CN204630983U - 一种基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，包括电路板块固定机构和信号检测模块，电路板块固定机构包括中空的外壳体，外壳体内自上而下设置有拉杆和支架，支架的两端伸出外壳体外，在外壳体外，外壳体和支架通过前紧固盖和后紧固盖固定，拉杆和支架通过两块定位板固定于外壳体内，支架上设置有调节杆，信号检测模块包括检测仪，检测仪设置于电路板块上，检测仪依次连接有外设总线、信号采集卡和主控计算机。本装置在电子装备维修及故障检测过程中使用该装置后，有效跟踪电路板中的数据跳变，采集到含缺陷信号，准确定位缺陷点。该实用新型用于各型电路板内部结构缺陷信息采集及电子装备的故障诊断与维护。

Description

一种基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置

技术领域

本实用新型属于信号处理技术领域，具体涉及一种基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置。

背景技术

电路板的超期服役、强频散效应及工艺材料的复杂性，会加快其内部结构缺陷的劣化速度，诱发短路、开路或电弧放电等突发性故障，而在工程实践中，电路板的故障征兆信息已先期反映在其内部单元结构上，因此设计科学的电路板内部结构缺陷检测装置，有助于突破电路板早期故障预测难且易出现漏检、误诊断的技术瓶颈。国内外近年来有关材料缺陷检测技术主要有射线检测法、渗透检测法、磁粉检测法、激光全息检测法、声波检测法、涡流检测法，考虑电路板内部缺陷检测信号微弱且具有多样性、非平稳、需降噪的特点，上述检测方法在电路板结构缺陷检测方面还需要解决下列技术瓶颈：①缺陷特征信号幅值较小，信噪比不高，易被噪声信号所淹没。②灵敏度较低，难以适应较深层次的缺陷检测。③检测盲区的存在大大增加了漏检几率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，解决了现有技术中电路板工作过程中存在的安全隐患的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于电磁感应的电路板内部结构 缺陷信号处理装置，包括用于固定电路板块的电路板块固定机构和信号检测模块，电路板块固定机构包括中空的外壳体，外壳体内自上而下设置有拉杆和支架，支架的两端伸出外壳体外，在外壳体外，外壳体和支架通过前紧固盖和后紧固盖固定，拉杆和支架通过第一定位板和第二固定板固定于外壳体内，支架上设置有调节杆，电路板块设置于支架上，信号检测模块包括检测仪，检测仪设置于电路板块上，检测仪通过导线依次连接有外设总线、信号采集卡和主控计算机。

本实用新型的特点还在于，

外壳体的下端设置有第一鞍座和第二鞍座。

外壳体与第一鞍座和第二鞍座通过焊接连接。

检测仪包括接口模块，接口模块分别通过导线连接有发射模块和接收模块；发射模块和接收模块之间连接有稳压器；稳压器通过导线连接有电磁感应探头，电磁感应探头置于电路板块上。

接收模块包括依次相连的前置放大器和滤波器，前置放大器与稳压器相连接；滤波器与接口模块相连接。

发射模块包括相互连接的脉冲驱动电路和功率放大电路，脉冲驱动电路与接口模块相连接；功率放大电路通过导线与稳压器相连接。

外设总线为PCI总线。

滤波器采用高通滤波放大电路。

电磁感应探头包括若干个传感器。

本实用新型的有益效果是：本装置利用电磁感应原理设计电路板内部结构缺陷信号采集装置，用电磁感应传感器检测电路板内部结构缺陷，电磁耦合作用下形成的电涡流强度和分布必然会引起电磁感应传感器电压或阻抗 的变化，本装置主要采集电路板内部结构诸如绝缘层磨损、腐蚀、空蚀等缺陷引起的信号变化信息，充分避免这些隐患导致电路板诱发短路、开路或电弧放电等突发性故障，而迫使装备停机维修，减少了电路板工作过程中的安全隐患，对准确评估设备整体可靠性水平，确保设备安全运行具有积极的理论意义和应用价值。综上所述，在电子装备维修及故障检测过程中使用该装置后，可达到有效跟踪电路板中的数据跳变，采集到含缺陷信号，准确定位缺陷点的目的。该实用新型可用于各型电路板内部结构缺陷信号处理及电子装备的故障诊断与维护。

