铁路信号工 | 常用仪器仪表

第一节

万用表

万用表是一种多量程和测量各种电量的便携式复式电气测量仪表。一般可用来测量直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、直流电阻、音频电平等电量。其基本结构由磁电系微安表、内部测量电路和转换装置等组成。

一、使用方法

(一)测量类型和量程选择

测量前首先要根据被测对象,将类型选择开关旋至相应位置,如测量交流电压应将旋钮旋至交流电压挡。在类型选择之后注意量程的选择,量程选择过小,将可能烧损表头,量程选择过大,将影响测量精度,所以在选择量程时,应使指针指示在满刻度的1/2或2/3以上,这样测量结果较准确。在无法预测测量的电压或电流值时,应选择最高量程,然后再逐步减小量程。

(二)测量连接

在测量类型、量程选择好后,要注意测量连接。在测量直流电量时特别要注意仪表的极性,即测量直流电压时,应将万用表正极的红色表笔接被测电路的正极,连接万用表负极的黑色表笔接被测电路的负极。而测直流电流时,应让被测电流经万用表的正端输入,再从万用表的负端流出,若测量时指针反偏,说明万用表的表笔极性接反。

(三)欧姆挡的正确使用

使用万用表欧姆挡测量电阻时必须注意以下几点:
1.选择适当的倍率,尽量使指针在接近欧姆挡中心的刻度部分,因为被测元件的数值越接近欧姆挡中心刻度,读数越准确。
2.测量前应先“调零”,即将两测试表笔短接,旋转“零欧姆调整旋钮”,使指针在零欧姆位置,若零欧姆调整旋钮无法调零,则需更换内部相应的电池。
3.不能带电测量电阻,若带电测量相当于在测量回路中又增加了一外加电源,这不仅使测量结果无效,而且可能烧坏表头。所以测量电路的电阻时,首先应断开电源。
4.被测电阻不能有并联支路,否则测得的电阻值将不是被测电阻之实际值,而是某一等效电阻值。
5.测量电阻时,不要双手同时接触表笔的金属部分,否则,人体电阻将被并入被测电阻,影响测量的准确度,在测量阻值较高的电阻时,尤其要注意。

(四)正确读数

读数时应首先分清各类标尺,再从垂直于表盘中心的位置正确读数,若有反射镜,则应待指针与反射镜中镜像重合时读数。

二、注意事项

1.仪表在测量高压、大电流时,不许旋转选择开关以免烧毁开关触头。
2.测试电路的电阻时,断开被测电路,如电路中有电容器,应放电后再进行测量,禁止带电测量电阻。
3.当被测值不能确定大约数值时,应将量程选择开关旋至最大的量程位置上,然后逐挡缩小量程位置以便仪表指针得到较大偏转,读取被测值。
4.仪表应经常保持清洁干燥,并妥善保管,以免降低准确度和损坏机件。
5.测量时手不要与表笔金属部分接触,特别是测大电流、高电压时更应注意。
6.测量500V以上的电压时,要站在干燥的木板或绝缘垫上,同时只能单手测量。
7.测量电流不能并联在电路上测量,只能串联在回路中测量。
8.测量电压时应注意电源正、负极。
9.电表使用完毕,应将开关旋到指定位置,或放在最大交流电压挡。
10.数字万用表不能在电磁干扰的场合使用,以免影响读数的准确性。

第二节

兆欧表

绝缘材料的好坏直接影响着电器设备能否正常工作。而绝缘材料会因发热、受潮、污染、机械损伤、老化等原因使其绝缘性能下降或受破坏,从而引起设备短路、漏电等故障。所以必须定期检查绝缘材料的绝缘性能。衡量绝缘材料绝缘性能优劣的标志是,它在规定电压下的绝缘电阻值。该电阻一般在几十兆欧至几百兆欧之间。这是一般万用表高倍率欧姆档所达不到的。而且万用表测量电压低,测出的阻值不能反映绝缘材料在高压状态下的绝缘性能。兆欧表则是专门用来测量大电压的指示仪表,测量电阻时它所承受的测量电压,高达500V、1000V以至2500V。
兆欧表同万用表一样也是一种便携式仪表,它是最常用而又最简便的高阻值电阻测量仪表,表盘的读数刻度单位为“MΩ”,故取名为“兆欧表”,可用来测量高阻值的电阻器、各种电气设备的绝缘电阻、电线(电缆或明线)的绝缘电阻、电机绕组的绝缘电阻以及变压器、继电器线圈的绝缘电阻等。兆欧表主要由磁电系比率表、电源(手摇发电机)和测量电路组成。

一、使用方法

1.测量时的两条引线,一条接“L”端子,一条接“E”端子(地线端子)。
2.手摇发电机至规定转速(120r/min),指针应指示在“00”位置,若不在“00”位置,可用微调器将其调至“00”位置。
3.短接地线“E”端子和线路“L”端子,摇动发电机,使指针指向“0”位置,短接时间要短促。
4.地线端子“E”和线路端子“L”要分别用单根导线与被测物相连,不能用双股线分别作“E”、“L”端子的连线。
5.待手摇发电机转速均匀后,指针也随之稳定下来,此时可进行读数,若指针摇摆不定,可读取其中间值。
6.测量电路芯线间绝缘电阻时,应先摇转1min,使芯线充满电后,再取读数。

二、注意事项

1.测量前必须切断被测设备电源并对地放电。
2.在测绝缘电阻时,应先将防雷元件拆下。
3.有可能感应高电压的设备,在可能性未消除前,不可进行测量。
4.测量工作结束后,对被测物应进行充分放电,以保护设备及人身安全。
5.在兆欧表没有停止转动和被测物没有放电以前,严禁用手接触被测设备的裸露部分和进行拆除导线工作。

