CN111124831B - 一种工业计算机整机内部温度测试方法 - Google Patents

一种工业计算机整机内部温度测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种工业计算机整机内部温度测试方法，将数对热电偶线接点端分别与工控机的电子元器件的表面连接，另一端的两根热电偶线分别与打点温度计连接；将工控机放在恒温恒湿箱内；将电源变频稳压器和工控机的电源线相连接；将工控机的显示接口与显示器对应的接口连接，将工控机数个串口端口和USB接口分别外接一个负载水泥电阻，开始实验，将读取工控机电子元器件表面温度Tc值进行记录；当工控机电子元器件的测试结点温度Tj值小于或者等于结点温度规格的温度时，判定为合格，反之，大于结点温度规格的温度时，判定为不合格。本方法模拟工控机运行状态，发觉工控机电子元器件存在的问题及隐患，提高了测试准确度。

Description

一种工业计算机整机内部温度测试方法
技术领域
本发明涉及一种工业计算机整机内部温度测试方法，用于测试工控机内部电子元器件的温度状态。
背景技术
现在工控机开发初期没有完整的测试体系，一般都是机器的选型，组装和简单性能测试。但是对于工控机整机来说，相对于普通计算机要求更高的系统稳定和更长的寿命，现有的测试方法不能满足开发设计的要求。
对于现有工业计算机（简称工控机）的温度测试，一般采用以下两种方法：
1.采用红外线热像仪进行测试，由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。其缺点是：（1）易受环境因素影响（环境温度，空气中的灰尘等）大造成测试值不准确。（2）对于光亮或者抛光的金属表面的测温读数影响较大，测试值不准确。（3）只限于测量物体外部温度，不方便测量物体内部和存在障碍物时的温度。
2.另外一种方法是可以高温条件下通过软件进行测试，是一种测试系统可靠性和稳定性的方法，它可以测试CPU、硬盘、声卡、显卡、内存和网卡等主要硬件的性能。其缺点是：linux系统无法运行，同时只能检测CPU和硬盘的温度，其他元器件不能测试。
上述两种方法都存在严重缺陷，测试精度低，测试范围窄，工作环境要求高，受介质影响大，准确性不足，严重影响测试的结果，造成很多隐患。
发明内容
鉴于现有技术的状况及存在的不足，本发明通过了一种工业计算机整机内部温度测试方法，本方法采用打点温度计，热电偶线，电源变频稳压器，显示器，恒温恒湿箱，USB负载和串口负载等装置，同步模拟客户现场工控机运行状态，检测工控机内部电子元器件存在的问题及其隐患，以提高测试准确度。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种工业计算机整机内部温度测试方法，包括热电偶线、工控机、显示器、电源变频稳压器、恒温恒湿箱、打点温度计、负载水泥电阻，工控机与显示器连接，其特征在于，步骤如下：
步骤一，将两根热电偶线一端的线头端通过焊接机焊接在一起构成一对带接点的热电偶线备用，将数对带接点的热电偶线另一端的两根热电偶线分别与打点温度计连接在一起，每对带接点的热电偶线接点端与打点温度计之间的两根热电偶线不能接触在一起，需要水平间隔设置，两根热电偶线的间隔距离为0.1-0.2cm；
将数对带接点的热电偶线接点分别和工控机内部的CPU、内存、FET、电感、电容、电源的元器件表面中心处粘接在一起, 粘接过程为：先涂478瞬干胶，再喷7452冷凝胶，使478瞬干胶迅速凝结并粘接在接点与各元器件之间，用手轻轻拔热电偶线，检查是否和元器件连接完好，再观测打点温度计显示界面，正常情况显示为室温的温度值，不会跳动，若出现跳动，拆除之后重新按步骤1进行再次操作接点的粘贴；
将被检测的工控机的CPU、内存、FET、电感、电容、电源分别标注一个元器件位号，将对应粘贴在CPU、内存、FET、电感、电容、电源上的带接点的热电偶线也分别标注一个热电偶线位号；
