CN111025419B - 腔体器件的检测设备及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种腔体器件的检测设备及系统。其中，腔体器件的检测设备包括振动设备、振动传感器和主控电路；主控电路包括信号发生电路和芯片；芯片分别连接信号发生电路和振动传感器；信号发生电路连接振动设备；芯片指示信号发生电路向振动设备传输振动驱动信号，以使设于振动设备上的待测元器件处于相应的振动状态；芯片接收贴于待测元器件外表面的振动传感器传输的电信号，并基于电信号输出待测元器件内部多余物的位置。本申请提供的腔体器件的检测设备提高了检测结果的精度，在传统技术中，需要通过示波器去观测传感器传输的电信号，根据电信号的波形等参数，得到检测结果。而本申请中可以直接输出多余物的位置，大幅度的提高了检测效率。

Description

腔体器件的检测设备及系统

技术领域

本申请涉及腔体器件检测技术领域，特别是涉及一种腔体器件的检测设备及系统。

背景技术

密封腔体元器件是国防和航空航天电子系统中大量使用的基础元件，影响器件的可靠性的原因包括设计缺陷、工艺结构缺陷、内部多余物微粒等。设计及工艺结构的缺陷大都通过日常使用的过程中发现，而是否存在多余物微粒可以根据测试得出的测试结果进行判断。因此，在使用或产品出厂前对密封腔体元器件进行多余物检测尤为重要。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统检测设备，针对于新型密封多腔体元器件存在检测效率低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高检测效率的腔体器件的检测设备及系统。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种腔体器件的检测设备，包括振动设备、振动传感器和主控电路；

主控电路包括信号发生电路和芯片；芯片分别连接信号发生电路和振动传感器；信号发生电路连接振动设备；

芯片指示信号发生电路向振动设备传输振动驱动信号，以使设于振动设备上的待测元器件处于相应的振动状态；

芯片接收贴于待测元器件外表面的振动传感器传输的电信号，并基于电信号输出待测元器件内部多余物的位置。

在其中一个实施例中，振动驱动信号包括以下信号中的任意一种或任意组合：正弦振动信号，随机振动信号与三角波振动信号。

在其中一个实施例中，信号发生电路包括信号发生器和功率放大电路；

信号发生器的输入端与芯片连接，输出端连接功率放大电路的输入端；功率放大电路的输出端与振动设备连接。

在其中一个实施例中，还包括信号采集电路；

芯片通过信号采集电路连接振动传感器。

在其中一个实施例中，信号采集电路包括前置放大电路、滤波电路和A/D转换电路；

前置放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，输入端连接振动传感器；滤波电路的输出端通过A/D转换电路连接芯片。

在其中一个实施例中，前置放大电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容；

第一三极管的基极通过第二电容连接振动传感器，集电极通过第一电阻连接第一三极管的基极，发射极连接第二三极管的发射级、且通过第一电容连接滤波电路的输入端；第一电容通过第二电阻接地；第二三极管的发射级接地，基极连接第一三极管的基极、且通过第三电阻接地。

