專(zhuān)利名稱(chēng):一種環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法
一種環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)形壓敏電阻檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法。
背景技術(shù):
環(huán)形壓敏電阻,是一種具對(duì)稱(chēng)性的壓敏非線性變阻器,由高溫?zé)Y(jié)而成的鈦酸鍶電子陶瓷構(gòu)成,它包括一個(gè)環(huán)狀電子陶瓷體1和三個(gè)電極2,其具體結(jié)構(gòu)如圖1或2所示,電極2印制在環(huán)狀電子陶瓷體1的正面或者邊沿側(cè)面。
圖3是環(huán)形壓敏電阻的導(dǎo)電模型示意圖,如圖3所示,兩個(gè)電極2通過(guò)環(huán)形電子陶瓷體1構(gòu)成一個(gè)電氣單元回路,其中箭頭表示電流流動(dòng)路徑,電氣單元回路的電流是從一個(gè)電極流入到電子陶瓷體內(nèi)部,再經(jīng)另一電極流出。
圖4為環(huán)形壓敏電阻的三個(gè)電氣單元回路的等效電路圖,如圖4所示,在兩兩電極 2之間等效為并聯(lián)的電容和可變電阻,以代表環(huán)形壓敏電阻具有的電容特性和壓敏電阻特性。
鈦酸鍶環(huán)形壓敏電阻,具有極佳的電壓電流非直線特性和高電容性能,可以抑制突波電壓,作為EMC元件特別適合應(yīng)用于微小直流馬達(dá)的電刷保護(hù)及火花消除。其具體工作原理如下
環(huán)形壓敏電阻是并聯(lián)在負(fù)載電路上使用的。當(dāng)發(fā)生的負(fù)載兩端的浪涌電壓升高到壓敏電壓時(shí),環(huán)形壓敏電阻的電流急劇上升,被保護(hù)的負(fù)載端的浪涌電壓迅速減少,從而使裝有環(huán)形壓敏電阻的電路抗浪涌電壓沖擊消去電氣噪聲方面達(dá)到相應(yīng)要求。同時(shí),環(huán)形壓敏電阻具有的大電容量會(huì)隨著施加的浪涌電壓進(jìn)行充電,充電電壓上升,尤其在電容充電電壓超過(guò)壓敏電壓時(shí),環(huán)形壓敏電阻的阻值急劇下降,由高阻態(tài)變成低阻態(tài),在加速磁能釋放的同時(shí),電容上的電能也由此泄出并轉(zhuǎn)化為焦耳熱,由于作用時(shí)間都是極短的,這樣壓敏與電容的雙重消浪涌電壓吸電氣噪音功能幾乎是同時(shí)完成的,最終抑制陡峭浪涌電壓和吸收高頻脈沖,使電路滿足了電磁兼容要求。浪涌電壓吸收的反電勢(shì)浪涌,最終轉(zhuǎn)化為熱能, 并散發(fā)出去。
在鈦酸鍶環(huán)形壓敏電阻產(chǎn)品制造的電子陶瓷行業(yè),其制造過(guò)程產(chǎn)品容易產(chǎn)生分層、微裂紋或者潛在裂紋,使產(chǎn)品的可靠性變得難以控制。同時(shí),鈦酸鍶環(huán)形壓敏電阻的耐熱強(qiáng)度一般較小,實(shí)際生產(chǎn)和使用焊接時(shí)容易出現(xiàn)局部熱微裂或斷續(xù)微裂紋的現(xiàn)象,這要求做焊接前后的微裂紋情況確認(rèn)。所以在鈦酸鍶環(huán)形壓敏電阻產(chǎn)品生產(chǎn)制造過(guò)程中,需要進(jìn)行大量的微裂紋檢測(cè),在檢測(cè)過(guò)程中,特別是對(duì)焊接前后微裂紋、電極下淺表層微裂紋的檢測(cè)是很困難的,也是在所有缺陷中檢出率最低的。
目前,對(duì)于環(huán)形壓敏電阻產(chǎn)品的微裂紋缺陷常規(guī)檢測(cè)主要包括顯微鏡外觀檢測(cè)法和電壓差異對(duì)比檢測(cè)法。
其中,顯微鏡外觀檢測(cè)法,其借用顯微鏡工具放大5 40倍來(lái)目視檢測(cè),該方法檢測(cè)很容易造成視覺(jué)疲勞,而且只能檢出表面開(kāi)口性裂紋,對(duì)于表面不開(kāi)口的微裂紋無(wú)法發(fā)現(xiàn),對(duì)于外觀不可見(jiàn)的裂紋無(wú)能為力。
其中,電壓差異對(duì)比檢測(cè)法,其利用環(huán)形壓敏電阻產(chǎn)品本身的壓敏電壓(E10值) 在焊接使用試驗(yàn)前后的變化率來(lái)判斷,只用在檢測(cè)環(huán)形壓敏電阻焊接后或振動(dòng)受壓試驗(yàn)后的新產(chǎn)生微裂紋,對(duì)于本身一直就存在的裂紋不能檢測(cè);而且對(duì)于斷續(xù)微裂紋、電極下淺表層微裂紋的缺陷而言,很容易漏檢,電壓差異對(duì)比檢測(cè)本身的工作量非常大,要測(cè)量記錄大量的數(shù)據(jù)再進(jìn)行計(jì)算變化率來(lái)做出判斷,且局限于只能應(yīng)用在明顯連續(xù)斷裂開(kāi)得裂紋,很不經(jīng)濟(jì),誤判率可能性較大。
由于,鈦酸鍶環(huán)形壓敏電阻產(chǎn)品微裂紋多產(chǎn)生在制造過(guò)程中,且多數(shù)在試件的表面看不到。所以,現(xiàn)有檢測(cè)方法誤判率高,已經(jīng)無(wú)法滿足其生產(chǎn)需要。因此,一種快速有效的檢測(cè)方法和測(cè)試儀器,就成為人們的迫切需要。