第三节

ZC-8型接地电阻测量仪

ZC-8型接地电阻测量仪可用于直接测量各种接地装置的接地电阻值,也可以测量低电阻导体的电阻值,还可以测量土壤电阻率。此表主要由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻器、量程转换开关及检流计等组成。

一、使用方法

(一)使用前的准备

1.开路零位:仪表测量端钮均为开路状态,摇动发电机至120r/min,检流计指针在中心线偏移不大于3mm处,即说明仪表开路零位正常。
2.短路零位:用短路片将仪表的测量端钮同时短路,倍率开关置于量程最低挡。顺时针旋转大旋钮使刻度盘于零刻度线以外,摇动发电机至120r/min,检流计指针应指在表盘中心线偏移不大于1.5mm处,再逆时针旋转大旋钮,当刻度盘零刻度线与表盘中心线重合,检流计指针应随动即为正常。
图8-1 测量接地电阻接线方法

(二)接地电阻的测量

接地电阻测量的接线方法如图8-1所示。
1.沿被测接地极E,使电位探针P和电流探针C,依直线彼此相距20m,且电位探针P插于接地极E和电流探针C之间
2.用导线将E、P、C连于仪表相应的端钮。
3.将仪表放置水平位置,检查检流计指针是否指在中心线,否则可用零位调整器将其调正指在中心线上。
4.将“倍率标度”置于最大倍数,慢慢转动发电机摇把,同时旋动“测量刻度盘”,使检流计指针指在中心线上。
5.当检流计指针接近平衡时,加快发电机摇把的速度,使其达到120r/min以上,调整“测量标度盘”,使指针指在中心线上。
6.如“测量标度盘”的读数小于1,应将“倍率标度”置于较小的倍数,再重新5的测量,以得到精确的读数。
7.用“测量标度盘”的读数乘以“倍率标度”的倍数即为所测的接地电阻值。

二、注意事项

1.当检流计的灵敏度过高时,可将电位探针P插入土壤中浅一些。当检流计灵敏度不够时,可沿探针P和C注水使其湿润。
2.当接地极E和电流探针C之间的距离大于20m时,电位探针P的位置允许插在E、C之间的直线以外几米,其误差可忽略不计。当E、C之间的距离小于20m时,则电位探针P应准确地插于E和C之间。
3.当用0~1/10/100Ω量程的仪表测量小于1MΩ的接地电阻时,应将C 2 、P 2 间连接片打开,分别用导线连接到被测接地体上,以消除测量时连接导线电阻的附加误差,如测量高压输电线电塔的接地电阻。
4.测量地线电阻时,应将地线同被保护的电气设备断开。

第四节

CD96系列测试表

CD96系列测试表外观示意图

一、CD96系列测试表的型号及特点

CD96-2型国内移频参数测试表;CD96-2A型国内移频选频测试表;
CD96—3型UM71参数选频测试表;CD96—3A型UM71/YP多用测试表。
CD96系列中各型测试表,分别适合我国铁路——
法产UM71或国产WG-21A、国产ZPW-2000无绝缘移频信号制式;
非电化或电化4信息、8信息、12信息、18信息国内移频信号制式;
国内无绝缘18信息移频信号制式;
——上述信号制式站内、区间轨道电路及其信号设备的现场安装调试、检测维修和日常技术管理使用。
(一)仪表的特点描述如下:
1.窗口显示
显示窗口选用图形点阵液晶屏,具有背光夜间显示功能;
测项选择菜单及操作提示为汉字显示,测试数据加粗放大显示;
显示屏内右侧是电池容量显示区,左侧是八档量程当前档位指示区;
大容量显示屏保证同屏容纳测项的全部被测数据、档位和电量信息。
2.配用同型号电流卡钳
配备DLH-07型电流卡钳,用来卡入传输信号电流的导线或钢缆,可以不影响线路传输,非接触地对信号的频率参数和电流进行感应式测量。
3.自动操作功能
具有测量量程自动识别切换功能,不会由于量程选择不当造成仪表损坏或错误读数;
4. 具有节电自动关机和防止内部电池过放自动关机功能。

(二)CD96系列测试表的键盘定义

仪表键盘由Pc薄膜按键组成,操作时仪表内部蜂呜器发声响应。仪表
键盘定义如下.
V/A键:切换电压/电流测量端口
背光键:显示屏背光开/关键
开、关键:仪表供电电源开启、关断

(三)CD96系列测试表的通用功能和专项功能

1.通用测量功能
系列测试表具有以下两项通用测量功能:
单频测项功能一测量显示被测交流信号的电压/电流及其平均频率值。
直流测项功能一测量显示被测直流信号的直流电压幅值。
通用测量功能是仪表基本测量功能的体现,是仪表电压、电流和频率指标测量精度的计量验证依据。
2.专项数字处理功能
系列测试表在通用测量硬件基础的支持下,运用仪表数字处理器系统的数字运算和数字处理软件技术,配备了专用于铁路移频参数各种方法的解析功能一本教材称之为专项数字处理功能。
专项数字处理功能的具体描述,请参阅本书后附的各型仪表专项功能使用说明。

