Способ контроля электрических соединителей

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния электрических соединителен Способ включав подачу через линию связи на соединитель электрических сигналов, контроль параметров соединителя в процессе внешнего воздействия при этом контролируют амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) соединителя в диапазоне частот от 0.01 до 100 МГц, регистрируют наличие резонансных частот АЧХ по налдичию резонансных частот судят о наличии состояния сбой у контролируемого соединителя О наличии состояния сбой в начале срока эксплуатации соединителя судят по выполнению по крайней мере на одной из резонансных частот условия А /А 05 вх где А /А - амплитуды входного и выходного ВХ ВЫХ сигналов на резонансной частоте, а о наличии состояний сбой в конце срока эксплуатации судят по выполнению условий f /f 125, Q/Q a 13. cp1 cpг 1 где f , f - частоты среза АЧХ в начале и в конСР1 Ф2 це срока эксплуатации, Q ,Q - значения добротности соединителя по резонансной частоте в начале и в конце срока эксплуатации. Внешнее воздействие на соединитель осуществляют в виде механического ступенчатого перемещения составных частей соединителя относительно друг друга, при этом на каждой ступени перемещения регистрируют наличие резонансных частот АЧХ 2 зп ф-лы, 4 ил.

(19) Rll (11) (51) 5 01 R31 Ог

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

CO

CO

4В

АЙВЗ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4929250/21 (22) 18.04.91 (46) 15.10.93 Бюп N() 37 — 38 (76) Дианов Вячеслав Николаевич (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СОЕДИНИТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля технического состояния электрических соединителей Способ включае(подачу через линию связи на соединитель электрических сигналов, контроль параметров соединителя в процессе внешнего воздействия, при этом контролируют амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) соединителя в диапазоне частот от 0,01 до 100 МГц, регистрируют наличие резонансных частот АЧК по налдичию резонансных частот судят о наличии состояния

"сбой" у контролируемого соединителя. О наличии состояния "сбой" в начале срока эксплуатации соединителя судят по выполнению по крайней мере на одной из резонансных частот условия А /А >05

ВЬ1Х BX где А !А - амплитуды входного и выходного

В ВЫХ сигналов на резонансной частоте, а о наличии состояний "сбой в конце срока эксплуатации судят по выполнению условий f /f 125, Q l() )- 13, Ц) Ц) 1

1 где f, f — частоты среза АЧХ в начале и в конг це срока эксплуатации, Q, Q — значения доброг тности соединителя по резонансной частоте в начале и в конце срока эксплуатации. Внешнее воздействие на соединитель осуществляют в виде механического ступенчатого перемещения составных частей соединителя относительно друг друга, при этом на ка)кдой ступени перемещения регистрируют нальмие резонансных частот АЧХ 2 з и. ф — пы, 4 ил.

2001413

Изобретение относи1ся к контрольноизмерительной технике и может найти применение в контрольно-измерительных приборах, аппаратуре связи, многопроцессорных вычислительных комплексах и 3ВМ

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля электрических соединителей, включающий подачу через линию связи на соединителЬ .Фектрических сигналов, внешнее воздействие на соединитель, контроль в процессе воздействия параметров соединителя.

Недостатком способа является невысокая достоверность контроля соединителей из-за невозможности контроля соединителей в промежуточном ("третьем") состоянии или в режиме "сбой".

Цепь изобретения — повышение достоверности контроля соединителей.

Поставленная цель достигается тем. что в способе контроля электрических ооедини елей, включающем подачу через линию связи на соединитель электрических сиг налов, внешнее воздействие на соединитель, контроль в процессе воздействия параметров соединителя, дополнительно контролируют амплитудно-частотную харак геристику соединителя в диапазоне часот or 0,01 до 100 МГц, регистрируют наличие резонансных частот амплитудночастогной характеристики соединителя в диапазоне частот от 8,qo 100 МГц, по наличию указанных резонансных частот судят о наличии состояния "сбой" у контролируемого соединителя.