在其中一个实施例中，还包括设于振动设备上的隔离器；

待测元器件设于隔离器上。

在其中一个实施例中，还包括人机交互设备；

芯片向人机交互设备传输多余物的位置并显示。

在其中一个实施例中，振动传感器为薄膜分布式振动传感器。

另一方面，本发明实施例还提供了一种腔体器件的检测系统，包括远程终端及连接远程终端的如上述腔体器件的检测设备。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请提供的腔体器件的检测设备，包括振动设备、振动传感器和主控电路。主控电路中的信号发生电路向振动设备发出振动驱动信号，用于使振动设备产生振动动作，从而将设于振动设备上的待测元器件处于相应的振动状态。在。待测元器件内部若存在多余物，则贴于待测元器件外表面的振动传感器接收到多余物的冲击，从而产生振动传感器将受冲击产生的电信号传输给主控电路中的芯片。芯片接收到振动传感器传输的电信号，可以基于电信号输出待测元器件内部多余物的位置。通过上述腔体器件的检测设备，解决了传统技术不能测试出多余物的精确位置的问题，即传统的检测设备只能检测出腔体器件内有无多余物，而不能清楚的检测出腔体器件中具体哪一个腔体存在有多余物。同时，本申请提供的腔体器件的检测设备，也进一步地提高了检测结果的精度，在传统技术中，需要通过示波器去观测传感器传输的电信号，根据电信号的波形等参数，得到检测结果。而本申请中，可以直接输出多余物的位置，大幅度的提高了检测效率。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中传统多余物自动检测系统的结构框图；

图2为一个实施例中腔体器件的检测设备的第一示意性结构框图；

图3为一个实施例中腔体器件的检测设备的第二示意性结构框图；

图4为一个实施例中腔体器件的检测设备的第三示意性结构框图；

图5为一个实施例中信号采集电路的结构框图；

图6为一个实施例中前置放大电路的结构框图；

图7为一个实施例中腔体器件的检测设备的第四示意性结构框图；

图8为一个实施例中腔体器件的检测设备的第五示意性结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前，对于腔体器件进行多余物的检测通常采用碰撞噪声检测。如图1所示，一般采用的多余物自动检测系统包括工控机、机械驱动装置、驱动控制电路、声音传感器和调理采集电路。机械驱动装置包括伺服电机、行星减速器、同步带等结构的传动，驱动被测产品进行连续转动，使产品内部活动的多余物发生运动；驱动控制电路在工控机的控制下，实现伺服电机的驱动控制。活动多余物在被测产品中的运动过程是滑动与撞击过程的组合，碰撞和滑动过程中产生的信号以弹性波的形式传播到产品的外壁，并形成声音信号。声音传感器采集该信号并转换成电压信号输出。调理采集电路对声音传感器传输的微弱电压信号进行匹配放大、数据采集，经总线传输至示波器，并对电信号的波形进行显示，从而判断出是否存在多余物。

上述检测设备具有以下缺点：

1、通过声音传感器来采集腔体器件中多余物碰撞器件外壳产生的声音信号，根据声音传感器传输的信号，只能够判断有无碰撞声音从而判断有无多余物，但无法判断出多余物在腔体器件内部的位置。

2、多余物碰撞的声音信号经过转化通过示波器的波形显示，结合相关标准和波形的大小进一步确认是否存在多余物，但同样无法得到多余物在密封器件内部的位置。

3、需要通过对示波器的波形进行判断，效率低下。

4、对待测元器件进行连续转动，可能存在不能是多余物运动、而在实际使用时会出现多余物的现象。

而本申请提供的腔体器件检测设备可以有效解决上述问题。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种腔体器件的检测设备，包括振动设备10、振动传感器20和主控电路30；

主控电路30包括信号发生电路310和芯片320；芯片303分别连接信号发生电路310和振动传感器20；信号发生电路310连接振动设备10；

芯片320指示信号发生电路310向振动设备10传输振动驱动信号，以使设于振动设备10上的待测元器件处于相应的振动状态；

芯片320接收贴于待测元器件外表面的振动传感器20传输的电信号，并基于电信号输出待测元器件内部多余物的位置。

其中，振动设备为可以产生振动的设备，用于承放待测元器件，并使得待测元器件随着振动设备产生振动。振动传感器可以为任意一种型号的振动传感器，可依据实际信号进行选型。信号发生电路用于根据芯片发出的电信号，相应地向振动设备传输相应的振动驱动信号，可以为本领域中任意一种信号发生电路。