(四)CD96系列测试表的测量使用

1.仪表的菜单屏和测项选择
仪表开机,或按动“菜单”键,仪表显示菜单屏。
此时,按动“↑”或“'↓”.键,可移动光标选择屏中众多测项之一;
2.各测试项的测量操作
在菜单屏中移动光标,选择菜单屏中某测项,然后按动“选中”键,显示屏立即显现汉字提示“请稍候,正在测量中”;片刻,显示屏中显现该测项的全部被测数据和信息。
3.电压/电流测量端口的切换
在仪表测量过程中按动“V/A”键,则进行电压/电流测量端口切换。按动时,当屏中显示汉字提示“V一请选用表笔”时,表示仪表测量输入端口应插入测试表笔对信号电压测试点进行测量当屏中显示提示“A一请选用卡钳”时,表示仪表测量输入端口应使用仪表专门配备的电流钳,卡入输送信号的电线电缆进行测量。若错误选用,必然得不到正确的测量结果。

(五)CD96系列测试表使用须知

1.测试数据标题位置反显字符的含义
F下
F上
F0
分别代表 移频中心频率和上、下边频的标题代号。
50
25
分别代表 25周基波和50周基波的标题代号。
2.数据位置特定提示符的含义
一  表示此位置的数值无法测出
23.4Hz?  频率数据位后加问号,表示此位置显示的频率值仅供参考
3.关于供电电池和电池容量显示
仪表设计使用七节超霸5号GPl.2V/1600mAh可充电镍氢电池,并用该电池厂家为其专门配套的定时充电器进行充电:按照该电池的充电要求充电后,仪表可连续使用20小时左右。
4.关于仪表的自动关机功能
开机久未操作,屏中提示“是否同意关机?”,若得不到按键答复则自动关机。此功能可以避免误开和忘关机造成的电池能量的浪费。
仪表随时监测供电电池的容量,当电量不足应进行充电时,屏中出现提示“请充电!”并自动关机,防止电池过放电而损坏。
二、CD96—2型国内移频参数测试表

(一)专项功能使用说明

本仪表适合非电化或电化4信息、8信息、12信息、18信息国内移频信号制式站内、区间使用;
本仪表适应25周(相敏轨道电路)信号、50周(电气化牵引)信号和国内移频信号相混迭的场合测试使用。
仪表菜单屏提供两项通用测试功能和两项专用数字处理功能:
1.两项通用测试功能
单频测项功能一测量显示被测交流信号的电压/电流及其平均频率值。
直流测项功能一测量显示被测直流信号的直流电压幅值。
2.两项专用数字处理功能
移频专项功能一采用国内移频数字信号处理技术。测试数据显示刷新速度小于1秒,显示的内容如下:
国内移频中心频率值、低频频率值及选带内电压/电流真有效值;
国内移频上、下边频各自的频率值及选带内电压/电流真有效值。
谱析专项功能一采用国内移频数字信号谱析技术,测试数据显示刷新速度2~4秒。可对国内移频、25周和50周相混迭的信号进行综合运算分析。
显示的内容如下:
国内移频中心频率值、低频频率值及电压/电流真有效值;
国内移频上、下边频各自的频率值及电压/电流真有效值;
25周(轨道电路)和50周(电力牵引)信号各自基波分量电压真有效值。

(二)专项功能性能指标

1.移频专项频率测试指标
国内移频中心频率频点:550-Hz、650-Hz、750_Hz、850-Hz
国内移频频偏:中心频率±55Hz
频率测量灵敏度要求:不大于电压lOmV/电流25mA
载频频率测量范围:450~950HZ
调制频率测量范围:6.00~30.OO-Hz
国内移频中心频率测量:分辨率o.1Hz; 误差0.3Hz土1个分辨率
国内上下边频频率测量:分辨率o.1-Hz; 误差0.3-Hz±1个分辨率
低频调制频率测量:分辨率0.01Hz;误差0.03Hz±1个分辨率
2·谱析专项的谱析频段和频率测试指标
国内移频中心频率频点:550Hz、650Hz、750Hz、850Hz
国内移频频偏:中心频率±55Hz
频谱分析截取频段:5~1000Hz
谱析信号灵敏度要求:不大于lOmV/电流25mA
载频谱析截取频段:移频550下边频485~505Hz、上边频595~615-Hz
移频650下边频585~605Hz、上边频695~715Hz
移频750下边频685~705Hz、上边频795~815Hz
移频850下边频785~805Hz、上边频895~915Hz
调制频率谱析范围:6.00~30.OOHz
国内移频中心频率谱析:分辨率o.1Hz;误差0.3Hz±1个分辨率
国内上下边频频率谱析:分辨率1Hz;误差1Hz±1个分辨率
低频调制频率谱析:分辨率0.01Hz;误差0.03Hz±1个分辨率
三、CD96—3型UM71参数选频测试表

(一)专项功能使用说明

本型仪表适合法产UM71或国产wG一21A、国产ZPW一2000无绝缘移频信号制式站内、区间使用。
仪表菜单屏提供两项通用测试功能和一项专用数字选频处理功能:
1.两项通用测试功能
单频测项功能一测量显示被测交流信号的电压/电流及其平均频率值。
直流测项功能一测量显示被测直流信号的直流电压幅值。
2.一项专用数字处理功能
选频专项功能一采用窄带选频数字信号处理技术,可以分别对中心频率
为1700、2000、2300和2600Hz的法产UM71、国产WG一21A和ZPW-2000无绝
缘移频信号进行选频分析。数据刷新速度小于1秒,显示内容如下:
UM71移频中心频率值、低频TBF值、选频电压/电流真有效值;
UM71移频上、下边频各自的频率值、选频电压/电流真有效值。

