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一．什么是線圈元件的脈沖測試

 1．線圈脈沖測試原理

預(yù)先對儲能電容C1充電，充電電壓為儀器設(shè)定得Z大電壓，以一極短暫的時(shí)間將開關(guān)SW1合上，在SW1合上器件，由于C1≥C2，C1快速對C2充電，經(jīng)過一段時(shí)間后SW1斷開。
同時(shí)，該激勵(lì)脈沖同時(shí)加于一被測線圈Lx，C2、Rp、Lx將呈現(xiàn)一自由衰減震蕩，該衰減震蕩呈指數(shù)下降趨勢并調(diào)制以正弦信號。根據(jù)其與諧振電容C2
的衰減振蕩情況來了解線圈內(nèi)部狀態(tài)來判斷該繞線
元件品質(zhì)情況： 包含線圈自身的絕緣，繞線電感量，        圖1.  脈沖測試方案簡述
及并聯(lián)電容量等狀態(tài)。               上圖中：         C1：儲能電容
C2：諧振容量
Cp：線圈兩端等效并聯(lián)電容
R： 能量消耗等效并聯(lián)電阻
Lx：線圈等效電感
 
線圈類產(chǎn)品（如變壓器、電機(jī)等）由于繞線材料、磁性材料、骨架、加工工藝等因素的影響會(huì)產(chǎn)生線圈層間、匝間及引腳間等絕緣性能的降低。
線圈的脈沖測試可在不損壞被測件的條件下測試其電氣性能。這種測試方法能在短暫的瞬間判別線圈的品質(zhì)。測量時(shí)將與標(biāo)準(zhǔn)線圈測量時(shí)同樣的脈沖通過電容器放電施加于被測線圈，由于線圈電感量、雜散電容和Q值的存在，將響應(yīng)一個(gè)對應(yīng)于該放電脈沖的電壓衰減波形，比較該衰減波形的某些特征，可以檢測線圈匝間和層間短路及圈             圖2  線圈的衰減震蕩曲線
數(shù)和磁性材料的差異, 如果施加一個(gè)高電壓
脈沖，根據(jù)出現(xiàn)的電暈或?qū)娱g放電來判斷絕
緣不良。
 

   2．脈沖測試方案簡述

一般地，線圈脈沖測試有兩種測試方案，即模擬式和數(shù)字式兩種。
同惠提供模擬式型匝間絕緣測試儀和數(shù)字式UC5815系列脈沖式線圈測試儀。
 
模擬式線圈脈沖測試儀。
' 該儀器的脈沖測試是一種傳統(tǒng)測試方法，儀器提供兩個(gè)高壓脈沖輸出口H1和H2，將被測線圈與標(biāo)準(zhǔn)線圈同時(shí)測試，在CRT上觀察被測線圈的衰減諧振波形與標(biāo)準(zhǔn)線圈波形的差異來判斷被測線圈質(zhì)量的優(yōu)劣。
 
                                                 
                                                圖3.模擬式 型匝間絕緣測試儀
以下為對線圈進(jìn)行測試舉例：             
 
 
 
 
 
 
 
圖4. 正常波形                                       圖5．匝間絕緣不良
標(biāo)準(zhǔn)件與被測件的衰減振蕩波形基本重合無顯著差        被測件與標(biāo)準(zhǔn)件波形不符，表明被測繞組匝間絕緣
異，則被測繞組匝間絕緣*                        有故障。顯示故障波形時(shí)刻能伴有放電聲，或可看
見放電火花和嗅到臭氧，顯示波形呈現(xiàn)放電毛刺和
波形跳動(dòng)。

 
 
 
 
 
 
