CN104749457A - 一种静电测试的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电测试的方法和装置，其中，该方法包括：依次选取受试设备的测试点，并在测试点处进行放电测试；确定故障测试点、第一故障发生率以及相对应的试验条件；根据故障测试点处发生的故障确定产生故障的一条或多条网络；依次选取一条试验网络，为试验网络外接引出线，并在故障测试点处以与第一故障发生率相对应的试验条件进行放电测试，确定第二故障发生率；将第二故障发生率与第一故障发生率作对比，当故障发生率的变化值达到预设阈值时，确定选取的试验网络存在缺陷。利用外接引出线能够增加干扰，可以尽快锁定故障点，提高了测试效率，进而可以从电路的角度制定优化方案进行优化和改进。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，具体地，涉及一种静电测试的方法和装置。
背景技术
可靠性试验是对产品进行可靠性调查、分析和评价的一种手段。实验结果包括故障分析、研究采取的纠正措施、判断产品是否达到指标要求提供依据。根据可靠性试验所采用的方法和目的，可靠性试验可以分为可靠性验证试验和可靠性测定试验。可靠性测定试验是为测定可靠性特性或其量值而做的试验，通常用来提供可靠性数据。可靠性验证试验是用来验证设备的可靠性特征值是否符合其规定的可靠性要求的试验，一般将可靠性鉴定和验收试验统称为可靠性验证试验。其中，电磁兼容试验中的静电测试属于可靠性试验的一种。
现有的技术方法在进行可靠性试验中的静电测试时，除传统试验方法外，还有一种方法就是仿真软件进行仿真测试，例如可以利用电磁仿真技术进行仿真测试。电磁仿真技术中运用的主要计算电磁学方法大致可分为2类：精确算法和高频近似方法。精确计算方法包括差分法（FDTD，FDFD）、有限元（FEM）、矩量法（MoM）以及基于矩量法的快速算法（如快速多极子FMM和多层快速多极子MLFMA）等。其中，在解决电大目标电磁问题中最有效的方法为多层快速多极子方法。高频方法一般可归作2类：一类基于射线光学，包括几何光学（GO）、几何绕射理论（GTD）以及在GTD基础上发展起来的一致性绕射理论（UTD）等；另一类基于波前光学，包括物理光学（PO）、物理绕射理论（PTD）、等效电磁流方法（MEC）以及增量长度绕射系数法（ILDC）等。
电磁兼容仿真预测的研究内容主要是建立电磁兼容三要素:电磁干扰源、耦合路径和敏感设备的数学模型，并采用适当的数值计算方法求解这些模型，以评估系统各敏感设备是否满足预定的电磁干扰裕度要求。完整的电磁仿真流程如图1所示，首先系统建模，然后进行数值计算工具选择，之后利用计算机进行仿真模拟，得到仿真结果后可以确定所建模型的不足之处，然后对模型进行修改，再利用数值计算工具进行计算机仿真。其中，利用数值计算工具进行计算机仿真还可以用于新计算工具和数值方法开发，当开发出新的计算工具后还可以应用于上述建模仿真过程。
由于仿真软件价格非常贵，精确的仿真模型参数非常复杂，同时，电磁兼容理论高深，算法复杂，也不可能增加大量的额外的建模计算，这些建模仿真虽说有必要，但不是每个研发试验人员都有能力有时间进行计算。成本高、研发周期长、问题描述不直观、真实性不一定可以保证，而且不直接面对现实中的问题，从而导致中小型企业很难实现。
另外，对于测试有问题的电路板通常采取以下几种方法进行改进：
1、板级防护：板级CPU周围加屏蔽罩；
2、外壳防护：结构外壳加密封圈；
3、三防漆防护：某些关键电路部分涂三防漆。这些都做过后，还存在问题的情况下才考虑修改电路板。
但是以上几种防护方式不能从根本上直接解决电路的可靠性问题，问题实际上依然存在，而且没有直观的面对问题，主要是防护，甚至是绕过可靠性的要求。没有找到发生问题的关键点，只是将其保护起来避免其受干扰，万一发生不可抗的情况时，其后果堪忧。现有技术在解决电路静电测试时，对于问题网络是进行保护，防止其被干扰，采取屏蔽，密封，防护方法避免发生干扰。这个缺点在于未从根本上解决问题，问题依然存在于设备中，可靠性存在一定的风险。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中在静电测试时不能快速找到发生问题的关键点的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种静电测试的方法。
