TWI401435B - Master - slave type detection device and its sensing module of the high - temperature riser - Google Patents

Description

主從式檢測裝置及其感測模組之高溫升流變壓器

本發明係關於一種檢測裝置，尤指主從式檢測裝置，將待測物與檢測主機分離，減少外在環境對待測物的干擾。

電子產品的品質不斷地提升，使得電子產品的使用的時間增加，為了確保電子產品的高穩定度，對於電子產品的檢驗規格更加嚴格。電子產品內許多小零件實際上是工作於高頻高電流、高頻高壓、甚至是高溫的環境下。由本檢測裝置提供高於實際常態的工作條件，使得待測物加速老化以驗證其耐受力或找出潛在缺陷。

由於待測物例如變壓器在崩潰前，會有微量放電的情形發生，因此檢測裝置使待測物於高頻高壓的環境下，測量待測物是否有微量放電的現象，據以得知待測物內部是否有結構弱化的情況。

習知方式是將待測物放入檢測裝置內，再偵測微量放電的現象，然而若輸入頻率小於30MHz，則待測物容易受到檢測裝置之測試電力及諧波干擾，使得檢測結果失真，無法了解待測物內部是否有裂痕、氣泡等問題。

對待測物進行高溫檢測時，需要將待測物放入烤箱內，以模擬高溫環境，但是檢測裝治具有許多精密電路以及顯示螢幕等不耐高溫的模組，在保護其他裝置的情況下，待測物並無法真正進行高溫測試。此外，檢測裝置不 可能緊貼於烤箱的預留孔，需要相隔至少30公分的距離，在高頻大電流的條件下，即使是30公分的非阻抗匹配線材，傳輸過程中也會造成極大的損失或誤差。

傳統測試裝置中用以升壓的變壓器，多以漆包線纏繞成線圈，然而漆包線承受溫度約為135℃，不適合應用於高溫測試裝置上，而另一種習知平面變壓器，如第一圖所示，其為習知平面變壓器9佈線示意圖。尤其習知平面變壓器9是用多層印刷電路板的銅箔取代繞線，然而為了滿足需要的圈數需累積眾多層數，而層數與印刷電路板的成本關係是以接近指數增加，成本過高無法被大量生產。

又過去採取圓圈半徑逐漸增加的佈線方式，圖中第二圈金屬繞線92順勢環繞於第一圈金屬繞線91的外圍，勢必會產生一迴避面積L，造成印刷電路板的浪費。

此外，習知平面變壓器9作法是每一層變壓器基板皆需要開設複數個貫孔93，每一層金屬繞線分別電性連結其中一貫孔93，如第一圖所示，第一層的平面變壓器9a之金屬繞線電性連結於貫孔93a，而第二層的平面變壓器9b之金屬繞線電性連結於貫孔93b，使用時要連結至不同貫孔以調整變壓器的圈數。不僅在製造過程中需要多好幾道工序，使用上也相當麻煩。

因此，本發明的主要目的在於提供一種主從式檢測裝置，同時改善上述問題。

習知檢測方式勢必將待測物直接連結於檢測裝置，此測試方式會造成待測物受到檢測裝置的諧波干擾，或是受限於檢測裝置的耐溫能力，無法真正進行高溫測試。

有鑑於此，本發明之目的在提供一種主從式檢測裝置，將待測物與檢測主機分離，避免待測物受到檢測主機的干擾或是限制，達到更精準且更高規格的測試。

本發明之主從式檢測裝置，用於檢測一待測物，包含一檢測主機以及一感測模組，檢測主機與感測模組兩裝置分離，透過一組傳輸線電性連結。

本發明之主從式檢測裝置第一實施例，主要應用於測量待測物於高頻高壓下的耐受力，該檢測主機包含一高頻電源產生器、一處理單元、一顯示裝置以及一輸入裝置。高頻電源產生器產生一高頻電訊，透過傳輸線傳至感測模組內之待測物，若待測物於生產過程中發生結構弱化的現象，則當待測物接受高壓高頻電訊時，會因為其結構弱化的問題而微量的放電，量測裝置測得此微量的放電，便能得知此待測物內部可能有瑕疵。