綜上,鈦酸鍶環(huán)形壓敏電阻在制造過(guò)程中,容易出現(xiàn)微裂紋。采用現(xiàn)有的兩種檢測(cè)方法,不僅檢測(cè)工作量大,而且誤判率高,已經(jīng)無(wú)法滿足鈦酸鍶環(huán)形壓敏電阻生產(chǎn)需要。發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明的第一目的在于提供一種測(cè)試時(shí)間短、準(zhǔn)確率高的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,本發(fā)明的第二目的在于提供一種測(cè)試時(shí)間短、準(zhǔn)確率高的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)方法。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一發(fā)明目的,本發(fā)明所采用技術(shù)方案如下
一種環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,包括
三極諧振模塊,包括三個(gè)電感單元,各電感單元并聯(lián)在所述環(huán)形壓敏電阻的兩不同電極之間,與所述環(huán)形壓敏電阻構(gòu)成三個(gè)LC振蕩回路;
信號(hào)發(fā)生模塊,產(chǎn)生脈沖過(guò)電壓信號(hào),并分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài);
信號(hào)采集模塊,分別采集三個(gè)上述LC振蕩回路的壓敏動(dòng)作工作狀態(tài)的工作電流波形;以及
信號(hào)顯示模塊,將三個(gè)所述工作電流波形進(jìn)行疊加并輸出顯示,若疊加后的工作電流波形出現(xiàn)拖尾、斷開(kāi)、或尾部不重合的情形,則判定所述環(huán)形壓敏電阻存在微裂紋缺陷。
進(jìn)一步,所述環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置中,其三極諧振模塊為一三端共芯電感體,其包括三端均勻分布的丫形硅鋼疊片鐵芯、以及纏繞在所述丫形硅鋼疊片鐵芯上的漆包線;所述漆包線的直徑為0. 1毫米,所述漆包線纏繞的圈數(shù)位400-600圈。
進(jìn)一步,所述環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置中,其信號(hào)發(fā)生模塊包括脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元、以及順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元;所述信號(hào)發(fā)生模塊,產(chǎn)生脈沖過(guò)電壓信號(hào),并分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài),具體是
所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元,產(chǎn)生脈沖過(guò)電壓信號(hào);
所述順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元,將所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài)。
進(jìn)一步,所述環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置中,其脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元,包括
單片機(jī),產(chǎn)生一數(shù)字尖峰脈沖波信號(hào);
數(shù)模轉(zhuǎn)換器,將所述數(shù)字尖峰脈沖波信號(hào)轉(zhuǎn)換化為一模擬尖峰脈沖波信號(hào);
放大電路,將所述模擬尖峰脈沖波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一鋸齒波信號(hào);以及
陡坡電路,將所述鋸齒波信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖過(guò)電壓信號(hào)。
進(jìn)一步,所述環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置中,其單片機(jī)選用AT89C51單片機(jī);所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器選用8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0831。
進(jìn)一步,所述環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置中,其順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元由三組繼電器開(kāi)關(guān)組合形成。
進(jìn)一步,所述環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置中,其信號(hào)采集模塊為三線三探針結(jié)構(gòu)的測(cè)量探頭。
進(jìn)一步,所述環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置中,其信號(hào)顯示模塊為帶寬20兆赫茲的模擬或者數(shù)字型示波器。
