CN110293048A - 一种pind检测用无线自动扫频扫幅式振动台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PIND检测用无线自动扫频扫幅式振动台，属于PIND检测技术领域，可用于航天电子设备内部多余物的无损检测。该无线自动扫频扫幅式振动台由无线自动扫频扫幅控制端、驱动模块、振动台三部分组成。通过扫频扫幅信号发生装置—无线蓝牙接收装置—功率放大器—扫频扫幅式振动台—声发射传感器—信号采集装置—判断最佳信号所处实验条件并反馈给信号发生装置，使信号发生装置重新加载针对此被测试件的最佳检测条件。本发明对不同元器件、不同多余物提供最佳检测条件，解决了只靠目测加载单一实验条件而造成误判漏判的问题，更易检出微小多余物。使检测更加便捷、省时，有效提高了信号信噪比。

Description

一种PIND检测用无线自动扫频扫幅式振动台
技术领域
本发明设计一种PIND检测用无线自动扫频扫幅式振动台，属于PIND检测技术领域，可用于航天电子设备内部多余物的无损检测。
背景技术
继电器及密封电子元器件是现代化设备中不可或缺的一部分，其性能优劣直接影响着设备系统的可靠性。留存在内部的多余物是影响电子设备可靠性的最主要因素之一。多余物是指在电子设备加工制造及使用过程中在其腔体内部残留或产生的各种金属或非金属颗粒。多余物的存在可能会导致电子设备内部器件短路或损坏，因此需对元器件进行多余物检测以避免出现事故。
微粒碰撞噪声检测方法是通过冲击、振动的方法使活动于电子设备内的多余物与腔体发生碰撞，利用放大器把噪声信号放大，通过观察传感器输出信号波形判断是否存在多余物。通常，电子设备的形状、体积，以及多余物的质量、形状各不相同，十分复杂，这些都会导致最佳振动条件不同，包括最佳振动频率与最佳振动加速度。此最佳检测条件即为可检出多余物的检测条件。
现有检测系统只可在现场检测，要检出较小质量的颗粒，必须加载更大的冲击、振动加速度。若存在耦合剂失效或传感器禁锢不当，则会造成被测件飞溅，误伤检测人员。此外，现有检测系统只是根据被测设备外观估测需要加载的振动频率及振动加速度，很难加载到最适的振动条件。随着元器件的不断发展，内部结构变得越来越复杂，已经不能仅通过某一种检测条件来判断是否存在多余物。已有的检测方法容易导致振动条件不是最佳而造成漏判或误判。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PIND检测用无线自动扫频扫幅式振动台，对不同元器件、不同多余物提供最佳检测条件，解决了只靠目测加载单一实验条件而造成误判漏判的问题，更易检出微小多余物，具有成本低、结构简易、使用便捷、可远程控制等优点，完全可以满足实验分析的需要。
本发明的技术方案是：一种PIND检测用无线自动扫频扫幅式振动台，该无线自动扫频扫幅式振动台由无线自动扫频扫幅控制端、驱动模块和振动台三部分组成。
该无线自动扫频扫幅式振动台包括紧固螺栓(1)、弹性元件(2)、雷莫接口(3)、华司(4)、环形磁铁(5)、橡胶垫(6)、线圈(7)、电工铁(8)、连接胶(9)、驱动模块(10)、顶杆(11)、螺纹连杆(12)和壳体(13)。紧固螺栓(1)旋在壳体(13)螺纹孔内；弹性元件(2)的外侧由紧固螺栓(1)固定在壳体(13)上，内侧通过环氧树脂粘接在顶杆(11)上；雷莫接口(3)固定在壳体(13)中心孔径，内部与驱动模块(10)相连；华司(4)粘接在环形磁铁(5)的上表面；环形磁铁(5)的上表面与华司(4)粘连，环形磁铁(5)的下表面与电工铁(8)粘接固定；橡胶垫(6)粘接于壳体(13)底部，橡胶垫(6)呈圆周阵列分布，用于缓冲振动；线圈(7)缠绕在顶杆(11)外侧，通过聚酰亚胺固定，线圈(7)的端口与驱动模块(10)相连；电工铁(8)的上表面和环形磁铁(5)粘接，电工铁(8)的底部通过环氧树脂固定于壳体(13)上；连接胶(9)将弹性元件(2)与顶杆(11)粘连；驱动模块(10)通过紧固螺栓(1)固定于壳体(13)上，同时连接雷莫接口(3)与线圈(7)；顶杆(11)位于壳体(13)中心位置，下半部分缠绕有线圈(7)，通过与两个弹性元件(2)粘连的方式固定于壳体(13)上，顶端与螺纹连杆(12)相连；螺纹连杆(12)通过螺纹连接的方式与顶杆(11)相连。