高壓高頻電訊通過待測物後再通過一高通濾波器，高通濾波器將小於一預設電壓範圍內之電訊濾除，而高於預設電壓範圍之高頻電訊則傳至一量測裝置，量測裝置測量超出預設電壓範圍之高頻電訊電壓，產生一第一檢測結果，第一檢測結果傳至檢測主機之處理單元後，透過一顯示裝置顯示於螢幕上。

本發明之主從式檢測裝置第二實施例，係將待測物放 入感測模組內，再將感測模組組合於一高溫產生裝置，例如烤箱或環境試驗裝置，用以測試待測物所能承受的溫度。感測模組組合於高溫產生裝置，將從主機輸送到的高頻電訊，於感測模組內部利用高溫升流變壓器進行升流，再施予待測物，如此可以避免檢測主機與烤箱或環境試驗裝置距離太近，造成檢測主機的損毀，同時可以改善習知高頻高電流通過線材所造成的耗損與失真。

此外，量測裝置設置於感測模組內，直接接收待測物受到高頻電訊的檢測狀態，可以避免檢測狀態通過傳輸線所造成的訊號衰減，影響檢測結果的準確度。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

由於本創作所提供之主從式檢測裝置，可廣泛運用於檢測各種待測物，其組合實施方式更是不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉較佳實施例來加以具體說明。

請參閱第二圖，第二圖係本發明之主從式檢測裝置1架構示意圖，如圖所示，主從式檢測裝置1包含一檢測主機11以及一感測模組12，檢測主機11與感測模組12之間透過一組傳輸線13電性連結，於本實施例中，傳輸線13為一電纜線，符合軍規耐溫耐壓的標準。

請參閱第三圖，第三圖為本發明之主從式檢測裝置1裝置示意圖，如圖所示，檢測主機11內包含一輸入裝置111、 一處理單元112、一高頻電源產生器113以及一顯示裝置114。輸入裝置111與處理單元112電性連結，處理單元112則分別與高頻電源產生器113以及顯示裝置114電性連結。

感測模組12包含一高溫升流變壓器121、一耦合裝置122、至少一治具123、一濾波器124以及一量測裝置125。高溫升流變壓器121分別與高頻電源產生器113以及耦合裝置122電性連結，耦合裝置122分別與治具123及濾波器124電性連結，治具123可容置待測物，濾波器124更與量測裝置125電性連結，量測裝置125則與處理單元112電性連結。

由輸入裝置111輸入一控制指令，高頻電源產生器113依據控制指令產生一高頻電訊S，高頻電訊S透過傳輸線13傳至高溫升流變壓器121，高溫升流變壓器121能夠將高頻電訊S的電壓升高，形成高壓的高頻電源，亦可以將高頻電訊S的電流升高，形成高電流的高頻電源。高頻電訊S被升流或升壓之後傳至耦合裝置122，耦合裝置122用以選擇高壓的高頻電源或是高電流的高頻電源，視待測物種類而定。

假設待測物為變壓器，測試變壓器在高壓的環境下，老化崩潰的情形，因此耦合裝置122選擇將高壓的高頻電源施予待測物。若變壓器在製造過程中出現結構弱化的現象(例如跨槽、氣泡、裂痕、針孔…等)，接收高壓的高頻電源時，會因結構弱化而產生微量放電的情形，高壓的高頻電源通過待測物後傳至濾波器124。濾波器124設有一預設電壓範圍R，小於預設電壓範圍R內之高頻電源皆會被濾除，量測裝置125接收過濾後的高壓高頻電源，並且據以產生第一檢測結果。

由於待測物放電的情形相當地微弱，容易受到外界環境中電磁波的干擾，造成測試人員無法判別其放電情形是待測物產生或是外界電磁波的干擾，因此將待測物遠離高頻電源產生器113，能夠有效降低待測物所受到的影響。