根据本发明实施例的一种静电测试的方法，包括：依次选取受试设备的测试点，并在测试点处进行放电测试；确定故障测试点、第一故障发生率以及相对应的试验条件，故障测试点为受试设备进行放电测试时发生故障的测试点；根据故障测试点处发生的故障确定产生故障的一条或多条网络；依次从一条或多条网络中选取一条试验网络并为试验网络外接引出线，并在故障测试点处以与第一故障发生率相对应的试验条件进行放电测试，确定第二故障发生率；将第二故障发生率与第一故障发生率作对比，当故障发生率的变化值达到预设阈值时，确定选取的试验网络存在缺陷。
优选的，引出线是长度为8-15cm的导线。
优选的，引出线是长度为10cm的导线。
优选的，在测试点处进行放电测试，包括：确定受试设备上的电荷已经被消除；通过静电放电发生器在测试点处以单次放电的方式施加静电放电脉冲；静电放电脉冲的试验电压逐渐增高，放电重复率保持不变。
优选的，放电测试为空气放电测试。
本发明实施例提供的一种静电测试的方法，首先根据放电测试的结果初步确定可能存在问题的网络，之后依次为其中一条网络外接引出线，以相同的试验条件再次进行放电测试。利用引出线可以增大信号的作用，通过对比两次故障的发生频率可以具体确定存在问题的网络。该方法成本低、定位快，且可以尽快锁定故障点，提高了测试效率，而且可以从电路的角度制定优化方案进行优化和改进。
本发明是为了克服现有技术中在静电测试时不能快速找到发生问题的关键点的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种静电测试的装置。
根据本发明实施例的一种静电测试的装置，包括：
放电测试模块，用于依次选取受试设备的测试点，并在测试点处进行放电测试；
第一处理模块，用于确定故障测试点、第一故障发生率以及相对应的试验条件，故障测试点为受试设备进行放电测试时发生故障的测试点；
分析模块，用于根据故障测试点处发生的故障确定产生故障的一条或多条网络；
第二处理模块，用于依次从一条或多条网络中选取一条试验网络并为试验网络外接引出线，并在故障测试点处以与第一故障发生率相对应的试验条件进行放电测试，确定第二故障发生率；
对比处理模块，用于将第二故障发生率与第一故障发生率作对比，当故障发生率的变化值达到预设阈值时，确定选取的试验网络存在缺陷。
优选的，引出线是长度为8-15cm的导线。
优选的，引出线是长度为10cm的导线。
优选的，放电测试模块包括：
分析单元，用于确定受试设备上的电荷已经被消除；
脉冲施加单元，用于通过静电放电发生器在测试点处以单次放电的方式施加静电放电脉冲；静电放电脉冲的试验电压逐渐增高，放电重复率保持不变。
优选的，放电测试为空气放电测试。
本发明实施例提供的一种静电测试的装置，首先分析模块根据放电测试的结果初步确定可能存在问题的网络，之后依次为其中一条网络外接引出线，以相同的试验条件再次进行放电测试。利用引出线可以增大信号的作用，对比处理模块通过对比两次故障的发生频率可以具体确定存在问题的网络。利用该装置进行静电测试，成本低、定位快，且可以尽快锁定故障点，提高了测试效率，而且可以从电路的角度制定优化方案进行优化和改进。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为现有技术中电磁仿真的流程图；
图2为本发明实施例中静电测试的方法流程图；
图3为实施例一中静电测试的详细流程图；
图4为本发明实施例中静电测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
根据本发明实施例，提供了一种静电测试的方法，图2为静电测试的方法流程图。其静电测试的流程如下：
