CN103364622B - 一种电解电容击穿试验击穿点的捕捉方法 - Google Patents

一种电解电容击穿试验击穿点的捕捉方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电解电容击穿试验击穿点的捕捉方法，包括以下步骤：设置最大电压Umax、时间参数Ti的初始值，每Δt秒内采集n个电压值并计算其算术平均值 ；若＞Umax时，令Umax=，如此往复，每一次Umax被更新，时间Ti清零并重新计时；若Ti时间上限T1，判断为电解电容击穿。本发明采用数字信号捕捉击穿点，在电解电容击穿试验中可以精确检测到电解电容发生击穿，并捕捉击穿点电压，解决了现有技术中存在因电解电容发生击穿的持续时间较短而不能精确检测的问题，同时也解决了受环境影响不能精确检测电解电容发生击穿的问题。

Description

一种电解电容击穿试验击穿点的捕捉方法
技术领域
本发明涉及电容检测方法，特别涉及捕捉电解电容击穿点的一种方法。
背景技术
电解电容击穿是由于阳极氧化膜介质膜破裂，导致电解液直接与阳极接触而造成的。氧化膜可能因各种材质，工艺或环境条件等方面的原因而受到局部损伤。在外加电场的作用下工作电解液提供的氧离子可在损伤部位重新形成氧化膜，使阳极氧化膜得以填平修复。但是如果在损伤部位存在杂质离子或其他缺陷，使填平修复工作无法完善，则在阳极氧化膜上会留下微孔，甚至可能成为穿透孔，使电解电容击穿。
现有检测电解电容击穿电压的方法是将电解电容置于含氧酸根离子溶液中，将电解电容接稳压稳流电源的正极，溶液接稳压稳流电源的负极。按不同规格电解电容检测工艺，通过稳压稳流电源输出恒流电场，直至试件击穿。
由于电解电容在击穿试验或形成等过程因材质不同、规格不同的电解电容在各阶段的电压波形相当复杂，难以用统一的物理量加以描述。附图1中列举了两个电解电容的击穿波形，因电解电容自身和外界的原因，以及击穿试验过程等工艺原因击穿电压波形中波峰、波幅及周期存在无规则性，捕捉其是否击穿在现有技术中只有模拟信号。现有技术中通常采用示波器法和电压记录仪法，是在输出电源上并接电压记录仪或示波器，通过将信号放大，在电压记录仪上读取峰值电压即为试件的击穿电压值。但这一技术受环境、设备的零点漂移、信号干扰等因素影响，记录数据波动大，数值精度不高。整个击穿试验或形成过程数小时记录很长，读取费时费力。
发明内容
本发明的目的是提供一种电解电容击穿试验击穿点的捕捉方法，可以精确捕捉击穿点。
本发明提供的电解电容击穿试验击穿点的捕捉方法，包括以下步骤：
（1）设定采样时间Δt、采样个数n和时间上限T1，其中T1＞Δt；设置最大电压Umax的初始值和时间参数Ti的初始值，其中Umax的初始值小于U0，Ti的初始值≤T1-Δt；其中U0为击穿试验过程开始经过T1-Δt时间达到的电压值；
（2）击穿试验过程开始，每采样时间Δt内采集n个电压值并计算其算术平均值                                                ；
（3）将平均值与最大电压Umax比较大小，若＞Umax时，用的值替代Umax的值，即令Umax=，如此往复；每一次Umax被更新，时间Ti清零并重新计时；
（4）比较最大电压Umax被更新时的时间参数Ti与时间上限T1的大小，若Ti >T1，判断为电解电容击穿。
作为改进，所述采集的方法为，采样时间Δt内每隔相等的时间间隔均匀采集n个电压值。
作为改进，步骤（1）设置最大电压Umax的初始值为0、时间参数Ti的初始值为0。
本发明提供一种用数字信号捕捉击穿点的一种方法，在电解电容击穿试验中可以精确检测到电解电容发生击穿，并捕捉击穿点电压，解决了现有技术中存在因电解电容发生击穿的持续时间较短而不能精确检测的问题，同时也解决了受环境影响不能精确检测电解电容发生击穿的问题。同时，本发明可通过设置采集精度、时间上限等参数更精确的捕捉击穿点。
附图说明
图1为电解电容击穿电压波形示意图。
图2为电解电容击穿试验电流（电压）-时间示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的说明：
本发明提供的检测电解电容击穿的处理方法，预先设定时间上限T1，T i 为击穿试验过程中更新最大电压值Umax的更新时间，通过比较Ti与T1的大小判断电解电容所处的状态，整个击穿试验过程中Ti将处在如下两种情况：1）Ti≤T1，说明试验进程或是处于正常状态，或是只要Umax仍能被后续捕捉到的更高所更新，试验仍将继续进行；2）Ti>T1，即更新最高电压所需的时间溢出时间参数T1，也即若不做处理，试验最高电压值将不再会被更新，因此判断有电解电容击穿。
为消除波形复杂性、减小诸多因素的干扰，每Δt时间内采集n个电压值，并计算其算术平均值。其中Δt、n值为可设参数；n值越大，过滤电压波形扰动能力越强，电压平均值稳定性越好。下述实施例中，在Δt时间内每隔相等的时间间隔均匀采集n个电压值。
设置最大电压Umax的初始值小于击穿试验过程开始经过T1-Δt时间达到的电压值，Ti的初始值≤T1-Δt，以防止误判为击穿；为使试验更简单，Umax的初始值设置为0。
对于不同的电解电容T1时间参数不同，可根据试验结果进行试错和调整（一般2s<T1 <50s）。T1的时间设置有一较小值，但为保障系统不被错报，T1设置值可以偏大些，不影响系统的击穿捕捉判断。
