CN107907818B - 一种检测多场作用下电路板的实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测多场作用下电路板质量的实验装置，包括测试箱，还包括与所述测试箱箱体侧壁连接向所述测试箱内发射电磁波的射频系统、可调节和控制所述测试箱内部温度的温度控制系统、放置待测电路板的支架、测量待测电路板附近电磁波强度的功率探头以及电路板供电与输出显示系统。本发明同时提供了一种检测多场作用下电路板质量的实验方法，采用如上的实验装置。本发明提供的一种检测多场作用下测评电路板质量的实验装置和实验方法，可在不同温度、射频干扰情况下，对电路板的质量检测。

Description

一种检测多场作用下电路板的实验装置及实验方法

技术领域

本发明涉及一种电路板的测试装置，尤其是一种可以在多场作用下检测电路板质量的实验装置以及相应的实验方法

背景技术

目前针对电子器件的电磁干扰的检测主要是通过权威的实验中心完成测试，建设成本比较昂贵，同时对于局部控制器件等小型被测样品而言程序显得过于复杂，同时需要考虑到电气件实际工作的环境温度。前没有能够有效测评接近实际工况下响应产品质量的平台，所以急需一种能准确、快捷的测试模拟在电磁干扰与环境温度的多场作用下电路板工作性能的实验装置和实验方法。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供了一种多场作用下测评电路板质量的实验装置及实验方法，可在不同温度、射频干扰情况下，分别对电路板的质量检测。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种检测多场作用下电路板质量的实验装置，其技术方案是：

一种检测多场作用下电路板质量的实验装置，包括测试箱，还包括与所述测试箱箱体侧壁连接向所述测试箱内发射电磁波的射频系统、可调节和控制所述测试箱内部温度的温度控制系统、放置待测电路板的支架、测量待测电路板附近电磁波强度的功率探头以及电路板供电与输出显示系统。

进一步的，所述射频系统包括通过传输线相互连接的射频信号源、功率控制系统及复合天线，所述功率控制系统接收射频信号源发射的电磁波，放大处理到相应的功率后经复合天线向所述测试箱体内发射电磁波。

进一步的，所述功率控制系统包括功率放大器及功率控制回路，所述功率放大器分别与所述射频信号源、复合天线及功率控制回路连接，所述功率控制回路与所述功率探头连接。

进一步的，所述电路板供电与输出显示系统包括与所述电路板连接提供电压的信号输入系统、与所述电路板连接检测所述电路板输出信号并监测所述电路板状态的信号输出显示系统。

进一步的，所述测试箱为内层是吸波材料的双层屏蔽箱。

本发明进一步提供了一种检测多场作用下电路板质量的实验方法，采用如下技术方案：

一种检测多场作用下电路板质量的实验方法，使用如前文所述的实验装置，测试过程包括如下步骤，

S1，温度控制系统对测试箱进行加热；

S2，射频系统向测试箱内发射电磁波，使测试箱体内产生电磁干扰；

S3，设置射频信号的输出功率及温度，通过温度控制系统和射频系统的调节和控制功能，使测试箱内处于预设的工作环境下；

S4，设置信号输入系统给待测电路板施正常工作电压；

S5，预先设定信号输出显示系统的阈值Df；

S6，观察信号输出显示系统并记录数据yi，

S7，当检测到的数据yi达到或者超过预先设定的阈值Df时，认为此时该电路板已经失效。

进一步的，步骤S6中，每隔时间t记录一个数据yi，记录一个周期时间T，并计算每个时间点n的可靠度R(n)。

进一步的，通过如下公式计算可靠度R(n)