步骤101：依次选取受试设备的测试点，并在测试点处进行放电测试。
其中，放电测试具体为通过静电放电发生器对受试设备施加静电放电脉冲来对受试设备进行测试，以单次放电的方式进行。放电测试的试验电压从低到高可以分为±2kV、±4kV、±6kV、±8kV等，甚至更高，放电重复率的取值范围可以为10-30次/秒，即静电放电发生器每秒对受试设备施加10-30次静电放电脉冲，试验时间的取值范围可以为10-120秒，试验时间也可以更久。
对于每一个测试点，施加到测试点上的试验电压的电压值由低逐渐增高，放电重复率可以保持不变。
由于某些受试设备不接地，在对其施加静电放电脉冲后会存留电荷，因此需要在受试设备上的电荷消除后，再对其施加静电放电脉冲。若在再一次静电放电脉冲施加前受试设备上的电荷未消除，则受试设备上的电荷累积可能使试验电压为预期试验电压的两倍。
放电测试具有多种放电方式，其相对应的操作要求参见表1所示。其中，空气放电测试是将静电放电发生器的充电电极靠近受试设备并由火花对受试设备激励放电的一种实验方法。空气放电测试对测试环境的要求更高。
表1
步骤102：确定故障测试点、第一故障发生率以及相对应的试验条件，该故障测试点为受试设备进行放电测试时发生故障的测试点。
上述试验条件包括进行放电测试时，发生故障的试验电压、放电重复率和试验时间。第一故障发生率可以为在该故障测试点进行放电测试时发生故障的频率。
步骤103：根据上述故障测试点处发生的故障确定产生该故障的一条或多条网络。
根据发生的故障可以判断出可能发生该种故障的网络，该网络可能为一条网络，也可能为多条网络，其都可以造成该种故障。例如，对某一测试点进行放电测试时，受试设备会产生重启的故障，而根据受试设备的结构可以确定受试设备中在三条网络，这三条网络中任意一条网络出现问题，都有可能引起受试设备的重启，则该三条网络即为步骤103中确定的“一条或多条网络”。需要注意的是，该三条网络仅仅为可能产生重启故障的网络，三条网络并不一定都存在问题。
步骤104：依次从上述一条或多条网络中选取一条试验网络并为该试验网络外接引出线，并在故障测试点处以与第一故障发生率相对应的试验条件进行放电测试，确定第二故障发生率。
具体的，每次只为其中一条网络外接引出线，该条网络即为试验网络，在做完放电测试后去掉该试验网络外接的引出线，再为另一条网络外接引出线，此时上述的另一条网络变为试验网络，然后再进行放电测试。同时，需要以与第一故障发生率相对应的试验条件进行放电测试，即该试验条件与在步骤102中受试设备发生故障时的试验条件相同。
优选的，引出线为8-15cm长的导线。本发明实施例中，通过外接引出线可以影响受试设备与静电放电发生器之间的平均电容，使受试设备在受到静电时会更易受到干扰，从而使受试设备发生故障的频率增加。通过改变引出线的长度可以改变该电容值，进而改变受试设备发生故障的频率。对存在问题的网络外接引出线后进行静电测试，试验数据参见表2所示，可以得出：若引出线太短，故障频率增加不明显；若引出线太长，故障频率增加过多。其中，当引出线长度约为10cm时测试效果最好。
表2
| 引出线长度（cm） | 0 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
| 故障发生频率（次/分钟） | 1 | 3 | 3 | 5 | 8 | 10 | 10 | 15 | 20 |
步骤105：将第二故障发生率与第一故障发生率作对比，当故障发生率的变化值达到预设阈值时，确定选取的试验网络存在缺陷。
例如，在某一测试点处进行放电测试时，每40秒发生一次重启故障，由于在实际放电测试时，为提高测试效率，放电测试的试验时间不会很长，因此可以认为每一分钟发生一次重启故障，即第一故障发生率为1次/分钟；在为某试验网络外接引出线后，每10秒发生一次重启故障，即第二故障率为6次/分钟，显然故障发生率发生明显变化，由此可以确定该试验网络存在问题。若第二故障发生率与第一故障发生率相比相差不大，可以确定该试验网络不会导致重启故障。