为形象说明，图2击穿试验过程中，当运行到ta时，即图2中的A点处，此点对应的电压约为Uta，此时若电解电容因自身的疵点、介质膜裂缝等原因在电解电压出现微闪火时，则此时的电压震荡振幅大于一般的情况，可见图1；通过本发明的捕捉方法，在击穿试验过程中捕捉电压的变化，若Ti在可设时间T1外，电压仍没有增加，判断此时电解电容已击穿；若Ti在可设定的时间T1内，电压增加，电压回归到正常震荡上升，运行继续按正常进行。
需要说明的是，本发明方法可以检测任何电解电容在击穿试验中的击穿点，比如铝、铌、钽、钛等阀金属阳极电解电容，对于不同的电容捕捉方法相同。下述实施例击穿试验采用恒流过程，通过稳压稳流电源设定一个恒定的电流。
实施例一
准备一赋能设备，该设备包括赋能电源、数据采集装置、处理器、存储器、输入装置、输出显示装置和声光警示装置，输出显示装置用于显示形成工艺的形成电流、形成电压和各阶段的形成时间，输入装置可以设置Δt、n、T1等参数。
在本试验上仍并接现有技术的击穿电压记录仪，进行对比捕捉。
本实例为测试一批FTa16-500钽粉的击穿试验。取FTa16-500钽粉，按本钽电解电容技术领域标准成型、烧结成阳极块，取3支阳极块按3支一组点焊在钽条上。
试验工艺为：按恒定的电流密度90mA/g（设定90mA/g对应的电流值），一直到试件击穿。
在赋能设备上进行击穿试验，运行本发明方法：（1）设定采样时间0.5秒、采样个数100和时间上限6秒，均匀采集数据，即每0.5秒内均匀采集100个数值，精确到0.005秒；设置最大电压Umax的初始值为0，时间参数Ti的初始值为0；
（2）击穿试验过程开始，每0.5秒内采集100个电压值并计算其算术平均值；
（3）将平均值与最大电压Umax比较大小，若＞Umax时，用的值替代Umax的值，即令Umax=，如此往复；每一次Umax被更新，时间Ti清零并重新计时；
（4）比较每一次Umax被更新时的时间参数Ti与时间上限6秒的大小，若Ti>6秒，判断为电解电容击穿。
击穿试验开始进行，输出显示装置上显示最大电压Umax一路上升，对比的显示值，Umax均为最大值，说明电压捕捉正常，最大电压值捕捉准确。击穿电压记录仪上对比观察到电压呈直线上升，一直到100V与原来一样，系统正常。20分钟后击穿电压装置发出声光警示，Umax显示为128.204V时，有一支阳极块周围大量冒气泡，声光警示提示处理；对比电压记录仪上电压值发生波动最高点约为127.5V，处理后，继续进行。约2分钟后，本发明的击穿电压装置上发出声光警示，Umax显示为131.462V，观察阳极块其中一只已经大量冒泡，判断已击穿；电压记录仪上的电压最高值约为130.8V。后续再一次击穿报警，Umax显示为132.085V，观察阳极块其中一只已经大量冒泡，判断已击穿；电压记录仪上的电压最高值约为131.5V。
整个击穿试验过程完成，本发明的数字捕捉击穿电压较原模拟击穿电压记录仪的精确、直观；同时数字信号可对系统进行反馈，易于实现声光警示和后续工艺参数的自动处理等。
实施例二
按实施例一进行击穿试验，本次试验的新的击穿电压参数设置：T1设10秒，设置最大电压Umax的初始值为0.1V，时间参数Ti的初始值为3秒，其它的与实例一相同。
本次实例为测试一批FTa50-40钽粉的形成并击穿试验。取FTa50-40钽粉，按本钽电解电容技术领域标准成型、烧结成阳极块，取10支阳极块按5支一组点焊在钽条上，进行击穿试验，工艺如下：
按电流密度35mA/g，设置第一输出电流值700mA；
准备就绪后，对该试样按上述工艺进行常规形成并击穿试验。试验结束后，总结对比两种击穿电压记录的情况：本发明的记录为（单位为V）274.356、275.632、275.883、276.015、276.806、277.224、277.868、281.107、282.101、282.354。原电压记录仪上读出的为：265.5、266.5、270、268.5、267.5、270、269.5、277.5、271、280.5。

Claims (3)

1.一种电解电容击穿试验击穿点的捕捉方法，包括以下步骤：
(1)设定采样时间Δt、采样个数n和时间上限T1，其中T1＞Δt；设置最大电压Umax的初始值和时间参数Ti的初始值，其中Umax的初始值小于U0，Ti的初始值≤T1-Δt；其中U0为击穿试验过程开始经过T1-Δt时间达到的电压值；
(2)击穿试验过程开始，每采样时间Δt内采集n个电压值并计算其算术平均值
(3)将算术平均值与最大电压Umax比较大小，若时，用的值替代Umax的值，即令如此往复；每一次Umax被更新，时间Ti清零并重新计时；
(4)比较最大电压Umax被更新时的时间参数Ti与时间上限T1的大小，若Ti>T1，判断为电解电容击穿。
2.根据权利要求1所述的电解电容击穿试验击穿点的捕捉方法，其特征在于步骤(2)所述采集的方法为，采样时间Δt内每隔相等的时间间隔均匀采集n个电压值。
3.根据权利要求1所述的电解电容击穿试验击穿点的捕捉方法，其特征在于步骤(1)设置最大电压Umax的初始值为0、时间参数Ti的初始值为0。
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