进一步的，当检测到的数据yi达到或者超过预先设定的阈值Df时，且此时的R(n)轨迹属于单调上升，认为此时该电路板已经失效，否则相反。

进一步的，所述测试箱的六个侧壁的中央部位均设置有所述复合天线。

综上所述，本发明提供的一种检测多场作用下电路板质量的实验装置和实验方法与现有技术相比，具有如下优点：

1.通过温度调节系统调节和控制测试箱内的温度，通过一个回路，实现加热控制和监控，使得箱内维持预设温度，测试环境温度稳定；

2.通过功率控制系统放大射频信号源射的电磁波的信号，并根据功率探头的反馈及时调整电磁波的强度，使测试箱接收稳定的预设电磁波，通过一个回路，实现电磁波信号的放大、监控、调整的功能；

3.装置可同时模拟不同工况下的复合环境，并可根据需要随时调整环境内的工况系数，适应不同电路板进行测试，对多场作用下的电路板质量进行评估。

附图说明：

图1：本发明一种检测多场作用下电路板质量的实验装置示意图；

图2：本发明一种检测多场作用下电路板质量的实验装置中测试箱结构示意图；

其中：传输线1，功率控制系统4，2220V交流电源5，射频信号源6，功率放大器7，功率控制回路8，信号输入系统9，信号输出显示系统10，直流电源11，温度调节系统12，信号输入线13，信号输出线14，直流供电线15，绝缘托板16，复合天线17，托板支架18，吸波材料19，测试箱外壁20，电加热装置21，功率反馈线22，温度传感器25，功率探头26，电路板27，射频系统33，电路板供电与输出显示系统34，温度控制系统35，测试箱36，屏蔽层37，托板支架下段38、托板支架中段39、托板支架上段40

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

本发明提供了一种检测多场作用下电路板质量的实验装置，包括测试箱36，还包括与测试箱36箱体侧壁连接向所述测试箱内发射电磁波的射频系统33、可调节和控制所述测试箱内部温度的温度调节系统35、放置待测电路板的支架、测量待测电路板附近电磁波强度的功率探头25以及电路板供电与输出显示系统34。

如图1和图2所示，测试箱36为密封、双层的屏蔽箱，屏蔽层37厚度为3mm，内层为吸波材料19，吸收残余的电磁波，避免电磁波向装置外发散。在底壁上固定有可放置待测电路板27(后称为电路板27)的支架，支架包括托板支架18和绝缘托板16，托板支架18底部与测试箱36底壁固定，顶部与绝缘托板16固定，绝缘托板16用于放置电路板27，同时，在绝缘托盘16上表面上，还固定有一个或多个温度传感器25和功率探头26，用以感知电路板周围的温度和电磁波的强度。如图2所示，托板支架18包括顺序垂直连接的托板支架下段38、托板支架中段39，托板支架上段40，形成大体呈“ㄣ”状的托板支架18，托板支架下段38的底部与测试箱36的底壁固定，托板支架上段40的顶部安装绝缘托板16，且三段均为长方体结构。

在本发明提供的实施例中，测试箱36可为边长为2400mm的正方体，测试箱36为双层，内层是边长为2350mm的正方体屏蔽箱，屏蔽层37厚度为3mm。托板支架18底部置于测试箱36底壁距屏蔽箱左侧面1435mm、距屏蔽箱正面1190mm。托板支架下段38是一个长40mm，宽为40mm，高为1025mm的长方体，托盘支架中段39是一个长为280mm，宽为40mm，高为40mm的长方体，托盘支架上段40是一个长为40mm，宽为40mm，高为100mm的长方体。绝缘托板16正中心置于托板支架18顶端上，绝缘托板16长为200mm，宽为200mm，厚度为10mm。测试箱36采用复合结构，内层为吸波材料19、外层为新型陶瓷材料。

