【導讀】纜線以及連接器都是最容易也最難測試的對象,而且通常是得同時進行;一個處理RF、特別是幾十GHz信號的互連組件,測試起來會很棘手…?現(xiàn)在不用著急,NASA終于解決測試壓接連接器這個大難題了。
纜線以及連接器都是最容易也最難測試的對象,而且通常是得同時進行;一個處理RF、特別是幾十GHz信號的互連組件,測試起來會很棘手…為什么?因為所有東西都會影響性能,包括設(shè)定、測試儀器與設(shè)定、材質(zhì)、尺寸精度、彎曲、操作方式等等因素都會影響測試性能。
還有另一種常見的連結(jié)方案應該比較容易檢測,也就是廣泛應用的壓接連結(jié)(crimp);原則上這種連結(jié)非常直接,因為連接器是用手動或是電動輔助的壓著鉗(crimper)擠壓到線路上,線路與連接器是以塑料(plastic)模式變形并緊密結(jié)合成一對,因此在電氣與機械上應該都很堅固。如果制作正確,壓接式互連的阻抗低、可靠,而且會有成本相當?shù)偷母郊觾?yōu)點。
市面上有很多種類的壓接連接器,包括叉型與環(huán)形端子(如下圖);但是根據(jù)筆者同事,EE Times/EDN資深技術(shù)編輯Martin Rowe的經(jīng)驗,不良的壓接連接器會導致發(fā)熱甚至起火。
市面上有很多形狀與尺寸的壓接連接器,可滿足不同應用需求
矛盾的是,雖然壓接連結(jié)是肉眼完全可見,卻很難檢測;很多因素會導致錯誤,例如未均勻施加的壓接力道、線路未對齊、壓力太大(可能導致固態(tài)或標準線路出現(xiàn)微小的裂痕)、壓力太小(通常會導致因振動而連接時斷時續(xù))…等等。
以拆解或是拉斷測試(pull-to-failure test)等方式來檢測壓接鏈接的質(zhì)量并不恰當,因為需要破壞連結(jié)本身;拆解只能用在樣品隨機測試或是用以驗證設(shè)定。那么,該如何用快速又不具破壞性的方法來測試這些連結(jié)?它們都是系統(tǒng)的重要鏈接接口,可靠度是非常重要的。
為解決這個問題,美國太空總署(NASA)旗下的Langley研究中心提出的方案是用一種實時性超音波設(shè)備(如下圖),以先進的信號分析來判斷鏈接是否通過測試;該系統(tǒng)(現(xiàn)在可提供授權(quán))是在制作壓接連結(jié)時將一道聲波傳送進去。
NASA開發(fā)了一種測試壓接連接器質(zhì)量的工具
根據(jù)NASA提供的資料,隨著施加的壓力提高以及壓接連結(jié)端點繞著線路變形,穿過鏈接的超音波波形也會跟著改變;該系統(tǒng)能分析信號的變化,包括振幅以及頻率等內(nèi)容,以做為判斷線路與連結(jié)端子之電氣與機械鏈接質(zhì)量的指針(如下圖)。
用超音波信號波形可輕松判斷壓接鏈接的質(zhì)量
NASA指出,不同的壓接鏈接質(zhì)量問題,例如壓接力道不足、線股遺漏、線路插入不完整、絕緣部分脫落,以及線路規(guī)格不正確等,都能用這種方法被測試出來。
這種精密且顯然有效的壓接連結(jié)測試方法不只容易使用,而且是能在連結(jié)制作過程中進行,不是等到制作完成之后才測試;如果壓接連結(jié)有任何問題,操作者就能在必須以更具破壞性方法解決之前馬上停止動作、找出錯誤。如果連結(jié)通過測試,線路就能立即連到端點上,免除隨后處理纜線(通常是在龐大的線束中)的需要。
該超音波分析方法并非根據(jù)單一數(shù)字或是單一組數(shù)字,而是以累計數(shù)據(jù)來定義測試是否過關(guān);舉例來說,其中一種方法是在壓接過程中量測施加于壓接連結(jié)一個或多個特定點之壓力,這其實是評估壓接過程中的次要部分,而非透過超音波波形看到壓接連結(jié)實際完整度。
筆者猜想,當我們收集更多資料,就有能力做出尺寸更小、成本更低的量測設(shè)備(例如超音波收發(fā)器),以及開發(fā)智能算法,催生更多這類測試方案。在很多情況下,只量測單一數(shù)字可能是不夠的,我們現(xiàn)在也有更多可以使用的強大工具。
你曾經(jīng)做過這類精密但簡單的測試嗎?或者是有哪些測試案例是你希望也有像這種方法可以提供支持的?歡迎討論!