瞬時通斷測量儀測量方法

繼電器在電子產(chǎn)品中被廣泛使用，它通常被用作控制開關(guān)，控制電信號通斷過程，由于其內(nèi)部有彈簧、觸點一類的機械元件，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其工作的可靠性能對電子產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，許多工程技術(shù)人員需要在使用之前對其進行可靠性試驗，其中振動和沖擊試驗是最常使用的試驗方式。瞬時通斷測量儀是為配合此試驗而產(chǎn)生的設(shè)備，在繼電器抖動試驗過程中，它可準(zhǔn)確無誤地檢測出繼電器每路觸點瞬時出現(xiàn)的誤動作，本文研究對此類設(shè)備的測量方法。

1 瞬時通斷測量儀的作用

繼電器抖動試驗如圖1 所示。

圖 1 繼電器抖動試驗示意圖

繼電器在振動或沖擊試驗過程中，由于在外界振動或沖擊力的作用下，質(zhì)量差的繼電器有可能改變由內(nèi)部彈簧或電磁力的作用下應(yīng)保持的狀態(tài)，產(chǎn)生誤動作，觸點出現(xiàn)這樣的誤動作靠人工判斷根本無法完成，只有利用專用的監(jiān)測設(shè)備，當(dāng)出現(xiàn)達到預(yù)定值的誤動作時，瞬時通斷測量儀發(fā)出聲、光報警(有的產(chǎn)品還會顯示出誤動作的時間)，所以瞬時通斷測量儀是為配合繼電器振動或沖擊試驗而工作的專用測量設(shè)備。

2 瞬時通斷測量儀工作原理

瞬時通斷測量儀工作原理如圖2 所示。根據(jù)繼電器工作情況，分為給繼電器加激勵電壓和不加激勵電壓2 種方式，這2 種狀態(tài)繼電器觸點誤動作狀態(tài)相反：在繼電器不加激勵電壓時，被檢測的繼電器故障為動合觸點的抖閉狀態(tài)、靜合觸點的抖斷2 種狀態(tài)；在繼電器加電激勵狀態(tài)下，檢測故障為動合觸點出現(xiàn)抖斷狀態(tài)，靜態(tài)閉合觸點出現(xiàn)抖閉狀態(tài)。被試驗的繼電器與瞬時通斷測量儀按確定的狀態(tài)正確連接后，先進行自檢，檢查被測繼電器觸點與瞬時通斷測量儀是否正確和可靠連接，沒有使用的通道在進行自查時，自動屏蔽不被使用，使已被連接通道方便觀察；瞬時通斷測量儀的數(shù)據(jù)采集端電源由機內(nèi)電源提供(6 V 開路電壓，或10 mA 的短路電流)，開路電壓端被接到抖動閉合繼電器觸點兩端，短路電流接入抖動斷開觸點兩端；試驗時，瞬時通斷測量儀采集端通過對觸點進行通斷狀態(tài)采集取樣，當(dāng)發(fā)生誤動作時間時，測量誤動作的時間間隔大小,再由故障判斷電路進行分析，判斷誤動作是否達到預(yù)先設(shè)置參數(shù)值，從而確定此動作是否為誤動作；滿足預(yù)設(shè)值的誤動作發(fā)生后，設(shè)備保存故障狀態(tài)，通過光、聲報警，提示有誤動作發(fā)生，并顯示檢測到的誤動作時間。光的不同顏色代表不同故障性質(zhì)。

圖2 瞬時通斷測量儀原理圖

此儀器不僅可以用于繼電器抖動監(jiān)測，而且也可以作為各種接插件、連接件和開關(guān)抖動或沖擊試驗時的監(jiān)測設(shè)備。

3 瞬時通斷測量儀測量方法

3.1 瞬時通斷測量儀技術(shù)指標(biāo)