進(jìn)一步,所述環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置中,所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)波峰值為環(huán)形壓敏電阻壓敏電壓(E10值)1. 2 1.8倍,所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)的波前時(shí)間小于1納秒,所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)的總波長(zhǎng)為100納秒,所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)的發(fā)生頻率為200Hz 400Hz。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二發(fā)明目的,本發(fā)明所采用技術(shù)方案如下
一種環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)方法,包括以下步驟
將三個(gè)電感單元分別并聯(lián)在環(huán)形壓敏電阻的兩不同電極之間,與所述環(huán)形壓敏電阻構(gòu)成三個(gè)LC振蕩回路;
將一脈沖過(guò)電壓信號(hào)分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài);
分別采集三個(gè)上述LC振蕩回路的壓敏動(dòng)作工作狀態(tài)的工作電流波形;
將三個(gè)所述工作電流波形進(jìn)行疊加并輸出顯示,若疊加后的工作電流波形出現(xiàn)拖尾、斷開(kāi)、或尾部不重合的情形,則判定所述環(huán)形壓敏電阻存在微裂紋缺陷。
本發(fā)明的基本檢測(cè)原理如下
當(dāng)環(huán)形壓敏電阻存在有微裂紋和新產(chǎn)生有微裂紋時(shí),從微觀看,必然會(huì)破壞環(huán)形壓敏電阻的電子陶瓷體晶粒網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),這可能對(duì)于靜態(tài)的電性能參數(shù)上影響是微小,電參數(shù)測(cè)量出來(lái)的變化差異很微??;但是,有微裂紋的存在必然會(huì)影響環(huán)形壓敏電阻器的工作動(dòng)作狀態(tài),在動(dòng)作大電流出現(xiàn)時(shí),環(huán)形壓敏電阻的微裂紋處會(huì)出現(xiàn)電暈放電現(xiàn)象,導(dǎo)致施加與吸收的過(guò)電壓的電壓電流相位會(huì)有大比值的衰減,這從其工作電流波形上能表現(xiàn)出環(huán)形壓敏電阻內(nèi)部的微小裂紋的變化。
同時(shí),由于環(huán)形壓敏電阻具有正反向?qū)ΨQ(chēng)的伏安特性和大的電容量,所以,可以設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)電壓信號(hào)來(lái)誘導(dǎo)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入壓敏動(dòng)作工作狀態(tài),同時(shí)形成電容的充放電工作狀態(tài),來(lái)捕捉環(huán)形壓敏電阻工作電流波形作判定出環(huán)形壓敏電阻是否存在有微裂紋缺陷。
于是,本發(fā)明將三極諧振模塊的三個(gè)電感單元并聯(lián)到環(huán)形壓敏電阻的兩不同電極之間,與所述環(huán)形壓敏電阻構(gòu)成三個(gè)LC振蕩回路(由于環(huán)形壓敏電阻本身具有電容特性和壓敏電阻特性,其兩兩電極之間等效為并聯(lián)的電容和可變電阻,將電感單元并聯(lián)到環(huán)形壓敏電阻的兩不同電極之間,即可構(gòu)成LC振蕩回路);通過(guò)信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生一脈沖過(guò)電壓信號(hào),分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,由于回路中存在電容和電感而形成的自然振蕩,由于電感線圈的激磁特性能形成諧振的傳遞回路,會(huì)在脈沖沖擊電壓后產(chǎn)生數(shù)值更高的傳遞過(guò)電壓,導(dǎo)致環(huán)形壓敏電阻生產(chǎn)過(guò)壓動(dòng)作(每個(gè)波形中含有小的高頻振蕩波形,電容量越大,振蕩頻率越高),進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài);信號(hào)采集模塊采集三個(gè)壓敏動(dòng)作工作狀態(tài)的工作電流波形,接下來(lái)就是將三個(gè)所述工作電流波形進(jìn)行疊加并輸出顯示,若疊加后的工作電流波形出現(xiàn)拖尾、斷開(kāi)、或尾部不重合的情形,則判定所述環(huán)形壓敏電阻存在微裂紋缺陷。
本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有的環(huán)形壓敏電阻微裂紋的檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法,具有以下有益效果
1、本發(fā)明測(cè)試靈敏度和精確性高,大批量檢測(cè)判斷準(zhǔn)確率在99%以上。
