CN111413546A - 一种电连接器的接触电阻分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种电连接器的接触电阻分析方法，对电连接器建模，构建电连接器的等效机械模型，计算电连接器阳接触件水平方向作用力F，判断水平方向作用力F是否大于等于预设阈值Fs，并在水平方向作用力F大于等于预设阈值Fs时，检测电连接器的接触电阻。本发明能够有效地提高电连接器接触电阻的检测准确度。

Description

一种电连接器的接触电阻分析方法

技术领域

本发明涉及对电连接器的性能分析，特别是涉及一种电连接器的接触电阻分析方法。

背景技术

随着现代电子技术的迅猛发展，对互连器件质量和可靠性要求越来越高，不论是高频电连接器，还是低频电连接器，接触电阻都是保证电连接器能正常可靠地工作的最基本的电气参数之一。通常在电连接器产品技术条件的质量一致性检验项目中都列有明确的技术指标要求和分析方法。这个检验项目也是用户判别电连接器质量和可靠性优劣的重要依据。

首先，目前还没有电连接器有效的等效机械模型，其次，由于接触电阻与接触处材料、表面粗糙度、空间环境等很多因素有关，各因素与接触电阻的关系较复杂，这使大部分接触电阻检测模型的精度与可靠性等受到限制，最后，电连接器可能会存在接触不良、不当，无法准确判断接触电阻的检测时机，导致接触电阻波动较大。综上所述，现有技术中接触电阻的计算方式和计算精度不够准确。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种电连接器的接触电阻分析方法，提高了电连接器接触电阻的检测准确度。

所述方法包括：

步骤S1，对电连接器建模，构建电连接器的等效机械模型；

步骤S2，计算电连接器阳接触件水平方向作用力F；

步骤S3，判断水平方向作用力F是否大于等于预设阈值Fs；

步骤S4，计算电连接器的接触电阻；

所述步骤S1具体包括：在电连接器的阳接触件插入电连接器的阴接触件过程中，会产生阳接触件水平方向作用力F、竖直作用力Fz、正向作用力Fn以及切向作用力Ff以及夹角α，其中水平方向作用力F平行于阳接触件插入阴接触件方向，夹角α为切向作用力Ff与水平方向作用力F之间的夹角，竖直作用力Fz与水平方向作用力F垂直，正向作用力Fn与切向作用力Ff垂直；

所述步骤S2包括步骤S21-S24；

步骤S21：计算阴接触件底部产生的挠曲量δ；

令阳接触件底部弧形长度为s1，阴接触件底部弧形长度为s2，当阳接触件的底部完全插入阴接触件后，可以得到

当阳接触件插入长度为r时，可以得到

r＝(s1+s2)(sinα₀-sinα) (2)

即

由公式(1)和(3)可以得到，当插入长度为r时，阴接触件底部产生的挠曲量为

步骤S22：计算电连接器竖直作用力Fz；

所述竖直作用力Fz的大小为：

其中E为阴接触件材料的刚度系数，Ix为抗弯强度系数，L为阴接触件长度。

步骤S23：计算电连接器的正向作用力Fn以及切向作用力Ff；

通过等效机械模型可以得到

Fz+Fncosα＝Ffsinα (6)

根据公式(6)可以求解得到

其中，μ为阳接触件与阴接触件之间的接触系数。

步骤S24：计算电连接器的水平方向作用力F；

通过等效机械模型可以得到

F＝Ffcosα+Fnsinα (9)

将公式(5)-(8)代入公式(9)可以得到

其中，

所述步骤S3包括如下步骤S31-S32；

步骤S31：当水平方向作用力F大于等于预设阈值Fs时，开始计算电连接器的接触电阻；

步骤S32：当水平方向作用力F小于等于预设阈值Fs时，重新计算电连接器阳接触件水平方向作用力F。

所述步骤S4包括步骤S41-S42；

步骤S41：采用A/D芯片对流经电连接器的瞬时电流I(t)和电连接器两端瞬时电压U(t)进行检测，得到第k次检测的电流检测信号I(k)、电压检测信号U(k)；

步骤S42：计算第k次检测对应的接触电阻R(k)；

电流I(t)、电压U(t)的关系为：

其中R(t)、L分别对应于时间t时电连接器的瞬时接触电阻和等效电感，等效电感L可以从电连接器的数据手册获得；

对公式(11)离散化并变换，得到接触电阻

其中，Δt为检测周期。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过计算电连接器阳接触件水平方向作用力F，判断电连接器接触电阻的检测时机，能够克服电连接器接触不良、不当，造成的接触电阻的检测方式和检测精度不够准确的问题，提高了电连接器接触电阻的检测准确度。