(二)专项功能性能指标

选频专项频率测试指标
UM71选频标称中心频率频点:1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz
UM71移频频偏:中心频率±llHz
数字选频通带宽度:标称中心频率±40Hz,平坦度优于o.2dB
数字选频阻带抑制:标称中心频率±260Hz频点,衰减不小于30dB
标称中心频率±5601-1z频点,衰减不小于50dB
测量灵敏度要求:不大于电~lOmV/电流25mA
UM71移频中心频率测量范围:标称中心频率土15Hz
UM71移频频偏测量范围:±(7—15)HZ
低频TBF测量范围:8.00~30.OOHz
UM71移频中心频率测量:分辨率0.IHz;误差0.3Hz土1个分辨率
UM71上下边频频率测量:分辨率0.iHz;误差o.3Hz±1个分辨率
低频TBF测量:分辨率0.OIHz;误差o.03Hz±1个分辨率
四、CD96—3 A型U M 7 1/Y P多用测试表

(一)专项功能使用说明

本仪表囊括了CD96—2和CD96—3两型仪表的全部测试功能。
适合法产UM7l或国产WG-21A、ZPW-2000无绝缘移频信号制式,
又适合非电化或电化4信息、8信息、12信息、18信息国内移频信号制式站内、区间使用;同样适应25周(相敏轨道电路)信号、50周(电气化牵引)信   号     和国内移频信号相混迭的场合测试使用
本仪表菜单屏提供两项通用测试功能和三项专用数字处理功能:
1.两项通用测试功能
单频测试功能——测量显示被测交流信号的电压/电流及其平均频率值。
直流测试功能——测量显示被测直流信号的直流电压幅值。
2.三项专用数字处理功能
选频专项功能——采用窄带选频数字信号处理技术,可以分别对中心频为1700、2000、2300和2600Hz的法产UM71、国产wG一21A和ZPW一2000无绝缘移频信号进行选频分析。数据刷新速度小于1秒,显示的内容如下:
UM71移频的中心频率值、低频TBF值、选频电压/电流真有效值;
UM71移频的上、下边频各自的;频率值、选频电压/电流真有效值;
移频专项功能——采用国内移频数字信号处理技术,测试数据显示刷新速度小于1秒,显示内容如下:
国内移频中心频率值、低频频率值及选带带内电压/电流真有效值:
国内移频的上、下边频各自的;频率值、选频电压/电流真有效值;
谱析专项功能——采用国内移频数字信号谱析技术,测试显示刷新速度2~4秒。可内移频、25周和50周相混迭的信号进行综合运算分析。
显示的内容如下:
国内移频中心频率值、低频频率值及谱析电压/电流真有效值:,
国内移频上、下边频各自的频率值及谱析电压/电流真有效值:
25周(轨道电路)和50周(电力牵引)信号各自基波分量电压真有效值。

(二)专项功能性能指标

1.选频专项频率测试指标
UM71移频中心频率频点:1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz
UM71移频频偏:中心频率±llHz
数字选频通带宽度:标称中心频率±40Hz,平坦度优于o·2dB
数字选频阻带抑制:标称中心频率±260Hz频点,衰减不小于30dB
标称中心频率±560Hz频点,衰减不小于50dB
测量灵敏度要求:不大于电压lOmV/电流25mA
UM71移频中心频率测量范围:标称中心频率±15Hz
UM71移频频偏测量范围:±(7~15)HZ
低频TBF测量范围:8.00—30.OOHz
UM71移频中心频率测量:分辨率0.1Hz;误差o.3Hz±1个分辨率
UM71上下边频频率测量:分辨率0.1Hz;误差0.3Hz±1个分辨率
低频TBF测量:分辨率o.01Hz;误差0.O3Hz±1个分辨率
2.移频专项频率测试指标
国内移频中心频率频点:550Hz、650Hz、750Hz、850Hz
国内移频频偏:中心频率±55Hz    .
频率测量灵敏度要求:不大于电压lOmV/电流25mA
载频频率测量范围:450~950Hz
调制频率测量范围:6.00~30.OOHz
国内移频中心频率测量:分辨率0.1Hz; 误差0.3Hz±1个分辨率
国内上下边频频率测量:分辨率0.1Hz; 误差0.3Hz±1个分辨率
低频调制频率测量:分辨率0.01Hz;误差0.O3Hz±1个分辨率
3.谱析专项频率测试指标
国内移频中心频率频点:550Hz、650Hz、750Hz、850Hz
国内移频频偏:中心频率±55Hz
频谱分析截取频段:5~1000Hz    .
谱析信号灵敏度要求:不大于电压10mV/电流25mA
载频谱析截取频段:移频550下边频485~505Hz、上边频595~615Hz
移频650下边频585~605Hz、上边频695~715Hz
移频750下边频685~705Hz、上边频795~815Hz
移频850下边频785~805Hz、上边频895~915Hz
调制频率谱析范围:6.oo~30.OOHz
国内移频中心频率谱析:分辨率0.1Hz;误差o.3Hz±1个分辨率
国内上下边频频率谱析:分辨率1Hz;误差1Hz±1个分辨率
低频调制频率谱析:分辨率o.01Hz;误差o.03Hz±1个分辨率

第五节

铁路信号运用的其它仪表

一.频率计

频率计是用来检测电路信号频率(或周期)交替变化的仪器。大规模集成电路所构成的通用计数器,具有频率和周期以及时间、多倍周期、频率比、脉冲数、累加计数等多种测量功能。通用计数器的基本测量原理是对信号变化的特征计数,并对仪器内部的标准信号进行时间比较。

(一)、使用方法

1.按下电源开关,整机电源接通,机内晶振开始预热并达到规定时间,若不然,影响测量的准确度。
2.按下复零按键,仪器执行初始化程序,做好测量前的准备工作。
3.对本仪器进行自校,连接屏蔽电缆至被测信号电路。
4.通过按动功能按键来选择自己所需的测量功能,按闸门按键来选择所需的闸门时间,按衰减开关对被测信号是否衰减进行选择。
5.达到各项选择条件之后进行测量。若需要数据保存,可开启打印设备。

