक निर्णय के लिए विद्युत चुंबकीय प्रेरण को जोड़ते हैं। वे चालक के विद्युत केंद्र (ज्यामितीय ईक्सेंट्रिसिटी से बेहतर) को हजारों मापन प्रति सेकंड की उच्च गति से मापते हैं। तेज मापन झटकों के प्रभाव को कम करता है, और बहु-स्तरीय आयामों की आवश्यकता न होने पर एक्स-रे उपकरणों को बदल देता है।

वर्तमान में आयातित उत्पाद (सार्वजनिक सिद्धांतों के अनुसार) चार प्रेरणीय लुप का उपयोग करते हैं चुंबकीय क्षेत्रों का निर्णय करने के लिए (जैसा कि चित्र 1 में)। कुछ बराबर सिग्नल ताकत (असमान होने पर मोटरों द्वारा विंडो को समायोजित करके) के माध्यम से चालक केंद्रित करते हैं; अन्य निर्णीत सिग्नल ताकत से चालक केंद्र की गणना करते हैं।

2 मापन यथार्थता नियंत्रण

मोटर समायोजन एक प्रक्रिया है, जो अनिवार्य रूप से देरी का कारण बनती है। यह अनुप्रस्थ और चालक मापन के बीच असंगति का कारण बनती है, जो देरी त्रुटियों को बनाती है - अधिक गंभीर केबल झटके बड़ी त्रुटियों का कारण बनते हैं। व्यावहारिक रूप से, यह दोष यह प्रदर्शित करता है: अगर केबल झटका होता है, तो ईक्सेंट्रिसिटी मापन परिणाम अस्थिर हो जाते हैं, जिनमें उतार-चढ़ाव 1% से अधिक हो सकता है। यह उपकरण मापन त्रुटि को दर्शाता है, न कि वास्तविक केबल की स्थिति को।

हालांकि, बराबर सिग्नल ताकत से चालक केंद्रित का निर्णय नितांत सही नहीं होता है। बिओट-सावार का नियम बताता है: विद्युत धारा तत्व Idl द्वारा उत्प्रेरित किसी भी बिंदु पर अंतर r पर चुंबकीय प्रेरण तीव्रता (B) है:

यह सूत्र दर्शाता है कि चुंबकीय प्रेरण तीव्रता दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती और दिशा कोण θ के साइन के अनुपाती है, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।

इसके आधार पर, चार बिंदुओं पर चुंबकीय क्षेत्रों की तीव्रताओं के बीच संबंध की एक सिमुलेशन गणना की जाती है। सुविधा के लिए, चित्र 3 जैसा एक मॉडल बनाया जाता है।

बिंदु 1, 2, 3, और 4 लंबवत और सममित रूप से वितरित हैं, O को केंद्र बिंदु मानते हुए। चालक तत्व को अक्ष 2 और 3 के मध्य रेखा OP पर गति करने दें। सूत्र (1) के अनुसार, जब चालक तत्व OP पर किसी भी बिंदु पर हो, B1 = B4 और B2 = B3 रहता है। इसलिए, केवल B1/B2 के ∠θ के साथ परिवर्तन की जांच की जाती है। गणना के बाद, डेटा का एक सेट प्राप्त किया जाता है, और एक डेटा बिंदु रेखा चित्र तैयार किया जाता है, जैसा कि सारणी 1 और चित्र 4 में दिखाया गया है।

चित्र 4 में दिखाया गया है, रेखा एक अनियमित वक्र है। ∠θ के बढ़ने के साथ, B1/B2 1 से ~0.268 (न्यूनतम) तक गिरता है, फिर वापस 1 तक बढ़ता है। चार बिंदुओं पर चुंबकीय क्षेत्रों की समानता के दौरान, चालक तत्व केंद्र O से दूर होता है। अंतराल में, प्रत्येक मान (न्यूनतम को छोड़कर) के दो बिंदु होते हैं - न्यूनतम के निकट, बिंदु निकटतम होते हैं।

यह एक चतुर्थांश के लिए लागू होता है, और अन्य चतुर्थांशों के लिए भी यही है। चार बिंदुओं पर चुंबकीय क्षेत्रों की तीव्रताओं पर निर्भर करके चालक केंद्रित निर्णय नहीं किया जा सकता है या इसका केंद्र निर्धारित नहीं किया जा सकता है (चुंबकीय क्षेत्र एक सदिश है, न कि अदिश)।

इसलिए, एक बेहतर ईक्सेंट्रिमीटर विकसित करने के लिए, विदेशी कंपनियों का अंधविश्वास न करें। एक नया सिद्धांत: P₁/P₂ पर चुंबकीय क्षेत्र दिशा कोण θ₁, θ₂ का मापन करके स्रोत केंद्र O निर्धारित करें (चित्र 5)।

यह सिद्धांत ज्यामितीय रूप से यह सारांशित किया जाता है: एक त्रिकोण एक भुजा और दो संलग्न शामिल कोणों द्वारा अद्वितीय रूप से निर्धारित होता है। यहाँ तक कि यह ठीक है, लेकिन व्यावहारिक लागू करने के लिए कमजोर चुंबकीय क्षेत्रों का उच्च-गति, उच्च-परिशुद्धता वाला मापन आवश्यक है।

केबल चालक बाहरी विकल्पी चुंबकीय क्षेत्रों में ~10mA धारा प्रेरित करते हैं। सेंसर, केबल से दूर, कमजोर (~दहाई के nT) क्षेत्रों का निर्णय करते हैं - जिसके लिए उच्च संवेदनशीलता, आवृत्ति प्रतिक्रिया, और कम शोर (आंतरिक शोर परिशुद्धता पर प्रभाव डालता है) की आवश्यकता होती है।