2、本發(fā)明測(cè)量時(shí)間短,每次每只檢測(cè)在1秒時(shí)間以內(nèi),工作效率大大提高,適合工廠制造生產(chǎn)情況。
3、本發(fā)明測(cè)量結(jié)果容易判斷,便于建立缺陷標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)手段。
4、本發(fā)明測(cè)量穩(wěn)定性高,重復(fù)測(cè)量結(jié)果一致。
5、本發(fā)明測(cè)模擬了環(huán)形壓敏電阻的工作狀態(tài)的特性測(cè)量波形信號(hào),可任意調(diào)節(jié)測(cè)量波形信號(hào)的峰值電壓,變換不同的測(cè)試探頭可以測(cè)量相應(yīng)結(jié)構(gòu)的不同環(huán)形壓敏電阻,通用性強(qiáng)。
此
所提供的圖片用來(lái)輔助對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解,構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分,并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定,在附圖中
圖1為環(huán)形壓敏電阻的一種結(jié)構(gòu)示意圖2為環(huán)形壓敏電阻的另一種結(jié)構(gòu)示意圖3為環(huán)形壓敏電阻的導(dǎo)電模型示意圖4為環(huán)形壓敏電阻的三個(gè)電氣單元回路的等效電路圖5為本發(fā)明檢測(cè)裝置的電路結(jié)構(gòu)框圖6為本發(fā)明脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元的結(jié)構(gòu)框圖7為本發(fā)明脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元的一種具體電路結(jié)構(gòu)圖
圖8為本發(fā)明的三極諧振模塊結(jié)構(gòu)示意圖9為本發(fā)明順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元的結(jié)構(gòu)示意圖10為本發(fā)明脈沖過(guò)電壓信號(hào)產(chǎn)生與流向示意圖11為本發(fā)明測(cè)量原理等效電路圖12為本發(fā)明脈沖過(guò)電壓信號(hào)示意圖13為環(huán)形壓_改電阻無(wú)微裂紋缺陷的波形圖像
圖14為環(huán)形壓_改電阻存在微裂紋缺陷之一-拖尾波形圖15為環(huán)形壓_改電阻存在微裂紋缺陷之二-斷線波形圖16為環(huán)形壓_改電阻存在微裂紋缺陷之三-尾部不重合波形圖7
圖示
1、環(huán)狀電子陶瓷體
3、脈沖過(guò)壓信號(hào)生成單元
5、三極諧振模塊
31、單片機(jī)
33、放大電路
51、丫形硅鋼疊片鐵芯2、電極4、順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元 6、測(cè)量探頭 32、數(shù)模轉(zhuǎn)換器;34、陡波電路 52、漆包線具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方法來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明,在本發(fā)明的示意性實(shí)施及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明,但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
如圖5所示,本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,包括脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元3、順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元4、三極諧振模塊5、測(cè)量探頭6、示波器7、以及常見(jiàn)結(jié)構(gòu)單元部分-電源8構(gòu)成。
其中,如圖8所示,三極諧振模塊5為一三端共芯電感體,其包括三端均勻分布的丫形硅鋼疊片鐵芯51、以及纏繞在丫形硅鋼疊片鐵芯51上的漆包線52,漆包線52的直徑為0. 1毫米,漆包線52纏繞的圈數(shù)位400-600圈。
三極諧振模塊5的三個(gè)線圈星型連接,構(gòu)成三個(gè)等同的電感單元,其作用是與環(huán)形壓敏電阻的三個(gè)電氣單元連接成三個(gè)LC振蕩測(cè)量回路,迫使環(huán)形壓敏電阻的電容特性進(jìn)入不斷的充放電工作狀態(tài),形成反饋的檢測(cè)信號(hào)。如圖10所示,將該三端共芯電感體的三個(gè)輸出端與三線三探針結(jié)構(gòu)的測(cè)量探頭6連接,然后測(cè)量探頭6的三根探針?lè)謩e連接到環(huán)形壓敏電阻的三個(gè)電極上,即是將三個(gè)電感單元并聯(lián)到圖4所示的三個(gè)電氣單元回路上,此時(shí)的等效電路圖如圖11所示,使三極諧振模塊5和環(huán)形壓敏電阻形成了三個(gè)LC振蕩回路。