具体地，振动传感器贴于待测元器件的外表面。在一个具体示例中，振动传感器的数量可以为多个，分别设于待测元器件中腔体对应的外表面；其中，腔体对应的外表面上的振动传感器可以为一个或多个。需要说明的是，每一个腔体对应的外表面都应设有振动传感器。在另一个具体示例中，振动传感器为薄膜分布式振动传感器。薄膜分布式压力传感器紧贴与待测元器件的外表面，如果密封腔体器件内部存在多余物，随着振动台的振动，内部的多余物微粒会与腔体的壁面发生碰撞，从而导致外壁产生形变，进而触发薄膜分布式压力传感器。薄膜分布式压力传感器产生相应的电信号，并传输给芯片。芯片根据电信号输出待测元器件内部多余物的位置。

芯片可以根据传输得到的电信号确认应激触发点，其中，应激触发点为受到待测元器件内多余物冲击产生电信号的检测点。同时，芯片根据应激触发点，以及各检测点与待测元器件中各腔体的位置关系，输出待测元器件腔体中多余物的位置。具体地，各检测点于待测元器件表面形成的覆盖面与各腔体存在对应关系。进一步地，可以通过标记的方式，将各检测点标记为对应的待测元器件的各个腔体。如将第1至N个检测点标记为第一腔体，根据应激触发点的标记，即可输出待测元器件腔体中的多余物。进一步的，若芯片未接收到振动传感器输出的电信号，则输出提示信号，用于表征待测元器件中不存在多余物。需要说明的是，上述方法步骤可以通过芯片存储的程序实现。

在其中一个实施例中，振动驱动信号包括以下信号中的任意一种或任意组合：正弦振动信号，随机振动信号与三角波振动信号。在振动台使待测元器件处于振动状态的过程中，仅施加一种振动方法，可能会出现单一振动状态无法激活多余物并使其在腔体中振动的现象。可以通过向振动设备施加各种不同的振动驱动信号，以使振动设备产生不同的振动方法，从而更好地激活腔体器件内部的多余物，以提高检测准确度。在一个具体示例中，振动设备可以为振动台。

上述腔体器件的检测设备，包括振动设备、振动传感器和主控电路。主控电路中的信号发生电路向振动设备发出振动驱动信号，用于使振动设备产生振动动作，从而将设于振动设备上的待测元器件处于相应的振动状态。在。待测元器件内部若存在多余物，则贴于待测元器件外表面的振动传感器接收到多余物的冲击，从而产生振动传感器将受冲击产生的电信号传输给主控电路中的芯片。芯片接收到振动传感器传输的电信号，可以基于电信号输出待测元器件内部多余物的位置。通过上述腔体器件的检测设备，解决了传统技术不能测试出多余物的精确位置的问题，即传统的检测设备只能检测出腔体器件内有无多余物，而不能清楚的检测出腔体器件中具体哪一个腔体存在有多余物。同时，本申请提供的腔体器件的检测设备，也进一步地提高了检测结果的精度，在传统技术中，需要通过示波器去观测传感器传输的电信号，根据电信号的波形等参数，得到检测结果。而本申请中，可以直接输出多余物的位置，大幅度的提高了检测效率。

在其中一个实施例中，如图3所示，信号发生电路包括信号发生器301和功率放大电路303；

信号发生器310的输入端与芯片320连接，输出端连接功率放大电路303的输入端；功率放大电路303的输出端与振动设备连接。

需要说明是，信号发生器可以为本领域任意一种信号发生器，可以通过模拟电路、数字电路或模数结合的方式实现。以数字电路实现方案为例，信号发生器包括存储器和D/A转换器。在存储器中预存有各种函数信号的波形，再通过芯片指示D/A转换器进行逐点恢复，从而向振动设备发出不同振动驱动信号。