(二)、注意事项

1.开机之前应检查各集成电路与插座之间是否有松动现象,输入交流电压是否在额定电压范围之内,接地应良好。
2.开机后应对本机进行复位,然后自校以检验仪器在测量前是否处于良好的工作状态。
3.通用计数器有中、大规模集成电路组成,可靠性高,故不要轻易更换集成块,如采用焊接手段更换元件,应采用接地良好的内热式烙铁。
二.  电  桥
电桥是一种测量电阻、电感、电容等参数的比较式仪器,它是通过被测电阻、电感、电容与标准电阻、电感、电容进行比较而获得测量结果的。电桥的种类很多,有直流电桥、交流电桥、电阻电桥、电感电桥、电容电桥等。
本节所介绍的是QS/18A型万能电桥,是由晶体管组成的,其采用了音频交流电路用来测量电阻、电感、电容等元件。

(一)、使用方法

1.外接插孔:当测量有极性电容和电感时,需外加直流偏压或使用外部音频信号电源时,由此孔加入,此时应把电源开关拨向“外”位置。
2.损耗倍率开关:用来扩展损耗平衡的范围,测量空心线圈时,放“Q”位置,测量小损耗电容器时,放在“D×0.01”位置,测量大损耗电容器时,放在“D×1”位置。
3.灵敏度调解用来控制放大器倍数,在初始调节时,要降低灵敏度,使电表指示小于满刻度,在调节中逐渐增大,使测量更准确。灵敏度调节由两只同步调节电位器组成。
4.损耗微调:提高损耗平衡旋钮的调节细度,一般放在零位置。
5.损耗平衡:调节“损耗微调”,测量电容、电感元件的损耗读数。此旋钮指示值乘以损耗倍率开关的示值,即为损耗指示。
6.测量选择开关:选择电桥桥路,对电容、电感、电阻进行测量。

(二)、注意事项

1.本仪器用外接音频振荡器测量电容、电感元件时,应把仪器面板左上角拨动开关放在“外”位置,由于外接插孔接入1~2V音频电压,频率可在60Hz~6kHz的范围内,损耗平衡换算系数为f/1000。
图8-2 外加直流偏压电路
2.测量电解电容器需加偏压电源,电解电容器通常有较大的串联或并联损耗,尤其使用了很长时间的旧电解电容器损耗更大。因此在测量时,经外接插孔将直流电压加到被测电容器上,接法如图8-2所示。
R x 是限流电阻,数值选择:当C x =1μF时,每100V为5kΩ;C x <<1μF时,每100V为2.5kΩ。旁路电容C最小为10μF。外加直流偏压不得大于被测电容器的耐压值。
注意:用加偏压测量电容器时,先旋动“量程”开关,后旋动“量程选择”开关,然后再接通电源,测试完毕后,先断开电源,后关闭电桥。
3.在测量过程中,仪表的指针不能完全回到零,此时可将拨动开关放在“外”位置,使内部振荡器停止工作,然后移动被测线圈的位置和角度,使表针指示到最低点,再恢复原测量;4.在保证测量精度能清晰分辨读数的情况下,灵敏度调节旋钮不要开得太大。

三.  电缆故障测试仪

SLE-18型电话电缆故障智能测试仪可用于测试市话电缆、高效通信电缆、同轴电缆及金属架空电缆上发生的开路、短路、混路(绞线)、接触不良和接地等各种故障,也可测试电缆的长度和电缆的传播速度。
本仪器根据传输线理论,在传输线的一端发射一探测脉冲,它就会沿着线路进行传输。如果线路正常且终端的负载等于线路的特性阻抗时,发射的探测脉冲使负载完全吸收而无反射;当线路有故障时,由于故障点的阻抗不再是线路的特性阻抗而引起反射。

(一)、使用方法

1.测试前的准备工作

(1)故障种类判断
测试前对故障原因和种类的分析是很必要的。如果是单断、双断、接头接触不良等阻抗增大的障碍,其回波波形一般为正脉冲;对于混线(自混)、互混(他混)、单地、混地等阻抗减小的障碍,其回波波形为负脉冲。
(2)波速调整
本仪器开机后自动置入波速为200m/μs,根据需要可以手动调整。

2.测试基本方法

(1)直接测量方法
将“主输入/输出”端子与被测电缆连接;
被测线对的局内设备断开;
按照被测电缆的结构调整好波速;
压下脉冲“发射”键,同时调整“增益”旋钮,逐渐增加测试距离(通过“测量范围”键),直至找到反射故障波形为止,如图8-3所示;
图8-3 电缆故障测量波形
移动虚线光标,并将它移至障碍反射波形的前沿,此时,屏幕右上角显示数字即为测试故障的距离。
(2)断线(单断、双断)、混线、接触不良、错接故障测量测试步骤同“直接测量”法。
(3)接地、绝缘不良测试接线方法如图8-4所示。
图8-4 电缆测试接线图

3.波形比较法

(1)比较波形测试的几种方法
其操作步骤与基本操作步骤相同,所不同的是存储一幅波形图提供给波形比较用。提供比较波形有几种方法:
方法一,在障碍电缆中,找出一对良好的线对,先按基本操作测其波形后,按“波形存储”,然后再把输出端子接在障疑线对上,测量障碍波形后,按“图形比较”键,比较两个波形差别处,即为故障点。
方法二,在故障电缆中,如果没有良好的线对用做比较,则可利用屏幕上的扫描线来做比较。
方法三,辅助线法,将“平衡选择”置“外”,“主输入/输出”接障疑线,“辅输入/输出”端子接良好线对,其他步骤同基本操作。