步骤二，将工控机放在恒温恒湿箱内，然后通过恒温恒湿箱控制面板调整温度和湿度，调整温度为70℃，湿度为100%，启动恒温恒湿箱运行，无异常关闭设备；
步骤三，将电源变频稳压器和工控机的电源线相连接，通过电源变频稳压器控制输入电压电流及功率的大小，启动电源频率稳压器，先输入高电压264V，再输入低电压90V，查看工控机是否正常工作，如正常工作进入下一步，电源变频稳压器输入界面设定低电压90V，频率60HZ的条件运行，工控机正常通电，启动系统，无异常关闭设备；
步骤四，将工控机的显示接口HDMI、DVI和VGA分别与显示器对应的接口连接，然后切换接口HDMI、DVI和VGA的界面，查看显示器界面是否显示为系统的 Windows正常界面，画面的条件是分辨率为1920*1080，亮度和对比度为100，声音音量为100；
步骤五，将工控机数个串口端口和数个USB接口分别外接一个负载水泥电阻，通过手摸观测负载水泥电阻是否有温度变化来判定是否工作，若负载水泥电阻有温度变化为正常工作，若负载水泥电阻没有温度变化为异常，重新连接负载水泥电阻，无异常关闭工控机；
步骤六，连接完成开始实验：
6-1步.将电源变频稳压器设定90V电压，60HZ频率的条件下输入电源；
6-2步.恒温恒湿箱设定温度70℃，湿度100%的条件下启动；
6-3步.启动工控机，显示器切换HDMI画面，亮度和对比度调整到100，声音音量调整到100；
6-4步.确保工控机数个串口端口和数个USB接口分别外接一个负载水泥电阻正常工作；
6-5步.工控机持续工作2个小时后，读取打点温度计显示画面测试的表面温度Tc值并记录；
6-6步.将读取表面温度Tc值以及对应于CPU、内存、FET、电感、电容、电源的元器件位号的热电偶线位号分别一一对应的进行记录，并添加到办公电脑上生成测试报告；
6-7步.在6-1步和6-2步条件不变条件下，变更条件6-3步，即将显示器切换DVI画面，亮度和对比度100，声音音量100的条件下显示，然后重复6-4步到6-6步的操作；
6-8步.再次进行在6-1步和6-2步条件不变条件下，变更条件6-3步，即将显示器切换VGA画面，亮度和对比度100，声音音量100的条件下显示，然后重复6-4步到6-6步的操作；
6-9步.低电压90V条件下，生成温度测试报告；
6-10步.然后再将电源变频稳压器设定264V电压，50HZ频率的条件下输入电源，
然后按顺序进行6-2步到6-8步的操作，至此高电压264V条件下，生成温度测试报告；
6-11步.最后，在办公电脑上面会生成的低电压90V条件下和高电压264V条件下，各组测试数据代入下步骤公式；
步骤七，实验室环境温度设定为25℃，没有特别声明的判定基准，按照结点温度规格85℃为判定基准，按照下面计算结温温度公式进行是否合格判定；
Tj=Tc+Ψjt x Pd
Tj: 为Temperature Junction结点温度
Tc: 为Temperature Case表面温度
Ψjt:为半导体的结温和封装顶部温度之间的特征参数℃/W
Pd: 动作功耗(W)；
步骤八，当CPU、内存、FET、电感、电容、电源的测试结点温度Tj值小于或者等于结点温度规格85℃时，判定为合格；
反之，当CPU、内存、FET、电感、电容、电源的测试结点温度Tj值大于结点温度规格85℃时，判定为不合格。
本发明的有益效果是：热电偶线由两种不同的金属丝组成，外有保护套管，热电偶线一端为结点，直接与被测对象接触，不受中间介质的影响，另一端与打点温度计之间的两根热电偶线不能接触在一起，需要水平间隔设置，避免了相互的干扰，不受相互介质的影响，提高了测试精度。
本方法采用热电偶线作为传感器进行温度测试，接口负载实现最大负载，电压电流频率和温度都可以根据客户条件变更，能够完成工控机内部所有需要监测的电子元器件检测。
本方法同步模拟客户现场工控机运行状态，检测工控机内部电子元器件存在的问题及其隐患，保证了工控机整机出荷的质量。
测量范围广，能够满足工控机常用工作环境-40~+70℃的测量。