紧固螺栓(1)外径为M4，圆周阵列分布在壳体(13)上，将弹性元件(2)与壳体(13)连接稳固，保证顶杆(11)在弹性元件(2)的固定下，垂直上下振动而不发生摆动。
弹性元件(2)分为两片，内孔径分别为60mm与100mm。
华司(4)为圆环状，外径220mm、内径110mm、厚10mm，用来导磁，与环形磁铁(5)和电工铁(8)配合，提供线圈(7)振动所需要的均匀磁场。
环形磁铁(5)外径220mm、内径110mm、厚50mm，为振动提供强磁场。
电工铁(8)通电时用来导磁。
线圈(7)内径100mm，共计50匝，双层排布。
壳体(13)外径255mm，高度140mm。
驱动模块(10)内部包含蓝牙接收模块、信号调理模块与功率放大模块。蓝牙接收模块的输出端与信号调理模块连接，蓝牙接收模块控制信号调理模块产生相应扫频扫幅信号。
本发明的PIND检测用无线自动扫频扫幅式振动台和现有技术相比具有以下优势：可实现频率1-100Hz，加速度1-20g的扫频扫幅式检测，保证每次检测都可对不同元器件提供最佳检测条件，相比现有振动台只靠目测加载单一实验条件，本发明减少了误判漏判的可能性，可提高信号精度，具有高信噪比、低成本的优势，更易检出微小多余物。振动台激励信号通过无线传输，可远程控制振动台输出方式，避免因耦合剂或螺纹连杆紧固失效，造成大冲击试验条件下误伤检测人员，使用更加便捷、操控更加灵活。
附图说明
图1多余物检测系统用电磁振动台机械结构简图；
图2无线自动扫频扫幅式多余物检测系统图；
图3PIND扫频扫幅检测时域波形；
图中：1、紧固螺栓2、弹性元件3、雷莫接口4、华司5、环形磁铁6、橡胶7、线圈8、电工铁9、连接胶10、功放模块11、顶杆12、螺纹连杆13、壳体。14、手持控制端，15、蓝牙发送模块，16、蓝牙接收模块，17、带动传感器信号采集部分，18、内置信号调理模块，19、被测器件，20、上位机，21、信号采集系统，22、外部信号调理模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1所示为多余物检测系统用电磁振动台机械结构简图，主要由驱动模块、激振模块、支撑模块三部分组成。雷莫接口(3)外接电源，内部连接驱动模块(10)；驱动模块包括蓝牙接收模块与功率放大模块，蓝牙模块上电后与外部移动控制端连接，实现实时控制。蓝牙模块输出端与信号调理模块连接，控制信号调理模块产生相应扫频扫幅信号，该信号经功率放大模块放大之后，输出至线圈(7)，线圈(7)采用0.5mm的铜线绕制而成，可通过最大8A的电流，线圈缠绕在顶杆(11)上，并通过聚酰亚胺固定。顶杆的材质采用铝，具有质量轻、成本低等特点。同时，电工铁(8)上表面和环形磁铁(5)粘接，底部通过环氧树脂固定于壳体(13)上，电工铁为纯铁；华司(4)粘接在环形磁铁(5)上表面，环形磁铁(5)下表面与电工铁(8)粘接固定。华司(4)和环形磁铁(5)均为圆环状，外径220mm、内径110mm、厚度总和60mm。华司(4)、环形磁铁(5)和电工铁(8)三者配合，提供线圈(7)振动所需要的均匀磁场，通过华司(4)及电工铁(8)的导磁作用，该均匀磁场可满足PIND振动的平稳性要求。扫频扫幅信号驱动线圈(7)在磁场中上下垂直振动，可实现频率1-150Hz，振动加速度1-20g的区间扫描振动，多种振动条件可在短时间内完成。线圈(7)的振动带动顶杆(11)振动，顶杆(11)通过两片弹性结构(2)固定于壳体(13)正中心。弹性结构(2)的材质采用美国杜邦，耐冲击、耐高功率、定心作用强。保证顶杆(11)在受力时,振动沿轴向往复运动而不发生倾斜。弹力结构(2)外围通过紧固螺栓(1)固定于壳体(13)内侧。顶杆(11)顶端连接螺纹连杆(12)输出扫频扫幅振动。