(2)注意事项

1.在测试中近距离使用“内平衡”,远距离使用“外平衡”。
2.在测试调整过程中,使用放大Ⅰ,一般为2km以内的近距离;使用放大Ⅱ,为大于2km的远距离。
3.仪器使用前,务必检测仪器,在无电压状态下使用。
4.打印机工作时功耗较大,最好在交流电情况下使用,以防止在直流电池工作时,能量损耗大,影响电缆故障测试仪的使用。
四.示波器
示波器是用来测量电信号波形,即把被测信号的幅度变化与时间的对应关系显示出来的专门仪器,广义地来说,示波器是一种能够反映任何两个参数相互关系的X-Y坐标图形的显示仪器。示波器的种类很多,用途很广,不仅应用于电量测量,而且应用于非电量测量,是一种最为灵活而多用的电子仪器。示波器的种类很多,按用途分主要有:通用示波器、多束示波器又称多线示波器、取样示波器、记忆存储示波器、特殊示波器等。
主要特点
由于电子束的惯性小,因而速度快,工作频率范围宽,适用于测量快速脉冲信号。
灵敏度高,因为配有高增益放大器,所以能够观测微弱信号的变化。由于不用表针指示方式,因而过载能力强。
输入阻抗高,对被测电路影响小。
五.继电器测试台
信号继电器测试台是电务检修所对使用前或检修后的继电器进行电气特性参数测试的主要工具。继电器测试台种类很多,近年来,随着计算机技术的发展,继电器测试台配备嵌入式电脑,在保留了原来手动测试的功能,还增加了电脑采集和数据库管理的功能。以XAJ-6继电器测试台为例,它的手动测试相对独立,可在电脑不开机的情况下进行操作,方便检修。电脑部分的专家系统自动列出可测试项目,自动记录数据,免除手工抄表引起的错误,具有数据库查询打印等管理功能。
测试项目
继电器测试台能够测试继电器的线圈电阻,继电器的释放值、工作值、反向工作值、正向转极值、反向转极值、缓放时间、缓吸时间、接点齐度、接点电阻、绝缘电阻、反向不动作值临界正向或反向不转极值、脉冲宽度及间隔、动态特性等。
测试继电器的种类
铁路信号运用的继电器种类多,同一类继电器的型号也不相同。继电器测试台能够测试的继电器有:无极继电器、无极缓放继电器、无极加强接点继电器、无极加强接点缓放继电器、有极继电器、有极加强接点继电器、偏极继电器、整流继电器、单闭磁继电器、时间继电器、交流继电器、交流加强接点继电器、传输继电器、发吗器、灯丝继电器、动态继电器等。
测试方法
测试前准备
将调压器旋转到零位,打开测试台电源。此时电源指示灯亮,部分LED灯亮。根据被测继电器的型号选择对应测试盒,将被测继电器插在调试盘上对应的继电器插座上,根据“功能选择”所列功能逐一测试。
线圈电阻测试
将“功能选择”拨到“线圈电阻”测试档位,“低电阻测试仪”的适当量程,将“条件选择”分别置于前圈或后圈位置,便可直接从低电阻测试仪上读出前圈或后圈的线圈电阻阻值。
电气特性测试
将“功能选择”拨到“电气特性”测试档位,电气特性测试档位指示灯亮。再根据附录,手动测试开关转换表所列条件,选择测被测继电器的电压、电流、正向/反向及类型选择等各开关档位。选好各开关的档位后将“通/断”开关拨到通位。缓慢旋动调压器,升高或降低电压进行释放值、工作值、反向工作值、正向转极值、反向转极值等参数测量。同时可借助测试座两边“接通断开”指示灯观察接点闭合情况(绿色指示灯为下接点吸合,红色指示灯为上接点吸合)。
时间特性测试
将“时间选择”开关拨到所要测的时间特性档位,将调压器旋到所需电压、电流位置,拨动“通/断”开关便可测出被测继电器的对应参数。
接点电阻测试
将“功能选择”拨到“接点电阻”测试档位,并选择“低电阻测试仪”的适当量程,根据被测继电器的型号将“电源选择”拨到适当所需电源档位、“条件选择”等开关拨到相应位置,“通/断”开关拨到断位。拨动“接点选择开关”可依次测出后8组接点的电阻;“通/断”开关拨到通位,拨动“接点选择开关”可依次测出前8组接点的电阻。测试完后,将调压器归零,把“测试电源开关”拨到断位。
绝缘电阻测试
绝缘测试时,将“功能选择”开关依次选至线圈对地、接点对地、接点对线圈档位,按下绝缘旁的绿色测试按钮,表头显示数字为其相应的绝缘电阻阻值,测出绝缘值后释放绿色测试按钮。
注意事项
  1. 开机前应将调压器回到零位
  2. 测试过程中不允许随意插拨继电器
  3. 被测继电器只允许插入对应插座
  4. 绝缘电阻表测试端子不允许接触测试台或调试盘的任何部位
  5. 必须使用同等规格的保险丝,不允许随意增大保险丝容量
  6. 电流表不允许超量程
六.道岔转换力测试仪

第六节

晶体管

一、晶体二极管和三极管

(一)晶体二极管

1、PN结及二极管的结构

当把两块半导体,N型和P型各一块组合到一起时,就会形成PN结。如图1-5-1所示。
图1-5-1 PN结的形成
由于P型半导体多空穴,N型半导体多电子,所以两种半导体一结合,P区内的空穴向N区扩散,N区内的电子向P区扩散。最终在交界处形成一个空间电荷区,这个区就称为PN结。PN结的重要特点就是单向导电性,即在P区加正电,N区加负电时,PN结处于导通状态;
图1-5-2 二极管的符号
反之,PN结处于截止状态。
二极管就是由PN结构成的,它只不过是加了封装和引脚,二极管的图型符号如图1-5-2所示。