 
圖6．?dāng)嗑€波形                                      圖7．短路波形
被測件繞組斷線，即開路，顯示的波形呈一條弧         若被測件繞組*短路，則顯示的波形呈一條橫線
線，有時(shí)會(huì)在斷線處出現(xiàn)放電現(xiàn)象。
模擬式測試儀優(yōu)缺點(diǎn)如下：
優(yōu)點(diǎn)為：a. 觀察波形比較直觀；
b. 操作方便；
缺點(diǎn)為：a. 受人為因素影響大，無法用數(shù)據(jù)來判別產(chǎn)品優(yōu)劣；
b. 需將標(biāo)準(zhǔn)件長時(shí)間加于測試端，會(huì)因標(biāo)準(zhǔn)件長時(shí)間承受高壓而老化從而影響測試結(jié)果；
c. 電感量小的被測件很難測量，一般適用于1mH以上的線圈產(chǎn)品，如各種電機(jī)等；
d. 測試端長時(shí)間輸出高壓脈沖，影響儀器壽命。測試時(shí)每20mS輸出一次脈沖，以使CRT能得到穩(wěn)定可視的波形；
e. 小電感量測試時(shí)由于很短的屏幕顯示時(shí)間，會(huì)使顯示亮度大大降低而影響觀察；
 
數(shù)字存儲式線圈脈沖測試儀：UC5813 UC5815脈沖式線圈測試儀

 
該系列產(chǎn)品采用高速數(shù)字采樣的方法，將標(biāo)準(zhǔn)線圈的波形存儲于儀器中，測試時(shí)將被測波形與標(biāo)準(zhǔn)波形比較，根據(jù)設(shè)定的判據(jù)（面積、面積差、過零點(diǎn)、電暈等）以決定被測線圈的優(yōu)劣。該方法有如下優(yōu)點(diǎn)：
    a. 高速數(shù)字取樣使判別過程由儀器自動(dòng)完成，可排除人為影響因素；       圖8. UC5815系列脈沖式線圈測試儀
    b. 測試時(shí)無需同時(shí)測量標(biāo)準(zhǔn)樣件，
所有測試使用統(tǒng)一判據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)樣件波形可存儲、調(diào)用、轉(zhuǎn)存、多機(jī)共用等；
        c. 可測試電感量范圍很寬，Z小可測試10µH的線圈，基本適應(yīng)各種線圈產(chǎn)品的測試；
        d. 高壓是瞬間輸出的，一次測試?yán)碚撋现恍栎敵鲆淮胃邏好}沖，大大延長了儀器壽命。
        e. 不存在顯示亮度問題，波形可選擇在Z佳狀態(tài)下顯示；
        f. 由于數(shù)字化和智能化技術(shù)的采用，可執(zhí)行許多附加的分析功能，如時(shí)間與周期測量、電壓測量、多次平均、連續(xù)測試、輸出電壓的自動(dòng)電平控制（ALC）、PASS/FAILL的聲音模式選擇等；
        g. 可采用多種形式的判據(jù)以分辨出被測線圈質(zhì)量的細(xì)微變化，如面積、面積差、過零點(diǎn)、電暈等。
        h. 使用多種接口于不同的目的。如USB接口用于數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)波形的轉(zhuǎn)存和保存，IEEE488接口和RS232接口用于人機(jī)通訊或組成自動(dòng)測試系統(tǒng)，HANDLER/SCANNER接口用于自動(dòng)機(jī)械處理器和脈沖式變壓器線圈自動(dòng)測試系統(tǒng)。
 

二．為什么要執(zhí)行脈沖測試

一般地，由一個(gè)或多個(gè)線圈組合而成的電感器、變壓器、馬達(dá)等繞線元件需要通過下列途徑來完整地評估該線繞元件的品質(zhì)情況：
 

1.                                線圈之繞線電阻DCR（銅阻），繞線感量（L）圈數(shù)N、圈數(shù)比例（Np/Ns），線圈間容量（Cp），鐵芯狀態(tài)（Q，ACR，LK）等，屬于低壓參數(shù)測試

上述項(xiàng)目使用自動(dòng)變壓測試系統(tǒng)，LCR數(shù)字電橋、圈數(shù)測試儀、直流低電阻測試儀等完成。
 

1.                                不同線圈間或線圈對鐵芯及外殼等的耐壓和絕緣程度

使用耐壓測試儀和絕緣電阻測試儀。
 

1.                                線圈自身的的絕緣程度

使用脈沖式線圈測試儀（匝間絕緣測試儀）
 
一般生產(chǎn)過程中檢驗(yàn)合格的元件，使用于電氣電子產(chǎn)品中，即使短期功能正常，但長期使用也可能因線圈自身的絕緣不佳而產(chǎn)生潛在的不良因素，而影響產(chǎn)品的之壽命和穩(wěn)定性。
 