(2)本发明建立了电连接器的等效机械模型，有效推导了电连接器阳接触件水平方向作用力F，并且发现能够有效的用于判断电连接器接触电阻的检测时机，提高了接触电阻检测的准确度。

(3)本发明提供了一种检测接触电阻的新方法，通过检测电压、电流能够有效地用于接触电阻检测，方便高效，且准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的接触电阻分析方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的等效机械模型示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明提供的一种电连接器的接触电阻分析方法。

如图1所示，本发明提供了一种电连接器的接触电阻分析方法，所述方法包括：

步骤S1，对电连接器建模，构建电连接器的等效机械模型。

步骤S2，计算电连接器阳接触件水平方向作用力F。在对电连接器实验测试中发现，接触电阻与水平方向作用力F直接相关，通过水平方向作用力F能够准确判断接触电阻计算的时机，而竖直作用力Fz、正向作用力Fn以及切向作用力Ff由于受到外界环境或者电连接器自身状态影响，可能会对接触电阻计算的时机产生影响，因此采用水平方向作用力F判断接触电阻计算的时机。

步骤S3，判断水平方向作用力F是否大于等于预设阈值Fs。

步骤S4，检测电连接器的接触电阻。

进一步地，所述步骤S1包括：

对电连接器建模，构建电连接器的等效机械模型，如附图2所示，在阳接触件插入阴接触件过程中，会产生阳接触件水平方向作用力F、竖直作用力Fz、正向作用力Fn以及切向作用力Ff以及夹角α，其中水平方向作用力F平行于阳接触件插入阴接触件方向，夹角α为切向作用力Ff与水平方向作用力F之间的夹角，竖直作用力Fz与水平方向作用力F垂直，正向作用力Fn与切向作用力Ff垂直。

进一步地，所述步骤S2包括如下步骤S21-S24。

步骤S21：计算阴接触件底部产生的挠曲量δ。

令阳接触件底部弧形长度为s1，阴接触件底部弧形长度为s2，当阳接触件的底部完全插入阴接触件后，可以得到

其中阴接触件底部产生的挠曲量为δ。

当阳接触件插入长度为r时，可以得到

r＝(s1+s2)(sinα₀-sinα) (2)

即

由公式(1)和(3)可以得到，当插入长度为r时，阴接触件底部产生的挠曲量为

步骤S22：计算电连接器竖直作用力Fz。在阳接触件插入阴接触件过程中，阴接触件内部金属会产生电连接器竖直作用力Fz，则其竖直作用力Fz的大小为

其中E为阴接触件材料的刚度系数，Ix为抗弯强度系数，L为阴接触件长度。

步骤S23：计算电连接器的正向作用力Fn以及切向作用力Ff。根据附图2可以得到，

Fz+Fncosα＝Ffsinα (6)

根据公式(6)可以求解得到

其中，μ为阳接触件与阴接触件之间的接触系数。

步骤S24：计算电连接器的水平方向作用力F。根据附图2可以得到，

F＝Ffcosα+Fnsinα (9)

将公式(5)-(8)代入公式(9)可以得到

其中，

进一步地，所述步骤S3包括如下步骤S31-S32。

步骤S31：当水平方向作用力F大于等于预设阈值Fs时，开始计算电连接器的接触电阻；

步骤S32：当水平方向作用力F小于等于预设阈值Fs时，重新计算电连接器阳接触件水平方向作用力F。

进一步地，所述步骤S4包括如下步骤S41-S42。

步骤S41：采用A/D芯片对流经电连接器的瞬时电流I(t)和电连接器两端瞬时电压U(t)进行检测，得到第k次检测的电流检测信号I(k)、电压检测信号U(k)。

步骤S42：计算第k次检测对应的接触电阻R(k)。

电流I(t)、电压U(t)的关系为：

其中R(t)、L分别对应于时间t时电连接器的瞬时接触电阻和等效电感，等效电感L可以从电连接器的数据手册获得。

对公式(11)离散化并变换，得到接触电阻

其中，Δt为检测周期。

进一步地，一种电连接器的接触电阻分析方法还包括步骤S5，具体包括：

步骤S51：依次获取连续四次检测时刻k-3、k-2、k-1、k的接触电阻，按公式(13)进行处理，得到信号f(k)，用于增强检测到的过小的接触电阻，限制检测到的过大的接触电阻。