本发明实施例提供的一种静电测试的方法，首先根据放电测试的结果初步确定可能存在问题的网络，之后依次为其中一条网络外接引出线，以相同的试验条件再次进行放电测试。利用引出线可以增大信号的作用，通过对比两次故障的发生频率可以具体确定存在问题的网络。该方法成本低、定位快，且可以尽快锁定故障点，提高了测试效率，而且可以从电路的角度制定优化方案进行优化和改进。
下面通过实施例一详细介绍静电测试的流程。
实施例一
实施例一中，受试设备和静电放电发生器所在的环境对试验结果没影响或影响不大，受试设备为焊接完成的电路板，静电放电发生器为静电枪，静电枪采用8mm的放电头；放电测试采用空气放电测试，其中空气放电测试的气候条件要求如下：
环境温度：15℃～35℃；
相对湿度：30%～60%；
大气压力：86kPa～106kPa。
参见图3所示，实施例一中静电测试的过程如下：
步骤201：确定电路板的所有测试点，分别为测试点A、测试点B。测试点C和测试点D。
步骤202：通过静电枪分别为电路板上的四个测试点施加静电放电脉冲，其中放电重复率保持20次/秒不变，每次试验时间都为1分钟，试验电压由±2kV逐渐递增，最高为±8kV。
其中，在电路板上的电荷消除后，再施加静电放电脉冲。
步骤203：记录发生故障测试点以及相应的试验条件；其中，在测试点A处施加试验电压为4kV的静电放电脉冲时，电路板约每50秒产生重启故障；在测试点C处施加试验电压为6kV的静电放电脉冲时，约40秒后电路板产生死机故障。
步骤204：根据电路板结构确定：网络a、网络b和网络c存在故障时可以引起重启故障，网络b、网络d和网络e存在故障时可以引起死机故障。
步骤205：为网络a外接10cm长的导线，然后通过静电枪为电路板上的测试点A施加试验电压为4kV的静电放电脉冲，记录故障。
步骤206：去掉网络a外接的导线后，为网络b外接10cm长的导线，对测试点A施加4kV的静电放电脉冲并记录故障；再去掉网络b外接的导线，然后为网络c外接10cm长的导线，对测试点A施加4kV的静电放电脉冲并记录故障。
步骤207：再依次分别为网络b、网络d和网络e外接10cm长的导线，然后通过静电枪为电路板上的测试点C施加试验电压为6kV的静电放电脉冲，依次记录故障。
步骤208：对比两次放电测试的故障结果，确定故障发生率的变化超过预设阈值的网络；其中，在网络a或网络b外接导线时，对测试点A处施加4kV的静电放电脉冲后，电路板约每10秒产生重启故障；在网络b外接导线时，对测试点C处施加6kV的静电放电脉冲后，电路板约15秒后产生死机故障；测试其他网络时故障发生率变化不大。
实施例一中，外接的10cm长导线可以使网络更易受到干扰，从而可以产生频率更多的故障。根据步骤208中的结果可以得出结论：电路板的网络a存在缺陷，可能引起重启故障；电路板的网络b存在缺陷，可能引起重启和死机故障。因此需要对网络a和网络b进行优化。
步骤209：根据产生的故障，对电路板的网络a和网络b进行优化补偿处理。
以上详细介绍了静电测试的方法，该方法也可以通过装置实现，下面介绍该装置的结构和功能。
参见图4所示，一种静电测试的装置，包括：放电测试模块301、第一处理模块302、分析模块303、第二处理模块304和对比处理模块305。
放电测试模块301，用于依次选取受试设备的测试点，并在测试点处进行放电测试；
第一处理模块302，用于确定故障测试点、第一故障发生率以及相对应的试验条件，故障测试点为受试设备进行放电测试时发生故障的测试点；
分析模块303，用于根据故障测试点处发生的故障确定产生故障的一条或多条网络；
第二处理模块304，用于依次从一条或多条网络中选取一条试验网络并为试验网络外接引出线，并在故障测试点处以与第一故障发生率相对应的试验条件进行放电测试，确定第二故障发生率；
对比处理模块305，用于将第二故障发生率与第一故障发生率作对比，当故障发生率的变化值达到预设阈值时，确定选取的试验网络存在缺陷。
优选的，放电测试模块301包括：
分析单元，用于确定受试设备上的电荷已经被消除；