如图1所示，射频系统2通过传输线1与固定在测试箱36内壁上的复合天线17连接，包括通过顺序连接的220V交流电源5、射频信号源6以及功率控制系统4，220V交流电源5为射频信号源提供电源，射频信号源6发射一定功率的射频信号，即电磁波，功率控制系统4对射频信号源6发射的电磁波信号进行调节和控制，传输线1与复合天线17连接，向测试箱36内部提供预定功率的电磁波。功率控制系统4包括功率放大器7、功率控制回路8，并与固定在绝缘托板16上的功率探头26连接，功率放大器7具有三个功能接口，分别与射频信号源6、功率控制回路8及测试箱36内壁上的复合天线17连接，功率控制回路8一端与功率放大器7连接，另一端通过传输线1与绝缘托板16上的功率探头26连接。

由于附图1中表现的为测试箱36的示意图，从图1所示的方向来看，安装在内壁前、后面上的复合天线17不可见，因此，在图1中两条较短的虚线表示可与内壁前、后面上固定的复合天线17连接的传输线1。

射频电磁信号发生装置33通过射频电磁信号发射复合天线17固定在测试箱36内部表面，功率探头26放置在电路板27上表面检测电磁功率，检测到的信号经过功率反馈线22回馈至功率控制回路8，再对功率放大器的放大信号进行调节。220V交流电源5为射频信号源6供电，射频信号源6将输出的高频电磁波输入功率放大器7进行放大处理，放大后的信号再经传输线1发送到复合天线17进行发射；功率探头26检测的信号回馈至功率控制回路8，再对功率放大器7的放大信号进行调节，模拟现场电磁环境。使用耐高温胶带将复合天线17固定在测试箱36的内壁上，在本发明提供的实施例中，复合天线17有6根，分别固定在测试箱36内壁的六个面的中央，使得测试箱36内部的电磁波信号均衡，各复合天线17分别通过传输线1与功率放大器7连通，接收由功率放大器7传输过来的电磁波信号，并朝测试箱36内发射电磁波。用耐高温胶带将功率探头26固定在绝缘托板16上，用于探测电路板27附近的电磁波功率，并将探测到的电磁波功率通过控制功率放大器7来控制和调节电路板27周围的电磁波环境。

为使测试箱36内达到多场作用效果，实验装置还设置有可调节和控制测试箱内部温度的温度控制系统35，包括电加热装置21、温度传感器25及温度调节系统12，温度调节系统12采用以MSC-51单片机为核心，结合数模转换器件ADC0809构成，利用单片机的内部中断源产生中断，处理采集到的数据。温度调节系统12与直流供电线15与24V的直流电源11连接，电加热装置21与直流电源11并联，为电加热装置21供电。利用耐高温胶带将电加热装置21固定测试箱36外壁20的内侧，避免电加热装置21在高温状态下在内壁上脱落，同样利用耐高温胶带将温度传感器25固定在绝缘托板16上，为准确感知电路板27周围的加热温度，避免检测温度信号失真，或是内部温度不均衡，温度传感器25可为多个，位置均衡的设置在电路板27周边，同样，功率探头26也为多个，位置均衡的设置在电路板27周边，温度传感器25和功率探头26的设置需要不影响电路板27的平衡、水平放置。直流电源11通过直流供电线15向电加热装置11供电，使电加热装置11工作，使测试箱36温度升高到预定温度，在本发明提供的实施例中，直流电源11提供24V直流电。温度传感器25采集电路板27周围的温度信号，并传回温度调节系统12，温度调节系统12通过控制直流电源11的功率控制电路板27附近的温度。在本发明提供的实施例中，电加热装置21为可为电加热丝，实际应用中，还可用其他任何可实现电加热的装置。温度调节系统12采集温度传感器25的数据，通过比较实时温度Tt与预设温度T控制直流是流的通断以及功率，进而控制电加热装置21的工作状态，保持试验箱内部的温度。

电路板供电与输出显示系统34通过信号输入系统9经信号输入线13与电路板27相连，信号输入系统9提供电路板27工作所需电压，电路板27通过信号输出线14与信号输出显示系统10相连，信号输出显示系统10可以检测到电路板27输出的信号，监测电路板27的状态。