請參閱第四圖，第四圖為本發明之主從式檢測裝置波形示意圖。圖中顯示高頻電訊S自開始產生至通過濾波器之各波形，區間T1是高頻電訊S尚未通過待測物時的波形；區間T2是高頻電訊S通過待測物的波形，由於待測物的微量放電，會使高頻電訊S產生脈衝訊號P；區間T3是高頻電訊S通過濾波器124後的波形，由於濾波器124將預設電壓範圍R內的電訊通通濾除，因此只有電壓超過預設電壓範圍R的脈衝訊號P可以通過。量測裝置125接收到脈衝訊號P時，會產生第一檢測結果。

當有脈衝訊號P產生時，表示此待測物有結構弱化的問題。由於感測模組12與檢測主機11分離，因此高頻電訊S不會受到檢測主機11的諧波干擾，也就是說，本發明之主從式檢測裝置1可以提供一個不受外界裝置干擾的檢測環境，提高檢測待測物的精準度。

請參閱第五圖，第五圖為本發明之主從式檢測裝置應用於一烤箱示意圖。如圖所示，感測模組12組合於高溫產生裝置上，本實施例以烤箱2作為說明。進行高溫測試時，高頻電源產生器113產生高頻電訊S，高溫升流變壓器121升高高頻電訊S的電流，形成高電流的高頻電源，量測裝置125持續地檢測待測物於高溫下，接收到高電流高頻電源時 的狀態，若超過一預設溫度使待測物產生崩潰的情形時，則量測裝置據以產生一第二檢測結果，並將第二檢測結果傳至檢測主機後顯示於顯示裝置上。

若高電流的高頻電源施予電感性待測物，則用以測量電感的飽和度；若高電流的高頻電源施予電容性待測物，則是測量電容在大漣波下的生命週期。由於高頻電訊S是在感測模組12內電流才被提升，因此能夠有效避免習知線材所造成的損失誤差。

請參閱第六圖與第六A圖，第六圖為本發明之主從式檢測裝置之高溫升流變壓器較佳實施例示意圖，第六A圖本發明之高溫升流變壓器之金屬繞線之局部放大示意圖。如圖所示，高溫升流變壓器121包含至少一變壓器基板1211，變壓器基板1211的材質為FR-4印刷電路板(Printed circuit board；PCB)，具有不同耐溫等級，所能夠承受的高溫達到180℃~200℃，遠優於一般漆包線的135℃，若要求更高的操作溫度，還可以選用陶瓷基板。

變壓器基板1211的中央開設一圓洞1212，變壓器基板1211的表面上設有金屬繞線1213，圓洞1212的內壁設有至少一連結套件1214，連結套件1214電性連結於金屬繞線1213。金屬繞線1213之材質係由銅、銅箔、錫、金、銀及鉛錫合金組成的物質群中選擇的一種物質。

金屬繞線1213的第一端12131相鄰於連結套件1214，金屬繞線1213沿著圓洞1212的周圍環繞形成一第一圓圈佈線結構12132，當金屬繞線1213環繞一圈，鄰近第一端 12131時，金屬繞線1213則向外延伸一繞線距離D，再接續沿著第一圓圈佈線結構12132的周圍環繞，形成第二圓圈佈線結構12133，依此類推，形成複數個圓圈佈線結構。複數個圓圈佈線結構完成後，金屬繞線1213的第二端12134則與變壓器基板1211上的一組合孔1215電性連結。變壓器基板1211上設有至少一組合孔1215，用以與其他變壓器基板1211組合固定，或是供電訊輸入輸出使用。

如圖中顯示，金屬繞線1213在靠近第一端12131處向外延伸繞線距離D，再自第一端12131的外側環繞，因此，向外延伸繞線距離D處，形成類似階梯狀的佈線型態，利用此佈線方式所形成的圓圈佈線結構中，同一圈具有相同的半徑，妥善運用變壓器基板1211的所有區域。

第六圖之高溫升流變壓器121實際上是由多層變壓器基板1211疊合而成，其中每一層變壓器基板1211的佈線方式皆如上述，藉由改變金屬繞線1213的寬度增加或減少圓圈佈線結構的數量，進而調整高溫升流變壓器121的圈數。