图2所示为无线自动扫频扫幅式多余物检测系统图，PIND检测用传感器固定于螺纹连杆(12)，被测件(19)通过耦合剂粘接在耦合载物台。进行PIND检测试验时，手持控制端(14)设置频率、幅值区间，同时设置扫频扫幅时长。设置完成后通过蓝牙发送模块(15)发送至蓝牙接收模块(16)，蓝牙接收模块(16)读取该设置并将振动方式信号传给内置信号调理模块(18)，内置信号调理模块(18)随即产生与设置相对应的振动激励信号，该信号经由内置信号调理模块(18)内置功放进行功率放大，最终将振动激励信号加载至振动台线圈(7)。振动台进行扫频扫幅式振动，带动传感器信号采集部分(17)以同样方式振动，从而带动被测器件(19)振动。当振动台所加载频率和幅值达到该试件最佳试验条件时，试件内多余物即被激活，多余物在被测件腔体内随机碰撞，产生声发射波。传感器内部的声发射传感器将采集该声发射波，并将声波信号转换成电压信号，输出至外部信号调理模块(22)，该模块可放大声信号并滤除杂波信号。信号经由接线柱传输给信号采集系统(21)，信号采集系统(21)进行AD转换后将信号实时传递至上位机(20)。上位机(20)实时显示并记录多余物碰撞信号。通过上位机(20)数据回放功能读出碰撞信号出现最大幅值或碰撞信号产生时刻的时长，所述时长与无线控制端(14)振动激励信号的设置相匹配，通过计算无线控制端(14)振动激励信号的时间长度、频率幅值范围设置，得到所述时间点所对应的频率、幅值大小。
再次试验即缩小无线控制端(14)振动激励信号扫频扫幅的范围，无线自动扫频扫幅式振动台仅加载碰撞信号出现最大幅值或碰撞信号产生时刻的频率段及对应幅值范围，再次重复上述试验，即得到最佳试验条件下多余物碰撞信号。本发明所提供PIND提供检测用无线自动扫频扫幅式振动台，通过上述方式，对不同元器件、不同多余物提供最佳检测条件，解决了只靠目测加载单一实验条件而造成误判漏判的问题，更易检出微小多余物，检测结果更可靠。
图3PIND扫频扫幅检测时域波形图，根据PIND检测标准，设置0-100Hz扫频振动，从图3a)扫频时域波形可以看出该被测件最佳振动频率为25-35Hz。设置好振动频率为30Hz后进行扫幅振动，通过图3b)可以看出该被测件最佳振动加速度为9g。可以看出此扫频扫幅式检测方法与加载单一试验条件相比，信噪比更大，可靠性更高。

Claims (10)

1.一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：包括紧固螺栓(1)、弹性元件(2)、雷莫接口(3)、华司(4)、环形磁铁(5)、橡胶垫(6)、线圈(7)、电工铁(8)、连接胶(9)、驱动模块(10)、顶杆(11)、螺纹连杆(12)和壳体(13)；紧固螺栓(1)旋在壳体(13)螺纹孔内；弹性元件(2)的外侧由紧固螺栓(1)固定在壳体(13)上，内侧通过环氧树脂粘接在顶杆(11)上；雷莫接口(3)固定在壳体(13)中心孔径，内部与驱动模块(10)相连；华司(4)粘接在环形磁铁(5)的上表面；环形磁铁(5)的上表面与华司(4)粘连，环形磁铁(5)的下表面与电工铁(8)粘接固定；橡胶垫(6)粘接于壳体(13)底部，橡胶垫(6)呈圆周阵列分布，用于缓冲振动；线圈(7)缠绕在顶杆(11)外侧，通过聚酰亚胺固定，线圈(7)的端口与驱动模块(10)相连；电工铁(8)的上表面和环形磁铁(5)粘接，电工铁(8)的底部通过环氧树脂固定于壳体(13)上；连接胶(9)将弹性元件(2)与顶杆(11)粘连；驱动模块(10)通过紧固螺栓(1)固定于壳体(13)上，同时连接雷莫接口(3)与线圈(7)；顶杆(11)位于壳体(13)中心位置，下半部分缠绕有线圈(7)，通过与两个弹性元件(2)粘连的方式固定于壳体(13)上，顶端与螺纹连杆(12)相连；螺纹连杆(12)通过螺纹连接的方式与顶杆(11)相连。