附图说明

图1是本实用新型电路板内部结构缺陷信号处理装置示意图；

图2是本实用新型检测仪内部结构示意图；

图3是本实用新型检测仪正面外观示意图；

图4是本实用新型检测仪背面接口示意图；

图5是本实用新型电磁感应传感器检测触点示意图。

图中，1.调节杆，2.前紧固盖，3.支架，4.外壳体，5.拉杆，6.后紧固盖，7.第一鞍座，8.第一定位板，9.第二鞍座，10.第二定位板，11.检测仪，12.外设总线，13.信号采集卡，14.主控计算机，15.电磁感应探头，16.稳压器，17.接收模块，18.接口模块，19.发射模块，20.前置放大器，21.滤波器，22.脉冲驱动电路，23.功率放大电路，24.电路板块，25.显示器，26.存储按键，27.传输按键，28.检测按键，29.清零按键，30.自检/工作开关，31.电源开关，32.电磁感应探头插座，33.27V电源插座，34.信号传输插座，35.电路板块固定机构，36.信号检测模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供一种基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，如图1所示，包括用于固定电路板块的电路板块固定机构35和信号检测模块36，电路板块固定机构35包括外壳体4，外壳体4内自上而下设置有拉杆5和支架3，支架3的两端伸出外壳体4外，在外壳体4外，外壳体4和支架3通过前紧固盖2和后紧固盖6固定，拉杆5和支架3通过两块定位板8固定于外壳体4内，支架3上设置有调节杆1。在使用时，将待检测的电路板块放置于支架3上，两端用定位板8固定，电路板块设置于支架3上；信号检测模块36包括检测仪11，检测仪11置于被测电路板块上，检测仪11通过导线依次连接有外设总线12、信号采集卡13和主控计算机14。

外壳体4的下端设置有第一鞍座7和第二鞍座9。

外壳体4与第一鞍座7和第二鞍座9通过焊接连接，其它部分用螺栓连接。对于不同大小的电路板块，通过调节第一定位板8、第二定位板10与拉杆5和支架3之间的螺栓进行重新定位，当定位完成后，用调节杆1将支架3固定。

如图2所示，检测仪11包括接口模块18，接口模块18分别通过导线连接有发射模块19和接收模块17；发射模块19和接收模块17之间连接有稳压器16；稳压器16通过导线连接有电磁感应探头15，电磁感应探头15置于电路板块上。电磁感应探头15包括多个传感器a1、传感器a2、传感器a3，...，传感器an。

接收模块17包括依次相连的前置放大器20和滤波器21，前置放大器20与稳压器16相连接；滤波器21通过接口模块18与外设总线12相连接。

发射模块19包括相连接的脉冲驱动电路22和功率放大电路23，脉冲驱 动电路22通过接口模块与电源相连接；功率放大电路23通过导线与稳压器13相连接，发射模块的脉冲串作为控制开关，经稳压器13阻抗匹配后输入到电磁感应探头15中。

前置放大器20的主要设计指标有增益、带宽、输入输出阻抗、稳定性和其噪声特性。在选用实用的低噪声前置放大器时，应综合考虑各项指标的要求做出合理的选择。

可以根据LabVIEW中提供的滤波器21，设置合理参数进行信号滤波，本装置选择带通滤波方式。

如图3所示，检测仪正面外观由操作键存储按键26、传输按键27、检测按健28、清零按键29和显示器25组成，连接关系采用常规的连接。

如图4所示，检测仪接口模块18由自检/工作开关30、电源开关31、电磁感应探头插座32、27V电源插座33和信号传输插座34组成。检测仪11为电磁感应探头15供电，连接关系采用常规的连接。

主控计算机14主要包括：a.cpu芯片/内存/PCI插槽/液晶显示器/图形加速卡/高速硬盘；b.84键、2键触控板键盘；c.硬盘数据保护卡；d.接口电路；e.外置光驱、打印机接口；f.多功能、组合电缆插座；g.电缆；h.机箱、电源、扬声器。建议采用铝质机箱，扬声器集成在机箱内，键盘和鼠标集成在操作面板上。采用屏幕上翻结构，以便调整测试人员对屏幕的视角。硬盘数据保护卡用于在硬盘数据损坏时恢复数据。机箱中不安装光驱和软驱，但是预留光驱接口，以便于系统维护。考虑到用户的打印需要，预留打印机接口。

在本装置工作过程中，根据电磁感应原理，电路板对激励信号的感应涡流将阻碍原交变磁场的变化，从而引起电磁感应检测线圈电压和阻抗的变 化，判断电路板内部结构缺陷与否的方法是根据电磁感应耦合效果的变化来判断的，也就是根据检测线圈电压和阻抗的变化来判断的，因此缺陷点信号参数与检测线圈电压和阻抗有直接的关系。用基于电磁感应的检测装置来采集电路板内部结构缺陷信号，用检测线圈电压和阻抗来监视数据的变化，通过对检测数据的分析，当数据变化出现大幅度跳变时，即反映了缺陷点信号参数与检测线圈电压和阻抗的关系特性。

