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汽車電氣部件的非接觸式測試
發布日期:2019-07-09 14:36:20

通常情況下我們認為電氣設備都會被安裝擺放在嚴密的保護殼內,但是便攜式電氣設備則提出了不同的標準要求。裝配在車或船上的電氣設備必須要具有承受沖擊以及振動的能力。路況良好的情況下問題不大,但必須將最糟糕的路況和海況考慮在內,這就要求電氣設備必須在承受這些額外的載荷的同時保持自身功能的良好。

 

車用電氣部件通常被安裝在車架上,并配有不同類型的隔振裝備,即便如此這些部件遭受到的振動載荷仍遠大于車內乘客感受的振動。這就為電氣部件的設計帶來了很大的挑戰,尤其是那些精密的小部件。同時考慮到電氣部件使用頻繁,對它們的耐久性要求也更加嚴格。對于尺寸較高或較重的部件,例如電容、電感、電阻或繼電器,穩固的安裝更加重要,這樣可以防止或減少它們從電路板脫離進而破壞連接電路的概率。但有時即便安裝非常牢固,如果安裝位置不恰當,電路板在受到動態載荷時同樣會遭到破壞,所以就需要分析測試不同的載荷模型,而非接觸式的激光測振儀無疑是理想選擇。

 

為了研究汽車電氣部件的運動特性,來自德爾福的Dr. Arvind Krishna選擇了具有諸多優勢的激光測振儀。多普勒激光測振儀測試時較靈活,不需要在被測物體上黏貼加速度傳感器,不需要測量物體形貌,僅要求可以看到被測物體即可獲得平滑準確的數據曲線,這主要是因為測量媒介是激光,而激光并不會影響測試物體的結構特性。

 

電容

Dr. KrishnaDelphi的應用案例進行了分析,測量了PCB板上較高尺寸的部件,這些部件可能會引起潛在的振動耐久問題。電容件本身也可能會由于受到汽車行駛過程中的載荷而產生耐久性問題。


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圖1 電容測試,右圖紅點是激光點


電氣件外殼必須起到保護電容的作用,但是導線同樣不能出現破損,電路板不能因電容的安裝產生翹曲,不然會導致相鄰的器件出現故障。即便以上這些要求都滿足,電容仍有可能因內部問題而產生故障。這些都說明電容的選擇與測試十分重要。

 

壓力傳感器

另一個極具挑戰性的電氣件是壓力傳感器。考慮到傳感器內熱敏電阻尺寸極小(2~3mm)以及導線過于纖細的問題,必須使用非接觸式的激光測振儀來進行測試。激光測振儀可以在很大的頻率帶寬范圍內同時獲得極大和極小幅值,這樣就可以獲得傳感器頂部在775Hz9290Hz1879Hz處的振動信息,這樣有助于研究者們開發新結構。Dr. KrishnaDelphi設備進行的很多優化都直接利用了從激光測振儀獲取的實驗數據。使用激光測振儀時,不用考慮零部件的材料、結構或尺寸,都可以獲得精確的測試結果,以此來確認部件的運動狀態并量化每一次對部件所做的優化。


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圖2 壓力傳感器-熱敏電阻導線響應

 

Dr. Arvind Krishna對激光測振儀做出如下評價:“使用簡單,運輸方便,測試精度高等優點使得Polytec激光測振儀成為獲得大家認可的,可以替代傳統加速度傳感器的測試工具。我們期待能將這些激光測振儀應用到更多的新領域中。”

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圖3 受隨機激勵的電容件本體的加速度響應PSD


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圖4, 930Hz處振動響應