附图说明
图1为本发明的系统连接示意图。
实施方式
实施例1：
1-1步.将热电偶线一端接点1-1和CPU表面中心连接，另一端与打点温度计5连接；
1-2步.将电源变频稳压器3设定90V电压，60HZ频率的条件下输入电源；
1-3步.恒温恒湿箱4设定温度70℃，湿度100%的条件下启动仪器；
1-4步.显示器2-1切换HDMI画面，亮度和对比度100，声音音量100的条件下显示；1-5.工控机2所有的外接USB接口和串口端口都外接上一个负载水泥电阻6；
1-6步.工控机2持续工作2个小时后，读取打点温度计5显示画面测试的表面温度Tc值并记录；
1-7步.读取表面温度Tc值以及对应于CPU元器件位号的热电偶线位号并分别一一对应的进行记录，并添加到办公电脑上生成测试报告；
测试到打点温度计5显示界面CPU表面温度(Tc) = 80℃，部品规格书中消耗电力(Pd) = 3W，热阻系数（Rthjc）= 3℃/W，结点温度（Tj）规格为150℃，测试CPU是否满足测试要求；
由上述数据可知：测试CPU表面温度为80℃，电力(Pd) = 3W，热阻系数（Rthjc）= 3℃/W，故根据公式：
Figure SMS_1
测试结果为，90V电压条件下，在温度70℃、湿度100%条件下及HDMI画面下，CPU测试结点温度为89℃，大于管理基准温度85℃，故判定CPU温度不满足设计要求，判定不合格。
实施例2：
2-1步.将热电偶线一端接点1-1和FET表面中心连接，另一端与打点温度计5连接；
2-2步.将电源变频稳压器3设定264V电压，50HZ频率的条件下输入电源；
2-3步.恒温恒湿箱4设定温度70℃，湿度100%的条件下启动仪器；
2-4步.显示器2-1切换HDMI画面，亮度和对比度100，声音音量100的条件下显示；
2-5步.工控机2所有的外接USB和串口端口都外接上一个负载水泥电阻6；
2-6步.工控机2持续工作2个小时后，读取打点温度计5显示画面测试的表面温度Tc值并记录。
2-7步.将读取表面温度Tc值以及对应于FET元器件位号的热电偶线位号分别一一对应的进行记录，并添加到办公电脑上生成测试报告；
测试到打点温度计5显示界面FET表面温度(Tc) = 70℃，部品规格书中消耗电力(Pd) = 2W，热阻系数（Rthjc）=2℃/W，结点温度（Tj）规格为150℃，测试FET是否满足测试要求。
由上述数据可知：测试表面温度为70℃，电力(Pd) = 2W，热阻系数（Rthjc）= 2℃/W，故根据公式：
Figure SMS_2
测试结果为，264V电压条件下，在温度70℃、湿度100%条件下及HDMI画面下，FET测试结点温度为74℃，低于管理基准温度85℃，故判定FET温度满足设计要求，判定合格。

Claims (1)

1.一种工业计算机整机内部温度测试方法，包括热电偶线(1)、工控机(2)、显示器(2-1)、电源变频稳压器(3)、恒温恒湿箱(4)、打点温度计(5)、负载水泥电阻(6)，工控机(2)与显示器(2-1)连接，其特征在于，步骤如下：
步骤一，将两根热电偶线一端的线头端通过焊接机焊接在一起构成一对带接点(1-1)的热电偶线(1)备用，将数对带接点(1-1)的热电偶线(1)另一端的两根热电偶线(1)分别与打点温度计(5)连接在一起，每对带接点的热电偶线(1)接点(1-1)端与打点温度计(5)之间的两根热电偶线(1)不能接触在一起，需要水平间隔设置，两根热电偶线(1)的间隔距离为0.1-0.2cm；
将数对带接点(1-1)的热电偶线(1)接点(1-1)分别和工控机(2)内部的CPU、内存、FET、电感、电容、电源的元器件表面中心处粘接在一起，粘接过程为：先涂478瞬干胶，再喷7452冷凝胶，使478瞬干胶迅速凝结并粘接在接点(1-1)与各元器件之间，用手轻轻拔热电偶线(1)，检查是否和元器件连接完好，再观测打点温度计(5)显示界面，正常情况显示为室温的温度值，不会跳动，若出现跳动，拆除之后重新按步骤1进行再次操作接点(1-1)的粘贴；