如圖所示，連結套件1214是用印刷、濺鍍等方式設於圓洞1212內壁，連結套件1214與每一層變壓器基板1211中的金屬繞線1213皆電性連結，連結套件1214用以作為多層變壓器的抽頭點，選取連結套件1214的不同位置，電性連結至具有不同圈數的變壓器基板1211，調整高溫升流變壓器121升壓或降壓的範圍。將連結套件1214設置於圓洞1212內壁，也就是說，不論高溫升流變壓器121具有幾片變壓器基板1211，只需要化學電鍍一次即可，減少在製造工序，方 便量產。

因此，藉由本發明之主從式檢測裝置，利用檢測主機與感測模組分離的作法，因為待測物容置於感測附模組上，因此進行高壓高頻電源檢測時，待測物不會受到檢測主機所產生的電磁波干擾，提高檢測待測物的精準度；且量測裝置設於感測模組內，能夠直接量測到待測物的檢測狀態，避免檢測結果自待測物端傳至量測裝置時產生訊號衰減，造成檢測誤差。

此外，檢測主機可以同時電性連結於多台感測模組，只需要增加感測模組，便可以對更多待測物進行檢測。更進一步，將檢測主機與感測模組分離，在進行高溫測試時，檢測主機遠離高溫產生裝置，一來可以避免檢測主機溫度太高而熱當機，二來在製作主從式檢測裝置時，只需要讓感測模組耐高溫即可，節省檢測裝置的製造成本。

而本發明之主從式檢測裝置上之高溫升流變壓器，不僅可以應用於高溫環境下，連結套件設置於變壓器基板內壁的方式，更減少了製作的工序，而階梯式的佈線方式，能夠有效利用變壓器基板的空間。再者，本高溫升流變壓器的片數可以於一定範圍內任意組合，製造成本更加便宜。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧主從式檢測裝置

11‧‧‧檢測主機

111‧‧‧輸入裝置

112‧‧‧處理單元

113‧‧‧高頻電源產生器

114‧‧‧顯示裝置

12‧‧‧感測模組

121‧‧‧高溫升流變壓器

122‧‧‧耦合裝置

123‧‧‧治具

124‧‧‧濾波器

1211‧‧‧變壓器基板

1212‧‧‧圓洞

1213‧‧‧金屬繞線

12131‧‧‧第一端

12132‧‧‧第一圓圈佈線結構

12133‧‧‧第二圓圈佈線結構

12134‧‧‧第二端

1214、1214a、1214b‧‧‧連結套件

1215‧‧‧組合孔

125‧‧‧量測裝置

13‧‧‧傳輸線

S‧‧‧高頻電訊

R‧‧‧預設電壓範圍

T1、T2、T3‧‧‧區間

P‧‧‧脈衝訊號

2‧‧‧烤箱

D‧‧‧繞線距離

9、9a、9b‧‧‧平面變壓器

91‧‧‧第一圈金屬繞線

92‧‧‧第二圈金屬繞線

93、93a、93b‧‧‧貫孔

L‧‧‧迴避面積

第一圖為習知平面變壓器佈線示意圖；第二圖為本發明之主從式檢測裝置架構示意圖；第三圖為本發明之主從式檢測裝置裝置示意圖；第四圖為本發明之主從式檢測裝置波形示意圖；第五圖為本發明之主從式檢測裝置應用於烤箱示意圖；第六圖為本發明之主從式檢測裝置之高溫升流變壓器示意圖：以及第六A圖為本發明之高溫升流變壓器之金屬繞線之局部放大示意圖。

1‧‧‧主從式檢測裝置

11‧‧‧檢測主機

111‧‧‧輸入裝置

112‧‧‧處理單元

113‧‧‧高頻電源產生器

114‧‧‧顯示裝置

12‧‧‧感測模組

121‧‧‧高溫升流變壓器

122‧‧‧耦合裝置

123‧‧‧治具

124‧‧‧濾波器

125‧‧‧量測裝置

S‧‧‧高頻電訊

Claims (11)