3 विद्युत चुंबकीय प्रेरण पर आधारित ईक्सेंट्रिमीटर का लागू करना

अधिकांश आयातित उत्पाद कुंडली सेंसरों का उपयोग करते हैं; यह पेपर मैग्नेटोरेजिस्टिव सेंसरों का चुनाव करता है। छोटे आकार के सेंसर एक ही क्रॉस-सेक्शन पर विद्युत चुंबकीय/ऑप्टिकल मापन को एकीकृत करते हैं (त्रुटियों को कम करते हुए), सेंसरों के बीच उच्च संगतता होती है। फोटोलिथोग्राफिक मैग्नेटोरेजिस्टिव सेंसर आदर्श हैं। इसके विपरीत, आयातित कुंडली-सेंसर उत्पाद मापन को अलग-अलग करते हैं, गैर-ऑप्टिकल चालक खंडों को एक जैसा मानते हुए - जो त्रुटियों को बढ़ाता है।

मैग्नेटोरेजिस्टिव-आधारित मापन: 1000/सेकंड मापन, &plusmn;2% पुनरावृत्ति (100-200nT), 1000-मापन औसत &plusmn;0.2%, रैखिकता <0.5%। आयातित उत्पादों के साथ तुलना सीमित है (डेटा उपलब्ध नहीं)।

तेज LED&times;CCD ऑप्टिकल मापन के साथ जोड़ने से वास्तविक समय में ईक्सेंट्रिसिटी मापन संभव हो जाता है (चित्र 6)।

प्रत्येक मापन के दौरान, चार बिंदु (A, B, C, D) पर अनुप्रस्थ परत की स्थिति और चालक केंद्र बिंदु P की स्थिति संक्रिय रूप से प्राप्त की जाती है। X और Y दिशाओं में और कुल ईक्सेंट्रिसिटी की गणना निम्न सूत्रों का उपयोग करके की जाती है:

प्रत्येक मापन के लिए, e_x, e_y, और e का औसत (एक निर्धारित नमूनों की संख्या पर) अंतिम ईक्सेंट्रिसिटी परिणाम के रूप में लिया जाता है। संकेंद्रितता दिखाने के लिए, संकेंद्रितता = 1 - ईक्सेंट्रिसिटी। &Delta;x/&Delta;y (X/Y-दिशा विचलन) वास्तविक समय में एक्सट्रुडर हेड की समायोजन की अनुमति देता है और स्वचालित केबल ईक्सेंट्रिसिटी को सुधारता है।

तेज मापन गति झटकों की त्रुटियों को कम करती है: 1000 मापन/सेकंड हजारवें स्थान की परिशुद्धता प्राप्त करता है। अधिकांश आयातित उत्पाद (सैकड़ों मापन/सेकंड) केंद्रित चालक की धारणा के तहत ईक्सेंट्रिसिटी परिशुद्धता दावा करते हैं (बाहरी व्यास परिशुद्धता के अनुसार, &plusmn;&mu;m निरपेक्ष मान, प्रतिशत नहीं - अनुपालन नहीं)।

3.1 LED&times;CCD व्यास मापन

टेलीसेंट्रिक ऑप्टिक्स पर आधारित, यह प्रकाश-रोध का उपयोग करता है जो CCD क्षेत्रों में रोशन-अंधेरे का निर्माण करता है। एल्गोरिदम किनारों का विश्लेषण करके आयामों की गणना करते हैं। वैश्विक CCD एक्सपोजर (एक साथ पिक्सेल सेंसिंग) झटकों से उत्पन्न किनारों की धुंधली दृश्य (垂直方向的模糊线）会导致边缘模糊，但算法可以解析边缘并消除误差。

虽然不是重点，但关键在于：电缆偏心度测量需要实时光学捕获绝缘层四个顶点的位置（而不仅仅是尺寸）。电机扫描激光方法可能会导致不同步测量误差。因此，同步光学和电磁测量对于仪器开发至关重要。

4 结论

基于电磁感应的仪器能够快速测量导体的电中心，成本低且具有优势。针对进口产品的电磁测量缺陷，开发了一种新型光电电磁电缆偏心度测量仪（千分位精度）。技术不断进步——未来材料的进步将实现更高的精度，推动行业发展。

हालांकि, यह मुख्य बिंदु नहीं है, लेकिन महत्वपूर्ण है: केबल ईक्सेंट्रिसिटी मापन के लिए चार अनुप्रस्थ परत के शीर्ष बिंदुओं की वास्तविक समय में ऑप्टिकल कैप्चर (केवल आयाम नहीं) की आवश्यकता होती है। मोटर स्कैन लेजर विधियाँ असंगत मापन त्रुटियों का कारण बन सकती हैं। इसलिए, ऑप्टिकल और विद्युत चुंबकीय मापन को संक्रिय करना उपकरण विकास के लिए आवश्यक है।

4 निष्कर्ष

विद्युत चुंबकीय प्रेरण पर आधारित उपकरण चालक के विद्युत केंद्र को तेजी से मापता है, कम लागत और लाभ होते हैं। आयातित उत्पादों के विद्युत चुंबकीय मापन की कमियों को दूर करते हुए, एक नया फोटोइलेक्ट्रोमैग्नेटिक केबल ईक्सेंट्रिसिटी मीटर विकसित किया गया है (हजारवें स्थान की परिशुद्धता)। तकनीक आगे बढ़ रही है - भावी सामग्री के प्रगति से उच्च परिशुद्धता संभव होगी, जो उद्योग की प्रगति को बढ़ावा देगी।