步骤S22：定义y(1)、y(2)、y(3)分别等于R(1)、R(2)、R(3)，对信号f(k)进行如下处理：

其中，e(k)为信号f(k)与第k-1次检测时刻最优接触电阻y(k-1)的误差值，Δe(k)为e(k)与e(k-1)的差值，α、β为比例系数，Δδ(k)为第k次检测时刻时e(k)的修正量，δ(k)为第k次检测时刻时信号f(k)的修正量。

步骤S23：当R(k)≥f(k)时，则第k次检测时刻最优接触电阻为：

当R(k)＜f(k)时，则第k次检测时刻最优接触电阻为：

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电连接器的接触电阻分析方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1，对电连接器建模，构建电连接器的等效机械模型；

步骤S2，计算电连接器阳接触件水平方向作用力F；

步骤S3，判断水平方向作用力F是否大于等于预设阈值Fs；

步骤S4，检测电连接器的接触电阻；

所述步骤S1具体包括：在电连接器的阳接触件插入电连接器的阴接触件过程中，会产生阳接触件水平方向作用力F、竖直作用力Fz、正向作用力Fn以及切向作用力Ff以及夹角α，其中水平方向作用力F平行于阳接触件插入阴接触件方向，夹角α为切向作用力Ff与水平方向作用力F之间的夹角，竖直作用力Fz与水平方向作用力F垂直，正向作用力Fn与切向作用力Ff垂直；

所述步骤S2包括步骤S21-S24；

步骤S21：计算阴接触件底部产生的挠曲量δ；

令阳接触件底部弧形长度为s1，阴接触件底部弧形长度为s2，当阳接触件的底部完全插入阴接触件后，可以得到

当阳接触件插入长度为r时，可以得到

r＝(s1+s2)(sinα₀-sinα) (2)

即

由公式(1)和(3)可以得到，当插入长度为r时，阴接触件底部产生的挠曲量为

步骤S22：计算电连接器竖直作用力Fz；

所述竖直作用力Fz的大小为：

其中E为阴接触件材料的刚度系数，Ix为抗弯强度系数，L为阴接触件长度；

步骤S23：计算电连接器的正向作用力Fn以及切向作用力Ff；

通过等效机械模型可以得到

Fz+Fncosα＝Ffsinα (6)

根据公式(6)可以求解得到

其中，μ为阳接触件与阴接触件之间的接触系数；

步骤S24：计算电连接器的水平方向作用力F；

通过等效机械模型可以得到

F＝Ffcosα+Fnsinα (9)

将公式(5)-(8)代入公式(9)可以得到

其中，

2.根据权利要求1所述的一种电连接器的接触电阻分析方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤S31-S32；

步骤S31：当水平方向作用力F大于等于预设阈值Fs时，开始计算电连接器的接触电阻；

步骤S32：当水平方向作用力F小于等于预设阈值Fs时，重新计算电连接器阳接触件水平方向作用力F。

3.根据权利要求1所述的一种电连接器的接触电阻分析方法，其特征在于，所述步骤S4包括步骤S41-S42；

步骤S41：采用A/D芯片对流经电连接器的瞬时电流I(t)和电连接器两端瞬时电压U(t)进行检测，得到第k次检测的电流检测信号I(k)、电压检测信号U(k)；

步骤S42：根据电流检测信号I(k)、电压检测信号U(k)，计算第k次检测对应的接触电阻R(k)。

4.根据权利要求3所述的一种电连接器的接触电阻分析方法，其特征在于，所述步骤S42具体为；

瞬时电流I(t)、瞬时电压U(t)的关系为：

其中R(t)、L分别对应于时间t时电连接器的瞬时接触电阻和等效电感，等效电感L可以从电连接器的数据手册获得；

对公式(11)离散化并变换，得到接触电阻

其中，Δt为检测周期。

5.根据权利要求1所述的一种电连接器的接触电阻分析方法，其特征在于，对接触电阻R(k)进行优化处理，得到最优接触电阻，具体为

依次获取连续四次检测时刻k-3、k-2、k-1、k的接触电阻，按公式(13)进行处理，得到信号f(k)；

定义y(1)、y(2)、y(3)分别等于R(1)、R(2)、R(3)，对信号f(k)进行如下处理：

其中，e(k)为信号f(k)与第k-1次检测时刻最优接触电阻y(k-1)的误差值，Δe(k)为e(k)与e(k-1)的差值，α、β为比例系数，Δδ(k)为第k次检测时刻时e(k)的修正量，δ(k)为第k次检测时刻时信号f(k)的修正量；

当R(k)≥f(k)时，则第k次检测时刻最优接触电阻为：

当R(k)＜f(k)时，则第k次检测时刻最优接触电阻为：

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