1. 一種主從式檢測裝置，用於檢測一組待測物，係包含：一檢測主機，具有一高頻電源產生器，以產生一高頻電訊；以及一感測模組，係具有一治具，該治具用以容置該待測物，且該感測模組透過一組傳輸線接收該高頻電訊，並將該高頻電訊施予該待測物，該感測模組包含：一高溫升流變壓器，係與該高頻電源產生器電性連結以接收該高頻電訊，用以升高該高頻電訊之電壓或該高頻電訊之電流後施予該待測物；以及一量測裝置，係與該治具電性連結，用以量測該放電電壓值；其中，當該高頻電訊通過該待測物時，若產生一脈衝訊號，且該脈衝訊號之電壓大於一預設電壓範圍時，該感測模組係依據該脈衝訊號產生一第一檢測結果，並透過該組傳輸線將該第一檢測結果傳至該檢測主機。
2. 如申請專利範圍第1項所述之主從式檢測裝置，其中該檢測主機係透過一輸入裝置接收一控制指令，並包含：一處理單元，係與該高頻電源產生器電性連結，並依 據該控制指令使該高頻電源產生器產生該高頻電訊；以及一顯示裝置，係與該處理單元電性連結，用以顯示該第一檢測結果。
3. 如申請專利範圍第1項所述之主從式檢測裝置，其中該感測模組更包含一耦合裝置，耦合於該檢測主機，並自該高頻電訊之高電壓與高電流中擇一施予該待測物；以及一濾波器，係設定該預設電壓範圍，以過濾該高頻電訊，據以產生該第一檢測結果。
4. 一種主從式檢測裝置，用於檢測一待測物，係包含：一檢測主機，具有一高頻電源產生器，以產生一高頻電訊；以及一感測模組，係具有一治具，該治具用以容置該待測物，該感測模組係設置於該檢測主機之外，且透過一組傳輸線與該檢測主機電性連結，該感測模組係組合於一高溫產生裝置上，該感測模組包含：一高溫升流變壓器，係與該高頻電源產生器電性連結以接收該高頻電訊，用以升高該高頻電訊 之電流而產生一高電流高頻電源後施予該待測物；以及一量測裝置，係與該治具電性連結，用以檢測該待測物於高溫接收到該高電流高頻電源時的狀態，是否能承受一預設溫度，並據以產生一第二檢測結果；其中，該量測裝置產生該第二檢測結果時，並自該傳輸線將該第二檢測結果傳至該檢測主機。
5. 如申請專利範圍第4項所述之主從式檢測裝置，其中該檢測主機更包含一顯示裝置，以顯示該第二檢測結果。
6. 一種感測模組之高溫升流變壓器，係應用於一主從式檢測裝置，該高溫升流變壓器包含：至少一變壓器基板，其中央開設一圓洞，該變壓器基板更包含：一金屬繞線，係設置於該變壓器基板之表面；以及至少一連結套件，係設於該圓洞之內壁，並電性連結於該金屬繞線。
7. 如申請專利範圍第6項所述之高溫升流變壓器，其中該變壓器基板係為一印刷電路板(Printed circuit board；PCB)。
8. 如申請專利範圍第6項所述之高溫升流變壓器，其中該金屬繞線之材質係由銅、錫、金、銀及鉛錫合金組成的物質群中選擇的一種物質。
9. 如申請專利範圍第6項所述之高溫升流變壓器，其中該金屬繞線之第一端相鄰於一第一連結套件，該金屬繞線係自該圓洞之周圍環繞成一第一圓圈佈線結構，於接近該第一端時向該圓洞外延伸一繞線距離，沿著該第一圓圈佈線結構之外緣再次佈線環繞形成一第二圓圈佈線結構，該金屬繞線係接續該第二圓圈佈線結構之周圍形成複數個圓圈佈線結構；其中，該等圓圈佈線結構皆延伸有該繞線距離，該等繞線距離之構造係相近於階梯形式。
10. 如申請專利範圍第6項所述之高溫升流變壓器，其中該變壓器基板遠離該圓洞處設有至少一組合孔。
11. 如申請專利範圍第10項所述之高溫升流變壓器，其中該等組合孔中之一者係與該金屬繞線之一第二端接觸。