絕緣問題導(dǎo)致產(chǎn)品不良的表現(xiàn)：
a.  耐久性差，壽命短；
 

b.                                抗噪聲能力不佳；

c.                                高溫下穩(wěn)定性不好；

常見造成線圈絕緣不良的原因：
a.  漆包線，絕緣膠帶或骨架絕緣不良；
 

b.                                原始設(shè)計(jì)的出線方式或加工工藝不良；

c.                                引腳間未留安全距離或焊錫后的污染物的存在；

繞線工序結(jié)束，磁性材料加入前進(jìn)行脈沖測試，可發(fā)現(xiàn)如下不良情況：
a. 線圈自身絕緣不良（ 波形前段衰減及放電現(xiàn)象）
b. 繞線圈數(shù)或接線明顯錯(cuò)誤（Lx，前段諧振周期變化）
c. 繞線方式錯(cuò)誤（并聯(lián)電容Cx變化，后段諧振周期）
 

三．如何進(jìn)行脈沖測試

1． 使用于何部門？
良好的設(shè)計(jì)、正確的材料使用及合理的加工過程可保證元件正常使用下的長久穩(wěn)定性。
 

1.                                研發(fā)或工程部門：對工程設(shè)計(jì)或變更不良進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)證；

2.                                進(jìn)貨檢驗(yàn)：對進(jìn)貨材料質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，防止不良材料混入； 

3.                                生產(chǎn)線：隨時(shí)監(jiān)測生產(chǎn)過程的質(zhì)量情況；

2.  在何工序進(jìn)行脈沖測試?
建議: 在繞線工序結(jié)束, 磁性材料加入前進(jìn)行脈沖測試
原因：a. 脈沖測試的主要目的是檢驗(yàn)線圈本身的絕緣情形而非磁性材料的特性檢驗(yàn)；
  b. 磁性材料會(huì)吸收測試能量而使繞線絕緣不良的情形顯現(xiàn)不出；
  c. 一般磁性材料的規(guī)格容許誤差較大, 而造成電感量有較大變化，而繞線絕緣差異較小,而使不良判別不易；
若檢驗(yàn)?zāi)康牟辉诮^緣或工序無法分離可酌情在成品階段進(jìn)行，但應(yīng)考慮磁性材料加入的影響。
3． 如何決定測試脈沖電壓？
建議：考慮使用電氣環(huán)境可能出現(xiàn)的Z高脈沖電壓，并以其1.5～3倍的脈沖電壓進(jìn)行測試。
理由：a. 一般測試均在室溫下進(jìn)行，在元件Z高使用溫度下絕緣材料的絕緣能力會(huì)降低； 
b. 在極短測試時(shí)間內(nèi)找出須經(jīng)長久絕緣劣化后方表現(xiàn)出的潛在不良情況；
 

1.                                 如何制定測試標(biāo)準(zhǔn)件？

a.  依Z佳標(biāo)準(zhǔn)工藝制作樣品0pcs（成品）；
b.  按規(guī)定要求檢驗(yàn)?zāi)蛪海?/span>Hi-Pot）、絕緣（IR）及低壓電氣參數(shù)（DCR，LCR，TR等）；
c.  將磁性材料去除，依實(shí)際應(yīng)用情形進(jìn)行線圈自身絕緣測試（脈沖測試），無明顯異常放電或?qū)娱g（匝間）短路者可作為標(biāo)準(zhǔn)樣品使用；
d.  在脈沖測試儀上對樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)波形記憶；
e.  確定客觀容許誤差及明確的檢驗(yàn)?zāi)康?。根?jù)線圈實(shí)際生產(chǎn)情況（圈數(shù)差異，高壓、絕緣承受能力等）設(shè)定面積、面積差、過零點(diǎn)和電暈的變動(dòng)范圍作為產(chǎn)品合格與否的判據(jù)；
f.  以認(rèn)定的良品與不良品來調(diào)整檢驗(yàn)規(guī)范；
g.  判定標(biāo)準(zhǔn)記錄于作業(yè)指導(dǎo)書中；
f.  用U盤保存標(biāo)準(zhǔn)波形，或?qū)?/span>U盤中標(biāo)準(zhǔn)波形再保存于微機(jī)中，以利隨時(shí)調(diào)用；
h.  保留5pcs以上的認(rèn)定樣品供日后標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)；
 