将被检测的工控机(2)的CPU、内存、FET、电感、电容、电源分别标注一个元器件位号，将对应粘贴在CPU、内存、FET、电感、电容、电源上的带接点(1-1)的热电偶线(1)也分别标注一个热电偶线位号；
步骤二，将工控机(2)放在恒温恒湿箱(4)内，然后通过恒温恒湿箱(4)控制面板调整温度和湿度，调整温度为70℃，湿度为100％，启动恒温恒湿箱(4)运行，无异常关闭设备；
步骤三，将电源变频稳压器(3)和工控机(2)的电源线相连接，通过电源变频稳压器(3)控制输入电压电流及功率的大小，启动电源频率稳压器，先输入高电压264V，再输入低电压90V，查看工控机(2)是否正常工作，如正常工作进入下一步，电源变频稳压器(3)输入界面设定低电压90V，频率60HZ的条件运行，工控机(2)正常通电，启动系统，无异常关闭设备；
步骤四，将工控机(2)的显示接口HDMI、DVI和VGA分别与显示器(2-1)对应的接口连接，然后切换接口HDMI、DVI和VGA的界面，查看显示器(2-1)界面是否显示为系统的Windows正常界面，画面的条件是分辨率为1920*1080，亮度和对比度为100，声音音量为100；
步骤五，将工控机(2)数个串口端口和数个USB接口分别外接一个负载水泥电阻(6)，通过手摸观测负载水泥电阻(6)是否有温度变化来判定是否工作，若负载水泥电阻(6)有温度变化为正常工作，若负载水泥电阻(6)没有温度变化为异常，重新连接负载水泥电阻(6)，无异常关闭工控机(2)；
步骤六，连接完成开始实验：
6-1步.将电源变频稳压器(3)设定90V电压，60HZ频率的条件下输入电源；
6-2步.恒温恒湿箱(4)设定温度70℃，湿度100％的条件下启动；
6-3步.启动工控机(2)，显示器(2-1)切换HDMI画面，亮度和对比度调整到100，声音音量调整到100；
6-4步.确保工控机(2)数个串口端口和数个USB接口分别外接一个负载水泥电阻(6)正常工作；
6-5步.工控机(2)持续工作2个小时后，读取打点温度计(5)显示画面测试的表面温度Tc值并记录；
6-6步.将读取表面温度Tc值以及对应于CPU、内存、FET、电感、电容、电源的元器件位号的热电偶线位号分别一一对应的进行记录，并添加到办公电脑上生成测试报告；
6-7步.在6-1步和6-2步条件不变条件下，变更条件6-3步，即将显示器(2-1)切换DVI画面，亮度和对比度100，声音音量100的条件下显示，然后重复6-4步到6-6步的操作；
6-8步.再次进行在6-1步和6-2步条件不变条件下，变更条件6-3步，即将显示器(2-1)切换VGA画面，亮度和对比度100，声音音量100的条件下显示，然后重复6-4步到6-6步的操作；
6-9步.低电压90V条件下，生成温度测试报告；
6-10步.然后再将电源变频稳压器(3)设定264V电压，50HZ频率的条件下输入电源，
然后按顺序进行6-2步到6-8步的操作，至此高电压264V条件下，生成温度测试报告；
6-11步.最后，在办公电脑上面会生成的低电压90V条件下和高电压264V条件下，各组测试数据代入下步骤公式；
步骤七，实验室环境温度设定为25℃，没有特别声明的判定基准，按照结点温度规格85℃为判定基准，按照下面计算结温温度公式进行是否合格判定；
Tj＝Tc+Ψjt x Pd
Tj:为Temperature Junction结点温度
Tc:为Temperature Case表面温度
Ψjt:为半导体的结温和封装顶部温度之间的特征参数℃/W
Pd:动作功耗W；
步骤八，当CPU、内存、FET、电感、电容、电源的测试结点温度Tj值小于或者等于结点温度规格85℃时，判定为合格；
反之，当CPU、内存、FET、电感、电容、电源的测试结点温度Tj值大于结点温度规格85℃时，判定为不合格。
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