本发明同时提供了一种检测多场作用下电路板质量的实验方法，包括如下步骤：

S1，温度控制系统35对测试箱36进行加热。接通24V直流电源11，电加热装置11开始工作，使测试箱36内部温度逐渐升高；

S2，射频系统2向测试箱36内发射电磁波，使测试箱体36内产生电磁干扰。接通220V交流电源5，射频信号源6产生高频电磁波，经功率放大器7，使各个复合天线17产生电磁干扰。在本发明提供的实施例中，复合天线17共有6个，分别设置在测试箱36内壁的六个面的中央位置上。

S3，分别设置射频信号的输出功率及温度，功率探头26检测电路板27周围(电路板上表面)的电磁干扰信号的功率，经功率反馈线22反馈至功率控制回路8，功率控制回路8将检测到的信号与预设输出功率做检测，并根据检测结果对功率放大器的放大信号进行调节，温度传感器25检测电路板27周围的温度(电路板27上表面)，并将温度信号经回传给温度调节系统12，温度调节系统12将接收到的温度信号与预设温度做检测，同时根据检测结果控制直流电源的输出电压，控制电加热装置12的加热效率，利用温度控制系统35和射频系统2的调节和控制功能，使测试箱36内处于预设的工作环境下；

S4，设置信号输入系统给待测电路板施正常工作电压；

S5，预先设定信号输出显示系统的阈值Df。不同电路板，其阈值Df不同，具体的阈值需要经过大量的实验确定。

S6，观察信号输出显示系统并记录数据yi，每隔时间t记录一个数据yi，记录一个周期时间T，并计算每个时间点n的可靠度R(n)。并采用如下公式计算可靠度R(n)

S7，当检测到的数据yi达到或者超过预先设定的阈值Df时，认为此时该电路板已经失效。当检测到的数据yi达到或者超过预先设定的阈值Df时，认为此时该电路板已经失效，此时的R(n)轨迹属于单调上升，否则相反。

综上所述，本发明提供的一种检测多场作用下电路板质量的实验装置和实验方法与现有技术相比，具有如下优点：

1.通过温度调节系统调节和控制测试箱内的温度，通过一个回路，实现加热控制和监控，使得箱内维持预设温度，测试环境温度稳定；

2.通过功率控制系统放大射频信号源射的电磁波的信号，并根据功率探头的反馈及时调整电磁波的强度，使测试箱接收稳定的预设电磁波，通过一个回路，实现电磁波信号的放大、监控、调整的功能；

3.装置可同时模拟不同工况下的复合环境，并可根据需要随时调整环境内的工况系数，适应不同电路板进行测试，对多场作用下的电路板质量进行评估。

如上所述，结合所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种检测多场作用下电路板质量的实验方法，其特征在于：使用实验装置，所述实验装置包括测试箱，还包括与所述测试箱箱体侧壁连接向所述测试箱内发射电磁波的射频系统、可调节和控制所述测试箱内部温度的温度控制系统、放置待测电路板的支架、测量待测电路板附近电磁波强度的功率探头以及电路板供电与输出显示系统；

测试过程包括如下步骤，

S1，温度控制系统对测试箱进行加热；

S2，射频系统向测试箱内发射电磁波，使测试箱体内产生电磁干扰；

S3，设置射频信号的输出功率及温度，通过温度控制系统和射频系统的调节和控制功能，使测试箱内处于预设的工作环境下；

S4，设置信号输入系统给待测电路板施正常工作电压；

S5，预先设定信号输出显示系统的阈值Df；

S6，观察信号输出显示系统并记录数据yi，每隔时间t记录一个数据yi，记录一个周期时间T，并计算每个时间点n的可靠度R(n)，并采用如下公式计算可靠度R(n)；

S7，当检测到的数据yi达到或者超过预先设定的阈值Df时，认为此时该电路板已经失效，此时的R(n)轨迹属于单调上升，否则相反。

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