四．正確測試操作及安全注意事項(xiàng)

注意：脈沖測試使用高壓進(jìn)行測試，操作人員必須戴高壓安全手套，腳下需墊上絕緣膠墊，交流電源輸入應(yīng)有可靠的安全接地，否則易發(fā)生觸電危險(xiǎn)！
 
正確的測試環(huán)境
 

1.                                為保持操作人員的安全、測試儀器的正確動(dòng)作以及準(zhǔn)確的測試結(jié)果，請將測試儀器的接地端子及操作臺面接地。

2.                                脈沖測試是絕緣能力測試，潮濕、污穢的操作臺面常是測量誤差的來源。

3.                                為保證測試安全及操作方便性，推薦使用腳踏啟動(dòng)開關(guān)啟動(dòng)儀器測試。

五．脈沖測試技術(shù)

實(shí)際判定方式：
 

1.                                面積（AREA）比較：一般使用于衰減速度的比較。

2.                                面積差（DIFF-AREA）：一般使用于振蕩頻率差異之比較。

3.                                過零點(diǎn)判別：在線圈衰減處于不同電壓時(shí)，電感量會(huì)產(chǎn)生變化，則諧振頻率也將變化，過零點(diǎn)用于頻率變化的判別。

4.                                電暈放電（Flutter）：一般使用于局部放電的檢測。

5.                                異常波形目測：若放電占整體面積比例低不易判定，測試人員可目測判定明顯異常，并可加注判定原則于作業(yè)指導(dǎo)書中。

六．藍(lán)河電子脈沖測試解決方案

UC5813型脈沖式線圈測試儀 單相，輸出電壓：100V—3000V       

UC5815型脈沖式線圈測試儀 單相，輸出100V—5000V            
脈沖式線圈測試儀/線圈變壓器匝間絕緣測試儀（100V～5000 V）

簡要介紹
■脈沖式線圈測試儀采用當(dāng)前Z流行的7寸800x480彩色TFT LCD顯示器，同時(shí)儀器還采用了主流的高性能32位處理器和高速FPGA；UC5815提供100Msps的采樣率以及6.5kBytes的采樣存儲深度，使測試更加，同時(shí)該系列儀器還采用了高穩(wěn)定性的高壓電源和可控硅模塊控制的高壓開關(guān)器件，從而大大提高了該產(chǎn)品測試的性、穩(wěn)定性和可靠性。該系列儀器提供了當(dāng)前流行的所有接口功能，可方便的與PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和遠(yuǎn)程控制以及圖形的實(shí)時(shí)保存。
電暈顯示

高達(dá)100Msps的采樣率，真實(shí)無損的反映線圈測試所產(chǎn)生的電暈量的大小

性能特點(diǎn)
■  100Msps波形采樣率，6.5kBytes存儲深度
■  7英寸65k色16: 9 TFT 顯示器，分辨率800×480
■  四種波形比較判定：面積、面積差、電暈和相位差
■  的測試重復(fù)性，確保測試結(jié)果的穩(wěn)定一致
■  波形的水平拉伸與移動(dòng)及幅度的縮放滿足您的觀察
■  強(qiáng)大的電暈提取功能，及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品潛在的絕緣不良問題
■  儀器參數(shù)修改后自動(dòng)保存功能，開機(jī)文件自動(dòng)加載
■  標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)采集功能，幫您自動(dòng)選擇合適的采樣率,
■  破壞性測試為您選擇合適的測試電壓
■  消磁脈沖的施加，保證測試波形的一致
■  標(biāo)準(zhǔn)樣本平均功能，可進(jìn)行多達(dá)32次的標(biāo)準(zhǔn)波形平均處理
■  可通過USB HOST來實(shí)現(xiàn)儀器固件版本的升級更新
■  U盤可支持格式FAT16, FAT32文件系統(tǒng)，通過儀器面板上
    快捷鍵可以快速的保存當(dāng)前的屏幕圖像或波形數(shù)據(jù)
■  標(biāo)配RS232C、HANDLER、USB HOST，USB Device可選GPIB、LAN接口