如圖6和7所示,脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元3包括單片機(jī)31、數(shù)模轉(zhuǎn)換器32、放大電路33、以及陡坡電路34,單片機(jī)31選用AT89C51單片機(jī),數(shù)模轉(zhuǎn)換器32選用8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0831 ;其中,脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元3以AT89C51單片機(jī)為控制核心,由單片機(jī)采用編程方法,利用其內(nèi)部自帶的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器產(chǎn)生一數(shù)字尖峰脈沖波信號(hào),并通過(guò)編程設(shè)定產(chǎn)生波形的頻率在200Hz 400Hz,與單片機(jī)31兼容的8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC0831) 32 將所述數(shù)字尖峰脈沖波信號(hào)轉(zhuǎn)換化為一模擬尖峰脈沖波信號(hào),然后通過(guò)放大電路33將所述模擬尖峰脈沖波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一鋸齒波信號(hào),最后經(jīng)陡坡電路34將所述鋸齒波信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖過(guò)電壓信號(hào)。如圖12所示,該脈沖過(guò)電壓信號(hào)波峰值為環(huán)形壓敏電阻壓敏電壓(E10 值)1. 2 1. 8倍,其波前時(shí)間小于1納秒,其總波長(zhǎng)為100納秒,其發(fā)生頻率為200Hz 400Hz。本發(fā)明采用單片機(jī)和運(yùn)算電路來(lái)制作出的脈沖過(guò)電壓信號(hào)干擾小,輸出穩(wěn)定,可靠性高。
其中,設(shè)計(jì)該脈沖過(guò)電壓信號(hào)的前提是
a、環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入工作狀態(tài)的響應(yīng)時(shí)間。環(huán)形壓敏電阻也是由一種半導(dǎo)體材料構(gòu)成,它的響應(yīng)時(shí)間與其他半導(dǎo)體材料的響應(yīng)時(shí)間是類(lèi)似的,環(huán)形壓敏電阻的"響應(yīng)時(shí)間"量值一般在Ins以內(nèi);
b、該脈沖過(guò)電壓信號(hào)的能量功率。該脈沖過(guò)電壓信號(hào)下的實(shí)際有功功率不能大于環(huán)形壓敏電阻本身能承受的最大平均脈沖功率Po,則環(huán)形壓敏電阻在測(cè)試后仍然是安全的,測(cè)量信號(hào)電流的峰值小于一次通流量;
C、保證環(huán)形壓敏電阻在工作狀態(tài)的時(shí)間在大于ans。
通過(guò)對(duì)環(huán)形壓敏電阻在不同過(guò)電壓觸發(fā)波形信號(hào)時(shí)工作信號(hào)檢測(cè)收集分析,設(shè)計(jì)出一種脈沖過(guò)電壓的波形信號(hào)“波前時(shí)間小于1ns,總波長(zhǎng)時(shí)間在100ns,波峰電壓值為環(huán)形壓敏電阻壓敏電壓(E10值)的1.2 1.8倍的尖峰脈沖陡波,脈沖過(guò)電壓波形信號(hào)的發(fā)生頻率在200Hz 400Hz”。此信號(hào)可以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入工作狀態(tài),而且對(duì)環(huán)形壓敏電阻沒(méi)有損害。
如圖9所示,順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元4由三組繼電器開(kāi)關(guān)組合形成。如圖10所示,脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元3產(chǎn)生的脈沖過(guò)電壓信號(hào)通過(guò)信號(hào)線送到順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元4,它把送來(lái)的每個(gè)脈沖信號(hào)以信號(hào)的發(fā)生頻率200Hz 400Hz —樣的頻率通過(guò)三極諧振模塊5和測(cè)量探頭6分時(shí)切換到環(huán)形壓敏電阻的三個(gè)LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài);如10所示,順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元4由三組繼電器開(kāi)關(guān)按照 ①-- - 這樣循環(huán)交替切換,即可實(shí)現(xiàn)將脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元3產(chǎn)生的脈沖過(guò)電壓信號(hào)分別依次加載到三個(gè)LC振蕩回路上。單個(gè)脈沖過(guò)電壓信號(hào)循環(huán)掃描方式到測(cè)試三處探頭,同時(shí)把反饋回的所有信號(hào)進(jìn)行疊加成一路輸出到示波器7。