1) 接插件觸點的負(fù)載電壓：6 V，最大允許誤差±5%；

2) 每路接點的閉合電流：10 mA，最大允許誤差±5%；

3) 繼電器線包電源電壓：2 V~30 V，最大允許誤差±2%，紋波電壓小于50 mV；

4) 繼電器線包電源電流：0 A~5 A；

5) 繼電器抖閉、抖斷時間判定：1 μs~99 μs，最大允許誤差±5%；

6) 檢測靈敏度：±5%。

此儀器的第5)項技術(shù)指標(biāo)是瞬時通斷測量儀測量的關(guān)鍵，在本文主要對第5)項技術(shù)指標(biāo)的測量方法進行研究， 對第 6)項的測量方法在完成第5)項準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上才能完成，技術(shù)指標(biāo)中1)~4)為普通電源的技術(shù)指標(biāo)，其測量方法在本文中略。

3.2 對抖斷、抖閉模擬方法試驗過程

要完成脈沖瞬時通斷測量儀第5)項的測量，首先要給瞬時通斷測量儀一個標(biāo)準(zhǔn)的接通或斷開時間來模擬繼電器的動作的時間，曾經(jīng)采用了以下兩種方法試驗，這些方法直接模擬通斷時間。

采用時間控制的繼電器動作來測量瞬時通斷測量儀。繼電器接通時，兩觸點導(dǎo)通時電阻約為零，兩觸點斷開時電阻為無窮大，是一種較理想的開關(guān)，但是在測量時發(fā)現(xiàn)，瞬時通斷測量儀測得的數(shù)據(jù)總是隨機的，觸點的斷開、閉合時間每次不一樣，通過觀測發(fā)現(xiàn)繼電器在閉合、斷開過程中，它總是通過一個振蕩的過渡過程，而振蕩過程表現(xiàn)為通斷狀態(tài)不可控的狀態(tài)，所以此方法通過試驗證明不能使用。

采用電子開關(guān)模擬觸點的誤動作。利用開關(guān)管制作電子開關(guān)，用代表誤動作時間的脈沖信號驅(qū)動，其開關(guān)動作無振蕩現(xiàn)象，其導(dǎo)通、斷開完全受控于控制脈沖，當(dāng)把開關(guān)管串入瞬時通斷測量儀輸入端時，瞬時通斷測量儀在此開關(guān)作用時仍然無動作，經(jīng)分析，這類電子開關(guān)存在較大的管壓降和動態(tài)電阻，即管子導(dǎo)通時有動態(tài)電阻和管壓降，斷開時也不是徹底斷開，所以這種辦法也不能完成對瞬時通斷測量儀的測量。

以上試驗證明兩種開關(guān)的方法均不能使用，達不到測量的目的，所以用代表時間信息控制開關(guān)通斷的測量方法不能完成測量。

3.3 信號采集和測量狀態(tài)分析

采用可控制開關(guān)的辦法難于完成測量，需采用其他辦法進行繼電器觸點通斷過程的模擬。首先對繼電器觸點處電壓波形進行分析，由于瞬時通斷測量儀接入抖閉觸點的電壓為6 V，通過抖斷觸點的電流為10 mA，當(dāng)繼電器觸點出現(xiàn)抖閉現(xiàn)象時電壓波形應(yīng)如圖3 所示(抖閉觸點在正常狀態(tài)時所加的+6 V 電壓在抖閉狀態(tài)時被直接短路，電位被鉗制在0 V)，形成一個負(fù)跳變脈沖，其抖閉時間為脈沖寬度，而出現(xiàn)抖斷觸點的電壓波形如圖4 所示。

分析方法與對抖閉分析方法類似，只是電壓狀態(tài)變化過程相反，出現(xiàn)一個正跳變脈沖。分析出采集的電壓波形，在瞬時通斷測量儀對抖閉、抖斷狀態(tài)出現(xiàn)時的觸點通、斷狀態(tài)的模擬可轉(zhuǎn)化為對觸點通、斷狀態(tài)發(fā)生時電壓的模擬，通斷時間測量轉(zhuǎn)化為脈沖寬度的測量，選擇好觸發(fā)電平，用標(biāo)準(zhǔn)脈沖寬度信號就可以完成測量。

圖3 抖閉觸點波形圖