Кроме того, о наличии состояния "сбой" в начале срока эксплуатации соединителя судят по выполнению по крайней мере на одной из резонансных частот условия

Аеых! Aex > 0,5, где A аых., Аех — амплитуды соответственно выходного и входного сигналов на резонансной частоте, а о наличии состояния "сбой" в конце срока эксплуатации судят по выполнению условий — — > 1.25, — >1 3, fop> Q> где f.ð1. 1,рг — значения частоты среза амплитудно-частотной характеристики соответственно в начвле и в конце срока эксплуатации;

Q>, Qg — значения добротности соединителя на резонансной частоте соответственно в начале и в конце срока эксплуатации соединителя.

Кроме того, осуществляют внешнее воздействие на соединитель в виде механическогo ступенчатого перемещения составных

35 частей соединителя "короткое замыкание" до состояния "обрыв" и обратно, на каждой ступени перемещения регистрируют наличие резонансных частот амплитудно-частотной характеристики с амплитудами, удовлетворяющими соотношению

0,9 Aex. > Аеых. > 0,1Àeõ.

На фиг. 1 представлены эквивалентные схемы замещения соединителей при действии на входе соединителя гармонического сигнала (фиг. 1а) для случаев "короткого замыкания" (K3), обрыва или "холостого хода" (ХХ) и "сбоя" (соответственно фиг. 1б, 1в и

1г), Там же представлены информативные параметры перечисленных режимов при контроле соединителя — электрическое сопротивление соединителя R при К3 и XX (фиг, 1б и 1в соответственно). RI, LI, CI - при

"сбое" соединителя, Кроме того, на фиг. 1д представлена электрическая модель соединителя в состоянии "сбой".

На фиг. 2 представлены качественно амплитудно-частотные характеристики соединителя в состоянии "сбой" на начальном (фиг, 2а) и конечном (фиг. 2б) этапах эксплуатации.

На фиг. 3 представлена структурная схема устройства для реализации способа контроля соединителей. На фиг, 4 циклограмма (фиг, 4а) перемещения составных частей (" вилка — розетка") соединителя в функции времени и частоты (для участков

"сбоя") эталонного, т.е. без "сбоев" (фиг, 46), и проверяемого, при наличии участка "сбой" соединителя (фиг. 4в), Способ контроля поясняется представлением схем замещения соединителя в виде

КЗ его составных частей (фиг, 1б справа), что соответствует включенному состоянию соединителя и при его исправном состоянии контролируется величиной активного (омического) сопротивления R меньше номинально допустимого при исправном состоянии, т.е. величиной Рно . На фиг. 1в показан соединитель в выключенном состоянии или состоянии "обрыв" илЛ ХХ, когда омическое сопротивление между его контактами равно бесконечности, что соответствует размыканию контактов соединителя между собой (на фиг. 1в справа). На фиг. 1г соединитель показан в состоянии "сбой", когда в нем одновременно присутствуют как участки "K3", так и участки "ХХ" (" обрыв" ), на фиг. 1д представлена электрическая модель эквивалентной схемы замещения соединителя в состоя»ии "сбой" в виде числа

N параллельно соединенных цепочек, каждая из которых содержит последовательно соединенные элем HTt I R . I;, С,(I -1.2,....У4) 2001413 соединителя на резонансной частоте Fp определяется как отношение 45 а- — P —.

F (Г -Д) где (Fp- Л) — частота спада резонансной кривой на уровне амплитуды, равном 0,7 от резонансной амплитуды, Под частотой срв- 50 за F p понимается значение частоты в мега- . герцах, когда амплитуда АЧХ снижается до уровня 0,7 амплитуд частот в полосе пропускания (в данном случае это диапазон частот от 0,01 до 1,0 МГц). На фиг. 2 представлены для наглядности случаи. когда число резонансов в режиме "сбой" соединителя составляет два. Однако данное число резонансов может быть и гораздо

На фиг. 2 представлены качественно амплитудно-частот ные характеритики исправного соединителя (прямые 1) и соединителя в состоянии "сбой" (кривые 2), причем на фиг. 2а показана амплитудно-частотная характеристика "сбоя" соединителя в начальный период его эксплуатации, а на фиг. 26— в конечный.

Необходимость в такой информации может возникнуть, например, в аналоговой аппаратуре, когда по условиям эксплуатации диапазон рабочих частот не превышает единиц мегагерц. В этом случае соединитель, имеющий участок или режим "сбоя", не оказывает влияния на нормальную работу аппаратуры, а по изменениям параметров соединителя в режиме "сбой" можно судить о приближении граничного участка, когда режим "сбоя" переходит в режим "отказ", т.е. другими словами. прогнозировать срок службы (или наступление отказа) соединителя.