其中,測(cè)量探頭6作為本裝置的信號(hào)采集模塊,它選用三線三探針結(jié)構(gòu)的測(cè)量探頭,作用是與環(huán)形壓敏電阻的三個(gè)電極接觸,輸出和反饋信號(hào);
其中,一般通用型的示波器就可以滿足觀測(cè)輸出的波形圖像要求,調(diào)節(jié)示波器觸發(fā)時(shí)間和電平,使輸出信號(hào)在上面只能顯示出一個(gè)波形圖像,本發(fā)明示波器7選用帶寬20 兆赫茲的模擬或者數(shù)字型示波器。
本發(fā)明檢測(cè)裝置的檢測(cè)過(guò)程如下
Stepl 將測(cè)量探頭6的三根探針與環(huán)形壓敏電阻的三個(gè)電極連接,使三極諧振模塊5和環(huán)形壓敏電阻形成了三個(gè)LC振蕩回路(如圖11所示)。
St印2 通過(guò)脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元3生成脈沖過(guò)電壓信號(hào),通過(guò)順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元4按照①>①這樣循環(huán)交替切換方式,將脈沖過(guò)電壓信號(hào)分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài);
St印3 通過(guò)測(cè)量探頭6采集三個(gè)上述LC振蕩回路的壓敏動(dòng)作工作狀態(tài)的工作電流波形;
St印4 將三個(gè)所述工作電流波形回傳至順序掃描模塊4進(jìn)行疊加并送示波器7輸出顯示;若疊加后的工作電流波形為圖13所示的情況,判定環(huán)形壓敏電阻無(wú)微裂紋缺陷; 若疊加后的工作電流波形為圖14所示的拖尾波形,判定環(huán)形壓敏電阻存在微裂紋缺陷;若疊加后的工作電流波形為圖15所示的斷開(kāi)波形,判定環(huán)形壓敏電阻存在微裂紋缺陷;若疊加后的工作電流波形為圖16所示的尾部不重合波形,判定環(huán)形壓敏電阻存在微裂紋缺陷;
本發(fā)明的環(huán)形壓敏電阻微裂紋檢測(cè)方法對(duì)于微裂紋缺陷結(jié)果判斷時(shí)間在0. 5 1 秒/每只,檢測(cè)判斷準(zhǔn)確率在99. 9%以上,在鈦酸鍶環(huán)形壓敏電阻產(chǎn)品生產(chǎn)制造和進(jìn)行產(chǎn)品焊接可靠性試驗(yàn)的微裂紋檢測(cè)中取得了較好的效果,是一種經(jīng)濟(jì)、快速、實(shí)用的測(cè)量裝置和方法。
以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹,本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述,以上實(shí)施例的說(shuō)明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理;同時(shí),對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例,在具體實(shí)施方式
以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處,綜上所述,本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,其特征在于,包括三極諧振模塊,包括三個(gè)電感單元,各電感單元并聯(lián)在所述環(huán)形壓敏電阻的兩不同電極之間,與所述環(huán)形壓敏電阻構(gòu)成三個(gè)LC振蕩回路;信號(hào)發(fā)生模塊,產(chǎn)生脈沖過(guò)電壓信號(hào),并分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài);信號(hào)采集模塊,分別采集三個(gè)上述LC振蕩回路的壓敏動(dòng)作工作狀態(tài)的工作電流波形;以及信號(hào)顯示模塊,將三個(gè)所述工作電流波形進(jìn)行疊加并輸出顯示,若疊加后的工作電流波形出現(xiàn)拖尾、斷開(kāi)、或尾部不重合的情形,則判定所述環(huán)形壓敏電阻存在微裂紋缺陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,其特征在于所述三極諧振模塊為一三端共芯電感體,其包括三端均勻分布的丫形硅鋼疊片鐵芯、 以及纏繞在所述丫形硅鋼疊片鐵芯上的漆包線;所述漆包線的直徑為0. 1毫米,所述漆包線纏繞的圈數(shù)位400-600圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,其特征在于所述信號(hào)發(fā)生模塊包括脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元、以及順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元; 所述信號(hào)發(fā)生模塊,產(chǎn)生脈沖過(guò)電壓信號(hào),并分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài),具體是 