2.根据权利要求1所述的一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：紧固螺栓(1)外径为M4，圆周阵列分布在壳体(13)上，将弹性元件(2)与壳体(13)连接稳固，保证顶杆(11)在弹性元件(2)的固定下，垂直上下振动而不发生摆动。
3.根据权利要求1所述的一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：弹性元件(2)分为两片，内孔径分别为60mm与100mm。
4.根据权利要求1所述的一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：华司(4)为圆环状，外径220mm、内径110mm、厚10mm，用来导磁，与环形磁铁(5)和电工铁(8)配合，提供线圈(7)振动所需要的均匀磁场。
5.根据权利要求1所述的一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：环形磁铁(5)外径220mm、内径110mm、厚50mm，为振动提供强磁场。
6.根据权利要求1所述的一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：电工铁(8)通电时用来导磁。
7.根据权利要求1所述的一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：线圈(7)内径100mm，共计50匝，双层排布。
8.根据权利要求1所述的一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：壳体(13)外径255mm，高度140mm。
9.根据权利要求1所述的一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：驱动模块(10)内部包含蓝牙接收模块、信号调理模块与功率放大模块；蓝牙接收模块的输出端与信号调理模块连接，蓝牙接收模块控制信号调理模块产生相应扫频扫幅信号。
10.根据权利要求1所述的一该无线自动扫频扫幅式振动台，其特征在于：
PIND检测用传感器固定于螺纹连杆(12)，被测件(19)通过耦合剂粘接在耦合载物台；进行PIND检测试验时，手持控制端(14)设置频率、幅值区间，同时设置扫频扫幅时长；设置完成后通过蓝牙发送模块(15)发送至蓝牙接收模块(16)，蓝牙接收模块(16)读取该设置并将振动方式信号传给内置信号调理模块(18)，内置信号调理模块(18)随即产生与设置相对应的振动激励信号，该信号经由内置信号调理模块(18)内置功放进行功率放大，最终将振动激励信号加载至振动台线圈(7)；振动台进行扫频扫幅式振动，带动传感器信号采集部分(17)以同样方式振动，从而带动被测器件(19)振动；当振动台所加载频率和幅值达到该被测器件(19)试验条件时，被测器件(19)内多余物即被激活，多余物在被测件腔体内随机碰撞，产生声发射波；传感器内部的声发射传感器将采集该声发射波，并将声波信号转换成电压信号，输出至外部信号调理模块(22)，该模块可放大声信号并滤除杂波信号；信号经由接线柱传输给信号采集系统(21)，信号采集系统(21)进行AD转换后将信号实时传递至上位机(20)；上位机(20)实时显示并记录多余物碰撞信号；通过上位机(20)数据回放功能读出碰撞信号出现最大幅值或碰撞信号产生时刻的时长，所述时长与无线控制端(14)振动激励信号的设置相匹配，通过计算无线控制端(14)振动激励信号的时间长度、频率幅值范围设置，得到所述时间点所对应的频率、幅值大小；
再次试验即缩小无线控制端(14)振动激励信号扫频扫幅的范围，无线自动扫频扫幅式振动台仅加载碰撞信号出现最大幅值或碰撞信号产生时刻的频率段及对应幅值范围，再次重复上述试验，即得到试验条件下多余物碰撞信号。
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