本装置的信号采集过程如下，电源打开后，各控制电路工作，测试仪采集相关电路输出参数，如信号正常，系统发出控制指令，经过隔离变换后输入至被测产品，启动发射模块工作，完成整个激励电磁波发射过程，同时反馈信号经接收模块预处理、采样保持转换后，通过外设总线上传给信号采集卡，存储于主控计算机的MIS系统数据库，测试结果同时可在显示面板上显示。

如图5所示 ，为了方便电路板内部结构缺陷检测的顺利进行，电磁感应探头至少应有两组传感器，即检测触点至少两个以上，当缺陷点位于检测触点中间时，方便采集数据跳变用于外理与分析。如将两个相同的电磁感应检测线圈安装于电路板的触点上，尽量保证两个检测线圈分布在左右两边。用电路板内部结构缺陷检测装置对含缺陷信号进行带通滤波、功率放大、波形分析和数据采集。

首先，调整电磁感应探头15所需的激励电流频率等技术性参数：

第二，发射模块19的激励源在被测电路板块24中形成交变磁场，使得交变磁场在被测电路板24内部产生电涡流；

第三，基于被测电路板24的固有电磁感应效应，电涡流将激发与交变磁场相反的感应磁场，基于滤波器21对实际检测信号进行降噪，由于上述 滤波模块21采用了低噪声的高通滤波放大电路，因此，感应磁场引起的反馈信号具有较高的信噪比；

第四，针对不同频率电路板的信号形状及特征，重点跟踪检测信号中的数据跳变，从信号采集卡13中读取数据，存储于主控计算机14的MIS数据库中，完成含缺陷信息信号的采集，直到收到停止数据采集命令为止。

本装置中信号采集是在采样设置正确完成的基础上才能顺利进行，通过设置采样率、采样方式及信号范围，相关的采样参数就会输入采集模块程序中，帮助信号采集的完成。

本装置基于电磁感应设计电路板内部结构缺陷检测装置，当电路板内部出现缺陷时，电磁耦合作用下形成的电涡流强度和分布必然会引起感应探头电压或阻抗的变化，考虑这种变化情况又与电路板的种类(电导率、磁导率)、形状以及材质均匀度等因素有关，同时还与感应探头与电路板之间的相对距离和感应探头本身的特性有关，若固定后两者不变，则感应探头电磁特性(等效阻抗、等效电感和品质因素)的变化就反应了电子装备性质的变化。本装置为电路板内部缺陷信号处理提供了新的技术手段，满足了电子装备安全运行和维护保障需要。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。

Claims (9)

1.一种基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，其特征在于，包括用于固定电路板块(24)的电路板块固定机构(35)和信号检测模块(36)，所述电路板块固定机构(35)包括中空的外壳体(4)，所述外壳体(4)内自上而下设置有拉杆(5)和支架(3)，所述支架(3)的两端伸出外壳体(4)外，在外壳体(4)外，所述外壳体(4)和支架(3)通过前紧固盖(2)和后紧固盖(6)固定，所述拉杆(5)和支架(3)通过两块定位板(8、10)固定于外壳体(4)内，所述支架(3)上设置有调节杆(1)，所述电路板块(24)设置于支架(3)上，所述信号检测模块(36)包括检测仪(11)，所述检测仪(11)设置于电路板块(24)上，所述检测仪(11)通过导线依次连接有外设总线(12)、信号采集卡(13)和主控计算机(14)。

2.根据权利要求1所述的基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，其特征在于，所述的外壳体(4)的下端设置有第一鞍座(7)和第二鞍座(9)。

3.根据权利要求2所述的基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，其特征在于，所述外壳体(4)与第一鞍座(7)和第二鞍座(9)通过焊接连接。

4.根据权利要求1所述的基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，其特征在于，所述检测仪(11)包括接口模块(18)，所述接口模块(18)分别通过导线连接有发射模块(19)和接收模块(17)；所述发射模块(19)和接收模块(17)之间连接有稳压器(16)；所述稳压器(16)通过导线连接有电磁感应探头(15)，所述电磁感应探头(15)置于电路板块上。

5.根据权利要求4所述的基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，其特征在于，所述接收模块(17)包括依次相连的前置放大器(20)和滤波器(21)，所述前置放大器(20)与稳压器(16)相连接；所述滤波器(21)与接口模块(18)相连接。

6.根据权利要求4所述的基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，其特征在于，所述发射模块(19)包括相互连接的脉冲驱动电路(22)和功率放大电路(23)，所述脉冲驱动电路(22)与接口模块(18)相连接；所述功率放大电路(23)通过导线与稳压器(16)相连接。

7.根据权利要求1所述的基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，其特征在于，所述外设总线(12)为PCI总线。

8.根据权利要求5所述的基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，其特征在于，所述滤波器(21)采用高通滤波放大电路。

9.根据权利要求4所述的基于电磁感应的电路板内部结构缺陷信号处理装置，其特征在于，所述电磁感应探头(15)包括若干个传感器。