所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元,產(chǎn)生脈沖過(guò)電壓信號(hào);所述順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元,將所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,其特征在于 所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)生成單元,包括單片機(jī),產(chǎn)生一數(shù)字尖峰脈沖波信號(hào);數(shù)模轉(zhuǎn)換器,將所述數(shù)字尖峰脈沖波信號(hào)轉(zhuǎn)換化為一模擬尖峰脈沖波信號(hào); 放大電路,將所述模擬尖峰脈沖波信號(hào)轉(zhuǎn)換為一鋸齒波信號(hào);以及陡坡電路,將所述鋸齒波信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖過(guò)電壓信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,其特征在于 所述單片機(jī)選用AT89C51單片機(jī);所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器選用8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0831。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,其特征在于 所述順序掃描轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)單元由三組繼電器開(kāi)關(guān)組合形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,其特征在于 所述信號(hào)采集模塊為三線三探針結(jié)構(gòu)的測(cè)量探頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,其特征在于 所述信號(hào)顯示模塊為帶寬20兆赫茲的模擬或者數(shù)字型示波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置,其特征在于所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)波峰值為環(huán)形壓敏電阻壓敏電壓(E10值)1. 2 1. 8倍; 所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)的波前時(shí)間小于1納秒;所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)的總波長(zhǎng)為100納秒; 所述脈沖過(guò)電壓信號(hào)的發(fā)生頻率為200HZ 400Hz。
10. 一種環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)方法,其特征在于,包括以下步驟 將三個(gè)電感單元分別并聯(lián)在環(huán)形壓敏電阻的兩不同電極之間,與所述環(huán)形壓敏電阻構(gòu)成三個(gè)LC振蕩回路;將一脈沖過(guò)電壓信號(hào)分時(shí)加載到三個(gè)上述LC振蕩回路上,以觸發(fā)環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài);分別采集三個(gè)上述LC振蕩回路的壓敏動(dòng)作工作狀態(tài)的工作電流波形; 將三個(gè)所述工作電流波形進(jìn)行疊加并輸出顯示,若疊加后的工作電流波形出現(xiàn)拖尾、 斷開(kāi)、或尾部不重合的情形,則判定所述環(huán)形壓敏電阻存在微裂紋缺陷。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)形壓敏電阻檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域,具體公開(kāi)了一種環(huán)形壓敏電阻的微裂紋的檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法。本發(fā)明裝置包括三極諧振模塊、信號(hào)發(fā)生模塊、信號(hào)采集模塊、以及信號(hào)顯示模塊。本發(fā)明方法是通過(guò)在環(huán)形壓敏電阻上構(gòu)建三個(gè)LC振蕩回路,然后在三個(gè)LC振蕩回路上分時(shí)加載一脈沖過(guò)電壓信號(hào),使環(huán)形壓敏電阻進(jìn)入到壓敏動(dòng)作工作狀態(tài),再分別采集三個(gè)LC振蕩回路的壓敏動(dòng)作工作狀態(tài)的工作電流波形,最后進(jìn)行疊加并輸出顯示,根據(jù)疊加后的波形判定環(huán)形壓敏電阻是否存在微裂紋缺陷。本發(fā)明不僅僅測(cè)試時(shí)間短,而且準(zhǔn)確率高,一種經(jīng)濟(jì)、快速、實(shí)用的測(cè)量裝置和方法。
文檔編號(hào)G01N27/00GK102507653SQ201110306209
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者張振勇, 鄧佩佳 申請(qǐng)人:廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司