信号发生器也可以通过模拟电路实现，例如信号发生器可以包括正弦波发生器、过零比较器和积分器。正弦波发生器的输入端连接芯片，输出端连接过零比较器的输入端；过零比较器的输出端连接积分器的输入端，积分器的输出端连接振动设备。需要说明的是，正弦波发生器、过零比较器的输出端均可以通过相应的开关管连接振动设备。芯片通过控制各开关管的导通或断开，进行控制输出的振动驱动信号。正弦波发生器可以为任意一种正弦波发生器，在此不做具体限定。进一步地，正弦波发生器产生正弦波信号，然后用过零比较器对正弦波信号进行处理，从而在过零比较器的输出端输出方波信号，方波信号经积分器而向振动设备输出三角波信号。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种腔体器件的检测设备，包括振动设备10、振动传感器20和主控电路30；

主控电路30包括信号发生电路310和芯片320；芯片303分别连接信号发生电路310和振动传感器20；信号发生电路310连接振动设备10；

芯片320指示信号发生电路310向振动设备10传输振动驱动信号，以使设于振动设备10上的待测元器件处于相应的振动状态；

芯片320接收贴于待测元器件外表面的振动传感器20传输的电信号，并基于电信号输出待测元器件内部多余物的位置。

还包括信号采集电路40；

芯片通过信号采集电路40连接振动传感器20。

其中，信号采集电路40可以为本领域任意一种信号采集电路，在此不做具体限定。

芯片通过信号采集电路将振动传感器传输的电信号进行进一步的处理，以隔离干扰的电信号。

在其中一个实施例中，如图5所示，信号采集电路40包括前置放大电路401、滤波电路403和A/D转换电路405；

前置放大电路401的输出端连接滤波电路403的输入端，输入端连接振动传感器；滤波电路403的输出端通过A/D转换电路405连接芯片。

其中，前置放大电路可以为本领域任意一种前置放大电路，滤波电路可以为本领域任意一种滤波电路。A/D转换电路用于将模拟信号转换为数字信号。

具体地，前置放大电路用于对电信号进行放大，滤波电路用于对信号放大后的电信号进行滤波。A/D转换电路将模拟信号转换成芯片可以识别的数字信号。

通过上述信号采集电路，可以使得振动传感器传输的电信号更加稳定且易于识别。

在其中一个实施例中，如图6所示，前置放大电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1和第二电容C2；

第一三极管Q1的基极通过第二电容C2连接振动传感器20，集电极通过第一电阻R1连接第一三极管Q1的基极，发射极连接第二三极管Q2的发射级、且通过第一电容C1连接滤波电路403的输入端；第一电容C1通过第二电阻R2接地；第二三极管Q2的发射级接地，基极连接第一三极管Q1的基极、且通过第三电阻R3接地。

具体地，当输入正弦电压在正半周期时，Q1导通Q2截止，电流从VCC电源流过C1电容；

当在负半周期时，Q1截止Q2导通，电容C2给Q2供电，电流从C2流至Q2再流向滤波电路。

在其中一个实施例中，如图7所示，提供了一种腔体器件的检测设备，如图1所示，提供了一种腔体器件的检测设备，包括振动设备10、振动传感器20和主控电路30；

主控电路30包括信号发生电路310和芯片320；芯片303分别连接信号发生电路310和振动传感器20；信号发生电路310连接振动设备10；

芯片320指示信号发生电路310向振动设备10传输振动驱动信号，以使设于振动设备10上的待测元器件处于相应的振动状态；

芯片320接收贴于待测元器件外表面的振动传感器20传输的电信号，并基于电信号输出待测元器件内部多余物的位置。

还包括设于振动设备上的隔离器50；

待测元器件设于隔离器50上。

具体而言，隔离器用于吸收并阻隔振动台运动产生的机械噪音，以获得更精确的检测结果。进一步地，隔离器固定于振动设备上。

在其中一个实施例中，如图8所示，提供了一种腔体器件的检测设备，包括振动设备10、振动传感器20和主控电路30；

主控电路30包括信号发生电路310和芯片320；芯片303分别连接信号发生电路310和振动传感器20；信号发生电路310连接振动设备10；

芯片320指示信号发生电路310向振动设备10传输振动驱动信号，以使设于振动设备10上的待测元器件处于相应的振动状态；

芯片320接收贴于待测元器件外表面的振动传感器20传输的电信号，并基于电信号输出待测元器件内部多余物的位置。

还包括设于振动设备上的隔离器50；

还包括人机交互设备60；

芯片303向人机交互设备60传输多余物的位置并显示。

具体地，人机交互设备可以包括显示屏和输入设备。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，输入设备可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是显示屏外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