2、晶体二极管的参数

了解二极管的参数很重要,否则错误的使用不仅能使二极管损坏,甚至影响电路的正常工作。下面介绍二极管的几个主要参数。
(1)最大整流电流
最大整流电流是指二极管长时间运用时,允许流过二极管的最大正向平均电流。如果正向平均电流太大,就可能使PN结过度发热而烧坏。所以在使用二极管时,通过管子的正向平均电流不允许超过规定的最大整流电流值。
信号设备的道岔表示电路中采用的整流二极管(整流匣)的正向电流不小于300mA,三相交流转辙机表示电路中采用的整流元件正向电流不小于1A。
(2)最高反向工作电压
最高反向工作电压是指晶体二极管的参数变化不超过规定的允许值时的最大反向电压,通常是反向击穿电压的1/2或2/3,以保证二极管在使用中不致因反向过压而损坏。
信号设备的道岔表示电路中采用的整流二极管(整流匣)的反向电压不小于500V,三相交流转辙机表示电路中采用的整流元件反向电压也不小于500V
(3)最大反向电流
最大反向电流是指在二极管两端加上最高反向工作电压时的反向电流值。反向电流大,说明管子的单向导电性差,不但使整流效果差,而且容易烧坏管子。

3、晶体二极管的简单测试及应用

(1)检查二极管的好坏
使用万用表的R×100挡或R×1k挡,用两只表笔分别接在二极管的两个极上,看一下表的指针,然后将两只表笔对换一下,再看一下表的指针,如果两次测试中,表针一次指示无穷大,一次指示很小,即存在单向导电性,那么就说明二极管是好的,反之就是坏的。
(2)判断二极管的极性
图1-5-3 PNP型晶体管
为了正确将二极管接入电路,在使用时必须先对二极管的极性进行判别。
首先将万用表的红表笔插入表的“+”,黑表笔插入表的“-”。此时表内电池的正极接黑表笔,负极接红表笔。如果二极管是好的,那么将表笔接入二极管两极,导通时,即表针摆幅较大时,黑表笔所接端子即为二极管的阳极,红表笔端为二极管的阴极
(3)二极管的简单应用
二极管的应用比较广泛,它可以利用单向导电性使交流电变成脉动的直流电,亦可以与其他元件配合组成多种检波电路。
由二极管组成的整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整流,这些电路都是重要的电源电路。
二极管在铁路信号设备中运用亦很广泛,如道岔表示电路中的整流匣、电源屏中整流设备等。

(二)晶体三极管

1、三极管的结构

晶体三极管一般叫晶体管,它比二极管多一个电极,是一种有两个PN结的半导体器件,它的三个电极分别叫做发射极、基极和集电极,分别用e、b、c表示。如果把晶体三极管的外壳打开,就可以看到,基极b是接在中间的一块半导体上(叫做基区),而发射极e和集电极c则分别接在它的两边(分别叫做发射区和集电区)。如果两边的材料是P型半导体,中间夹着的是N型半导体,如图1-5-3所示,就叫做PNP型三极管;要注意它的图形符号中,发射极箭头是向内的。在基区与集电区之间形成的PN结叫做集电结,在基区与发射区之间形成的PN结叫做发射结。如果两边材料是N型半导体,中间基极材料是P型半导体,则叫NPN型三极管,它的图形符号中的发射极箭头是向外的,如图1-5-4所示。

2、晶体管的放大作用

(1)晶体管中三个电流的关系
图1-5-4 NPN型晶体管
为了了解晶体管的特性和工作原理,首先做一个实验,实验电路如图1-5-5所示,电流的方向标在图上。改变可变电阻Rb 的阻值,电流Ib 、Ic 和Ie 都发生变化,测量结果见表1-5-1所列。
图1-5-5 晶体管放大器实验电路
表1-5-1 晶体管电流测试数据
从这个实验和测量数据中,可以得到如下结论:
①晶体管要工作,也就是它的三个极要有电流,必须加上电源Ec 和Eb ,即必须通电。
②观察数据中的每一个纵行,发现如下关系
Ie =Ic +Ib
也就是
发射极电流=集电极电流+基极电流
③Ib 比Ic 和Ie 小得多,而且基极电流的少量变化,可以引起集电极电流的较大变化,这就是晶体管的电流放大作用。
(2).晶体管的电流放大作用和工作状态
从前面所做的实验中知道,当基极电流Ib 有一个微小的变化时,将引起集电极电流Ic 大得多的变化,这就是晶体管的放大作用。
晶体管的工作状态可分为三个区域:截止区、放大区、饱和区
3.判断三极管的管脚
利用等腰三角形识别法进行判别。
首先判断三极管的基极,假设一个极是基极,用万用表的一只表笔,设为黑表笔接至该管脚上,然后用另一只表笔分别接另外两只管脚,此时万用表在欧姆挡R×1k挡,如果表的指针偏转角度及方向基本相同,将两只表笔对换重复上述动作,表针的偏转角度及偏转方向还是基本相同,那么就说明开始假设的管脚是基极,否则不是。其次判别三极管的类型,用黑表笔接基极,红表笔接另外两个极,如果表的指针不偏转或偏转角很小,说明该管是PNP管。如果指针偏角均较大,说明该管是NPN管。
接着判别三极管的另外两极,知道了管型(假设NPN管),先假定一个极是集电极,用万用表的黑表笔接上,红表笔接到另一极,此时将万用表旋至欧姆挡,这时用一只电阻将基极和集电极接上,读一下电阻值。然后将黑红表笔对换,且将与原假设集电极相连的电阻也与黑表笔一同对换,再读一下电阻值,如果第一次的阻值小,则说明假设是成立的,反之则说明假设的集电极实际是发射极,另一极为集电极。