脉冲施加单元，用于通过静电放电发生器在测试点处以单次放电的方式施加静电放电脉冲；静电放电脉冲的试验电压逐渐增高，放电重复率保持不变。
优选的，放电测试为空气放电测试。
优选的，引出线是长度为8-15cm的导线。
本发明实施例提供的一种静电测试的装置，首先分析模块根据放电测试的结果初步确定可能存在问题的网络，之后依次为其中一条网络外接引出线，以相同的试验条件再次进行放电测试。利用引出线可以增大信号的作用，对比处理模块通过对比两次故障的发生频率可以具体确定存在问题的网络。利用该装置进行静电测试，成本低、定位快，且可以尽快锁定故障点，提高了测试效率，而且可以从电路的角度制定优化方案进行优化和改进。
本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1-图4为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种静电测试的方法，其特征在于，包括：
依次选取受试设备的测试点，并在所述测试点处进行放电测试；
确定故障测试点、第一故障发生率以及相对应的试验条件，所述故障测试点为受试设备进行放电测试时发生故障的测试点；
根据所述故障测试点处发生的故障确定产生所述故障的一条或多条网络；
依次从所述一条或多条网络中选取一条试验网络并为所述试验网络外接引出线，并在所述故障测试点处以与所述第一故障发生率相对应的试验条件进行放电测试，确定第二故障发生率；
将所述第二故障发生率与所述第一故障发生率作对比，当故障发生率的变化值达到预设阈值时，确定选取的所述试验网络存在缺陷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引出线是长度为8-15cm的导线。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述引出线是长度为10cm的导线。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述在所述测试点处进行放电测试，包括：
确定受试设备上的电荷已经被消除；
通过静电放电发生器在所述测试点处以单次放电的方式施加静电放电脉冲；所述静电放电脉冲的试验电压逐渐增高，放电重复率保持不变。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放电测试为空气放电测试。
6.一种静电测试的装置，其特征在于，包括：
放电测试模块，用于依次选取受试设备的测试点，并在所述测试点处进行放电测试；
第一处理模块，用于确定故障测试点、第一故障发生率以及相对应的试验条件，所述故障测试点为受试设备进行放电测试时发生故障的测试点；
分析模块，用于根据所述故障测试点处发生的故障确定产生所述故障的一条或多条网络；
第二处理模块，用于依次从所述一条或多条网络中选取一条试验网络并为所述试验网络外接引出线，并在所述故障测试点处以与所述第一故障发生率相对应的试验条件进行放电测试，确定第二故障发生率；
对比处理模块，用于将所述第二故障发生率与所述第一故障发生率作对比，当故障发生率的变化值达到预设阈值时，确定选取的所述试验网络存在缺陷。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述引出线是长度为8-15cm的导线。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述引出线是长度为10cm的导线。
9.根据权利要求6-8任一所述的装置，其特征在于，所述放电测试模块包括：
分析单元，用于确定受试设备上的电荷已经被消除；
脉冲施加单元，用于通过静电放电发生器在所述测试点处以单次放电的方式施加静电放电脉冲；所述静电放电脉冲的试验电压逐渐增高，放电重复率保持不变。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述放电测试为空气放电测试。
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