На фиг, 2 по горизонтальной оси отяожены частоты F (МГц) без соблюдения масштаба подаваемых на вход соединителя гармонических сигналов. По вертикальной оси отложены амплитуды входных сигналов (в вольтах), совпадающие с прямой 1, соединителя беэ участка "сбой" (эталонного соединителя) и амплитуды выходных сигналов (в вольтах), причем для эталонного соединителя амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) представляет собой прямые линии 1 (фиг. 2а,б), соответствующие коэффициенту передачи сигнала со входа на выход соединителя, равному единице, и кривые 2 (там же), представляющие АЧХ соединителя в режиме "сбой" на начальном этапе срока службы (фиг. 2а) и на конечном (фиг. 26).

Частоты срезов и резонансов соответственНо обозначены Fcp, Fcp, Fp1, Fp1, Fp2, Fp2

"сбойного" соединителя на начальном и конечном этапах эксплуатации. Добротность

40 большим. Снижение амплитуды выходных колебаний на резонансных частотах с течением времени эксплуатации можно объяснить возрастанием омичес кого сопротивления электрических контактов соединителя вследствие увеличения числа участков, находящихся в режиме "обрыв" (на фиг. 1г справа показано четыре таких участка), с с другой стороны, — уменьшением длины участков, находящихся в режиме

КЗ (там же). Увеличение значений добротности соединителя на резонансных частотах с течением времени эксплуатации можно объяснить увеличением диапазона разностей индуктивностей д- ) L!-ii+1 ) между соседними (го номиналу) их значениями в начале срока эксплуатации, а также и сокращением общего числа цепочек R!, L!, Ci (числа N) модели на фиг.1д, Увеличение частоты среза

Fcp с увеличением времени эксплуатации можно объяснить, с одной стороны, уменьшением абсолютных значений индуктивных составляющих L>, а с другой, - ростом влияния поперечных емкостных составляющих (на фиг, 1д не показаны). обусловленных наличием распределенной емкости от соседних проводников коаксиального кабеля, а также соседних (" земляных" ) voíöoâ соединителя, На фиг. 3 представлена структурная схема устройства, реализующая описываемый способ контроля, Устройство содержит генератор 11 гармонических (синусоидальных) сигналов в диапазоне частот от 10 до

100 МГц и аналогичный второй генератор

1-2, проверяемый и эталонный соединители

2-1 и 2-2, двухканальный осциллограф 3, линию связи 4-1 — 4 — 4 (радиочастотный кабель) с волновым сопротивлением 50 Ом и блок 5 механических колебаний, Механическая связь блока 5 с соединителями 2 на фиг.

3 показана двойной линией. Связи клемм

"Земля" приборов между собой, а также зкранирующих контактов соединителя с экраном кабелей на фиг. 3 не показаны.

Устройство реализует способ следующим образом. Первоначально осуществляется включение генераторов 1, осциллографа 3 и блока 5. Наличие второго генератора 1-2 в устройстве обусловлено необходимостью исключения взаимного влияния каналов с соединителями 2-1 и 2-2 друг с другом при подключении их к одному генератору через высокочастотный разделитель, Сначала происходит проверка генераторов 1-1 и 1-2 на работоспособность, их тарировка (т.е. установка сигналов на выходе одинаковой амплитуды), настройка обоих каналов осциллографа 3 на одинаковую чувствительность; выбор линий соединения 47

2001413

55

1 и 4- одинаковой длины с линией 4-3, 4-4, 3 качестве эталонного соединителя 2-2 выбирают соединитель того же типа, что и контролируемый, но им ющий жесткую (без

"сбоев ) хаопк.ер!.стику переключения из крайних состояний (КЗ и XX) друг в друга после длительного (порядка 100) числа вклю- ений-выкл оче .ий. При этом отсутствие сбоев в эталонном соединителе контролируют визуально по осциллографу после каждого цикла включений-выключений (в соответствии с циклограммой, приведенной на ф,лг.4а). Рабочий ход перемещений составных частей соединителя выбирается равным норме перемеще lия по техническим условиям (ТУ> на соединитель, увеличенную на 10; для получения надежного состояния "обрыв", Основные требования к блс ку 5, посредством ..оторого осуществляетгp. взаимное персмеьцение частей "вилкарозетK" ссединителя, заключается в высокой î.íîñòè дискреты перемещени" (до нескольких микрометров) из-за малой линейной c,бласти существования режима