芯片303向人机交互设备60传输多余物的位置并显示，通过人机交互设备可以直观得到输出结果。

在其中一个实施例中，还提供了一种腔体器件的检测系统，包括远程终端及连接远程终端的如上述腔体器件的检测设备。

其中，远程终端可以为服务器，也可以为移动端。在一个具体的示例中，服务器接收检测设备传输的检测结果，并存储。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种腔体器件的检测设备，其特征在于，包括振动设备、振动传感器和主控电路；

所述主控电路包括信号发生电路和芯片；所述芯片分别连接所述信号发生电路和振动传感器；所述信号发生电路连接所述振动设备；

所述芯片指示所述信号发生电路向所述振动设备传输振动驱动信号，以使设于所述振动设备上的待测元器件处于相应的振动状态；

所述芯片接收贴于所述待测元器件外表面的振动传感器传输的电信号，并基于所述电信号输出所述待测元器件内部多余物的位置；其中，所述芯片根据所述电信号确认应激触发点；其中，所述应激触发点为受到所述待测元器件内多余物冲击产生所述电信号的检测点；还根据所述应激触发点，以及各所述检测点与所述待测元器件中各腔体的位置关系，输出所述待测元器件腔体中多余物的位置。

2.根据权利要求1所述的腔体器件的检测设备，其特征在于，所述振动驱动信号包括以下信号中的任意一种或任意组合：正弦振动信号，随机振动信号与三角波振动信号。

3.根据权利要求1所述的腔体器件的检测设备，其特征在于，所述信号发生电路包括信号发生器和功率放大电路；

所述信号发生器的输入端与所述芯片连接，输出端连接所述功率放大电路的输入端；所述功率放大电路的输出端与所述振动设备连接。

4.根据权利要求1所述的腔体器件的检测设备，其特征在于，还包括信号采集电路；

所述芯片通过所述信号采集电路连接所述振动传感器。

5.根据权利要求1所述的腔体器件的检测设备，其特征在于，所述信号采集电路包括前置放大电路、滤波电路和A/D转换电路；

所述前置放大电路的输出端连接所述滤波电路的输入端，输入端连接所述振动传感器；所述滤波电路的输出端通过所述A/D转换电路连接所述芯片。

6.根据权利要求5所述的腔体器件的检测设备，其特征在于，所述前置放大电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容；

所述第一三极管的基极通过所述第二电容连接所述振动传感器，集电极通过所述第一电阻连接所述第一三极管的基极，发射极连接所述第二三极管的发射级、且通过所述第一电容连接所述滤波电路的输入端；所述第一电容通过所述第二电阻接地；所述第二三极管的发射级接地，基极连接所述第一三极管的基极、且通过所述第三电阻接地。

7.根据权利要求1所述的腔体器件的检测设备，其特征在于，还包括设于所述振动设备上的隔离器；

所述待测元器件设于所述隔离器上。

8.根据权利要求1所述的腔体器件的检测设备，其特征在于，还包括人机交互设备；

所述芯片向所述人机交互设备传输所述多余物的位置并显示。

9.根据权利要求1至8任一项所述的腔体器件的检测设备，其特征在于，所述振动传感器为薄膜分布式振动传感器。

10.一种腔体器件的检测系统，其特征在于，包括远程终端及连接所述远程终端的如权利要求1至9任一项所述的腔体器件的检测设备。

Images