4、晶体三极管的用途

晶体管在电子电路中主要有两个方面的应用:1、构成放大电路,用以放大微弱的电信号。2、构成开关电路,用于波形变换、电子开关、数字脉冲技术、功率放大器和集成电路等。
(三)集成电路
所谓集成电路就是将电路中的二极管、晶体管、电阻、电容等元件及连接导线,制造在一块半导体基片上,代替了传统的分立元件,组成一个任一元件不能单独拆换的不可分割的整体。它和传统的分离元件电路相比具有体积小、重量轻、耗电量少、可靠性高、性能好和成本低以及组装调试简单等优点。
随着科学技术的发展,集成电路现在已应用于社会的各个领域。在铁路信号设备中的机车信号、列车运行控制装置、微机联锁、微机监测、列车调度指挥系统等设备都广泛应用集成电路。
集成块管角识别
如下图面向集成块的正面(标注集成块型号),把集成块有一个圆形缺口的边向上,则编号从左边开始,从上至下为1、2、3、4······n,接着从右边开始,从下至上为n+1、n+2、n+3、n+4······
集成电路芯片外形图
例如:在480轨道电路中,BZ4变压器的变比为:一次(与轨道连接端)与二次(与信号楼电缆连接端)的比为1:20;如果要保证室内继电器的电压为14V,问:
    1. 轨道受电端的轨面电压至少应为多少伏?
    2. 如果受电端的轨面电压为0.6V,室内轨道继电器电压为14V,是否正常,为什么?
    3. 如果受电端的轨面电压为0.9V,室内轨道继电器电压为14V,是否正常,为什么?
解:(1)因为480轨道电路的继电器通过电缆直接接在BZ4变压器二次侧。所以当继电器电压为14V时,变压器二次电压至少为14V,即:U2=14V,
由   U1:U2=1:20       得
变压器一次电压U1=U2/20=14/20=0.7V
由于变压器一次与受电端轨面相连, 所以 受电端的轨面电压至少为0.7V
(2)由   U1:U2=1:20       得
变压器二次电压U2=20U1=20×0.6=12V
根据480轨道电路的原理,轨道继电器电压不可能大于变压器二次电压,所以是不正常的,应查找是否有混电现象。
(3)由   U1:U2=1:20       得
变压器二次电压U2=20U1=20×0.9=18V
根据480轨道电路的原理,轨道继电器电压小于变压器二次电压,是正常的。但是电压相差太大,必须查找原因。
如果在室内分线盘甩开室外电缆,对室外电缆进行测试的电压在18V左右,则室内设备有故障,必须查找原因。
如果在室内分线盘甩开室外电缆,对室外电缆进行测试的电压在14V左右,则必须对室外电缆和变压器二次对地绝缘进行测试,检查是否有高阻现象,确认电压是否降在电缆上,以便采取相应的措施。
电气绝缘节长29米,在两端各设一个调谐单元(下称BA),对于较低频率轨道电路(1700、2000Hz)端,设置L1、C1两元件的F1型调谐单元;对于较高频率轨道电路(2300、2600Hz)端,设置L2、C2、C3三元件的F2型调谐单元
“f1”(f2)端BA的L1C1(L2C2)对“f2”(f1)端的频率为串联谐振,呈现较低阻抗(约数十毫欧姆),称“零阻抗”相当于短路,阻止了相邻区段信号进入本轨道电路区段,见图(C)左端(图(b)右端)。
“f1”(f2)端的BA对本区段的频率呈现电容性,并与调谐区钢轨、SVA的综合电感构成并联谐振,呈现较高阻抗,称“极阻抗”(约2欧),相当于开路。以此减少了对本区段信号的衰耗。
构成电气绝缘节的基本电路包含有L-C串联谐振电路、L-C并联谐振电路,尚有部分电感、电阻串联并联电路
在电气绝缘节的两端,从钢轨通过引接线向BA,对应于相邻区段的频率呈现为“零阻抗”,约数十毫欧。由于引接线具有一定的电感,所以BA呈一定的容性,进行补偿。以保证钢轨两端的“零阻抗

功率放大器
(1)简化电路
从故障-安全及提高功出电压稳定性考虑,功率放大器采用射极输出器,其简化电路如下图。
FSK信号经过B5输入至共集电极乙类推挽放大器,V30、V18分别对输入信号正负半波进行放大。
(2)实际电路的构成(如图:功率放大器)
在电路设计中,考虑了以下情况:
①鉴于输出功率较大,直接由B5通过功率管推动B6需要B5有较 大的输出功率,增加了前级电路负荷。为此,在构成功率放大器过程中,V30(V18)选用达林顿大功率三极管。并由V25、V29与V30(V20、V19与V18)构成多级复合放大。这样,大大减轻了前级的负荷。
②二极管V24(V21)用于V25(V20)反向过压的保护。
③V26 (V17)也构成过电流保护。当V25(V20)Ic过高时,V26(V17)将导通,构成对后级的“钳位”控制。
④V28(V16)用于V30(V18)输入过流的保护。当过流时,通过R54、R51(R43、R79)分压使V28(V16)导通,使V29(V19)截止。
⑤为了解决eb死区所造成的交越失真,由R55和二极管V23、V22给定的偏压,使得V25(V20)的eb结处于放大状态。
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