"сбой", Др гое требование к блоку 5- время нахождения в каждой дискретной точке должно быть достаточным для снятия АЧХ соединителя в "сбойном" состоянии в диапазоне 0,010 — 100,0 МГц с изменяемым шагом по частоте. Для случая, когда необходи.. о выяви-ь область наличия "сбоя" с болес высокой точностью (с большей разрешающей способностью), поступают следующим образом, Первоначально сое-. динитель устанавливается в ссстояние "K3" с нулевым зазором между корпусами вилки и розетки (верхняя часть циклограммы фиг, 2а). Далее выводим вилку из розетки с одинаковым (кроме последнего) шагом, величиФормула изобретения

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИнителей, включающий подачу через линию связи на соединитель электрических сигналов, внешнее воздействие на соединитель, контроль в процессе воздействия параметров соединителя, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, контролируют амплитудно-частотную характеристику соединителя в диапазоне частот 0,01-100.0 МГц, регистрируют наличие резонансных частот амплитудно-частотной характеристики соединителя в диапозоне часто 8 — 100,0 МГц, по наличию указанных резонансных частот судят о наличии состояния "Сбой" у контролируемого соединителя.

40 на которого соответствует минимальной дискрете блока 5. На каждом шаге по спадающему участку циклограммы (фиг. 4а) снимается АЧХ на интервале равном 1,1 hX, где Л X — норма перемещения по ТУ. На последнем шаге величину дискреты увеличиваем на величину требуемой дискретизации "к" и повторяем циклограмму до состояния "КЗ" и обратно (фиг, 4а), Последний шаг снова увеличиваем на величину "к", при этом движение по циклограмме со сняМ тием АЧХ повторяем — раз, тем самым увек личивая в данное число раз и точность фиксации диапазона существования режима "сбой" соединителя (при необ,. димости), Блок 5 может быть реализован на базе цифрового сервопривода, В случае отсутствия в указанном соединителе участков "сбоя" при проверке его по изложенной методике (фиг. 4б) данный соединитель принимают за эталонный.

Контроль соединителя 2-1 проводят аналогично контролю первого соединителя с той разницей, что в целях экономии времени частотный диапазон при каждом шаге перемещения может быть ограничен двумятремя частотами (для определенности — частотой среза Fcp, частотой первого резонанса Fp> и частотой второго резонанса

Fp2 — фиг, 2а). КРоме того, в соответствии с условиями эксплуатации, может быть ограничено как общее число шагов дискретизации, так и общее число циклов циклограммы (фиг. 4а). (56) Соединители низковольтные прямоугольные типа РППМ 27, Технические условия ГЕО 364,234 ТУ, 1987, л, 18.

2, Способ по п.1, отличающийся тем, что о наличии состояния "Сбой" в начале срока эксплуатации соединителя судят по выполнению по крайней мере на одной из резонансных частот условия вых вх где Авцх и Авх амплитуды соответственно выходного и входного сигналов на резонансной частоте, а о наличии состояния

"Сбой" в конце срока эксплуатации соединителя судят по выполнению условий

fcp1 fcp2 a I 25 Q2 Q! a I 3 где <ср1 срг - значения частоты среза амплитудно-частотной характеристики соединителя соответственно в начале и в конце срока эксплуатации соединителя;

Q>. 02 - значения добротности соедини10

2001413 р<®юн теля на резонансной частоте соответственно в начале и в конце срока эксплуатации соединителя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что внешнее воздействие на соединитель 5 осуществляют в виде механического ступенчатого перемещения составных частей

/ соединителя одна относительно другой в

I диапазоне от состояния соединителя Ко роткое замыкание" до состояния Обрыв", и обратно. на каждой ступени перемещения регистрируют наличие резонансных частот амплитудно-частотной характеристики с амплитудами, удовлетворяющими соотношению 0,9Asx Aevx > 0,1 Asx

2001413

Составитель B.ÄèàêoB

Редактор Т,Никольская Техред M,Moðãåíòýë Корректор В.Петраш

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3127

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101