摘要：用于电气设备之间连接用的电连接器是整个电气系统可靠运行的关键因素之一，其通断、导通回路电阻、接触电阻、耐压绝缘电阻、瞬短瞬断等指标是确保电连接器安全可靠互联的标准检测项目，尤其是对于船用的焊接型电连接器，焊点质量好坏是导致瞬短和瞬断的主要原因，更是重点的检测项目，本文针对船用焊接型电连接器组件的可靠性检测方面进行了深入的研究，同时针对性的研制了一套用于焊接型电连接器连接可靠性的检测装置。
关键词：焊接型电连接器；可靠性检测；装置
1引言
电气设备之间的外部电气连接一般需要借助电连接器组件来完成，在设备之间进行电能和信号的传递，其质量和可靠性直接关系到整个电气系统的正常运行，是非常关键的部件。如果系统中某个连接器出现断路、短路、瞬断、绝缘不良、接触不良、误配线等故障，就会对整个电气系统产生不可估计的影响，为此对电连接器组件可靠性检测的研究是十分必要的。
对于焊接型的电连接器为保证其可靠性对其检测方式应包括焊接前检测、焊接过程控制及焊接后检测三个部分，焊接前的检测包括电连接器的出厂检测、用户的二次检测及相关参数的电气检测等；焊接过程控制包括对焊锡、助焊剂、电烙铁等进行严格选型等，对整个焊接过程都进行标准化的培训和专人进行检查；对于焊接后的检测必须要有专门的检测方法和检测工具，否则就无法检测出电连接器焊接后可能存在的短路、短路、误配线及瞬断等问题，这些问题对后期的设备调试是一种隐患，这些隐患可能会在后期造成调试试验失败，并且会因系统整体的复杂性导致非常难以进行故障定位。对于上述的电连接器组件焊接后的可靠性检测，过去采用手工检测的方式效率低同时可靠性差，并且过去的检测项目单一，很多关键的检测项目如耐压绝缘、瞬短瞬短等都无法进行检测，为解决这个问题，我们新研制了一套焊接型电连接器组件检测仪。
2 研究主要内容
研究的主要内容是将对针对焊接型电连接器组件的检测方法做一定的研究，并针对性的将检测装置研制成型化后再进行行一系列的检测和考核。
主要研究内容如下：
断路、短路、误配线检测电路的研究
绝缘不良、接触不良检测电路的研究
瞬间短路及断路检测电路的研究
无线控制信号发生模块的研究
装置主要技术指标如下：
装置可以检测出焊接型电连接器组件的断路、短路、误配线、绝缘不良、接触不良等故障并以图形方式显示及存储
装置瞬断故障检测最小时间：5μS，并行路数：2路
无线信号发生模块传输距离≮1000米
2.1 整体硬件设计
该装置由下位机系统和上位机系统组成，下位机系统根据上位机系统的指令分别控制断路、短路、误配线检测电路，耐压和绝缘检测电路，瞬短瞬短检测电路及无线控制信号电路四个功能电路并将相关信息参数在工控触摸屏电脑显示出来，上位机系统带有波形显示及数据存储等功能。
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2.2 断路、短路及误配线检测电路设计
断路、短路及误配线检测电路的设计采用上位机发出控制指令，由下位机接收指令后控制相应的多路开关输出，进而控制对应路数的继电器闭合，将5V工作电压通过继电器触点、电连接器插头、电连接器配线、电连接器插座送入到单片机的数字采集点上，根据采集点的工作电压判断是否出现短路、短路及误配线等情况。另外在这基础功能电路上我们增加导通电阻检测功能，即同时检测同一规格电缆芯线的导通电阻的趋向性，进而判断该电缆芯线的连接匹配性是否完好正确。
2.3耐压绝缘检测电路
耐压绝缘检测是检测电连接器及其焊接组装能否安全可靠使用的重要技术指标，它反映了真实工作状态下的安全性能，也是对人体安全有直接影响的电参数。在仪器中增加了耐压绝缘检测功能，在先对电连接器组件进行进行断路、短路及误配线检测后，再进行电连接器的绝缘检测，提高连接器焊接的可靠性。
具体的耐压绝缘检测方法是在连接器的插针对外壳施加高压，从而使绝缘部分表面或内部产生漏电流而呈现的绝缘电阻值，绝缘电阻=绝缘体上施加的高压/漏电流，施加的高压V是可设定的，通过测量漏电流I，可得到绝缘电阻R，R=V/I。该设计中测试施加的高压根据国军标GJB 1217《电连接器试验方法》中规定施加的直流电压为500V±50V，该电压我们采用标准高压电压模块产生，该模块的电压输出为500V±2V，满足要求，漏电流传感器采用ETCR030高精度漏电流传感器，测试精度为0.5%，满足设计指标。
2.4瞬短及瞬断电路设计
瞬短和瞬断是电连接器常见的一种失效模式，瞬断的产生原因是动态接触电阻的瞬间变化导致传输信号或能量的瞬间中断，瞬短是因为振动、冲击或电连接器焊接质量不过关等导致连接器插针之间出现瞬间短路，这两种情况都会影响电连接器的可靠性.
在我们的实际设计中考虑成本及实际应用情况，采用简单的人为晃动、合理弯曲连接器电缆等方式检测高频信号的波形来判断瞬断及瞬短路，同时该电路也是对焊接后的电连接器的振动测试做一个补充。具体设计电路采用了IC半导体集成电路，以20MHz为基准的石英晶体微恒定振动时间信号源，该石英晶体每秒恒定振动2000万次，换算成每振动一次的时间为0.05uS，精确度达到±1*10-4。
2.5无线控制信号电路设计
电连接器焊接根据焊接地点有车间内厂焊接和调试现场焊接两种方式，对于调试现场焊接后的电连接器的检测，可能会出现检测人员需在不同地点进行电连接器的检测的情况，为此我们增加了无线信号控制功能，使用时候用户将信号发射模块安装到电连接器的一端，然后测试人员在另外一端通过无线控制功能按照需求发射控制对线信号，进行线路测试。
3 该装置的创新点
装置对焊接型电连接器组件的检测以图形化的方式进行显示，方便指导操作人员进行故障检测追踪，同时将检测后的电连接器组件编号存储，方便后续跟踪溯源。
装置采用了无线控制的信号发生模块，对于电连接器组件在两侧距离较远情况下可由上位机直接控制无线信号发生模块进行断路、短路、误配线等基础故障检测，不用另外增加人员做配合，降低了人员的需求同时增加了可靠性
4 装置应用情况
该装置完成后针对船舶产品上常用的12芯电连接器和16芯电连接器的焊接点进行了测试试验，试验结果满足设计指标，后续需要开展针对各种类型的电连接器进行制作转换箱接口等工作。
参考文献：
[1]罗宇，朱枳锋，鲁华益.船用大型焊接结构的焊接变形预测实例[J].造船技术，2005（3）：34-37.
[2]石朝明，黄坤，徐俊，等.一种支持千兆以太网传输的船用电连接器：，CN202840119U[P].2013.
论文作者:杨义春,曹力刚,左兆平,李弟,范嘉辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
标签：连接器论文; 可靠性论文; 电路论文; 组件论文; 装置论文; 信号论文; 耐压论文; 《电力设备》2018年第31期论文;