Способ контроля электрических соединителей

(53) 5 01 К З 1 Ог ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ ЬЭ О 4 ь ) ЬЭ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(Тб) Дианов Вячеслав Николаевич (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХСОЕДИНИТЕЛЕЙ(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) соединителяв 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 гю выполнению по крайней мере на одной из резонансных чапот условия А /А 05ВЬЭХ ВХ где А А - амплитуды входного и выходногоВ ВЬВсигналов на резонансной частоте, а о наличии состояний "сбой в конце срока эксплуатации судят по выполнению условий/125, 0 lО13,Ц) Ц) 1 где ,- частоты среза АЧХ в начале и в конгце срока эксплуатации, ",), 1",) - значения доброгтности 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 налюие резонансных частот АЧХ 2 зп. ф - пы 4 ип.40 45 50 55 Изобретение относи 1 ся к контрольноизмерительной технике и может найти применение в контрольно-измерительных приборах, аппаратуре связи,многопроцессорных вычислительных комплексах и ЗВМНаиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля электрических соединителей, включающий подачу через линию связи на соединителЬ;Эектрических сигналов, внешнее воздействие на соединитель, контроль в процессе воздействия параметров соединителя,Недостатком способа является невысокая достоверность контроля соединителей из-зэ 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 соединителей, 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 от 0,01 до 100 МГц, регистрируют наличие резонансных частот амплитудночастогной характеристики соединителя в диапазоне частот от 8 до 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 условияАеых Авх0,5,где А еых., 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,ср 1 01где 1:р 1. 1 врг - значения частоты среза амплитудно-частотной характеристики соответственно в начале и в конце срока эксплуатации;01, 02 - значения добротности соединителя на резонансной частоте соответственно в начале и е конце срока эксплуатации соединителяКроме того, осуществляют внешнее воздействие на соединитель в виде механического ступенчатого перемещения составных 5 10 15 20 25 30 35 частей соединителя "короткое замыкание" до состояния "обрыв" и обратно, на каждой ступени перемещения регистрируют наличие резонансных частот амплитудно-частотной характеристики с амплитудами, удовлетворяющими соотношению0,9 Авх. ) Авых.0,1 Авх.На фиг, 1 представлены эквивалентные схемы замещения соединителей при действии на входе соединителя гармонического сигнала (фиг. 1 а) для случаев "короткого замыкания" (КЗ), обрыва или "холостого хода" (ХХ) и "сбоя" (соответственно фиг. 1 б, 1 в и 1 г), Там же представлены информативные параметры перечисленных режимов при контроле соединителя - электрическое сопротивление соединителя В при КЗ и ХХ (фиг, 1 б и 1 в соответственно), Рь Ь, С - при "сбое" соединителя, Кроме того, на фиг, 1 д представлена электрическая модель соединителя в состоянии "сбой".На фиг. 2 представлены качественно амплитудно-частотные характеристики соединителя в состоянии "сбой" на начальном (фиг, 2 а) и конечном (фиг, 2 б) этапах эксплуатации.На фиг. 3 представлена структурная схема устройства для реализации способа контроля соединителей, На фиг, 4 циклограмма (фиг, 4 а) перемещения составных частей (" вилка - розетка") соединителя в функции времени и частоты (для участков "сбоя") эталонного, т,е. без "сбоев" (фиг, 4 б), и проверяемого, при наличии участка "сбой" соединителя (фиг. 4 в),Способ контроля поясняется представлением схем замещения соединителя в виде КЗ его составных частей (фиг, 1 б справа), что соответствует включенному состоянию соединителя и при его исправном состоянии контролируется величиной активного (омического) сопротивления В меньше номинально допустимого при исправном состоянии, т.е. величиной Рно. На фиг. 1 в 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. 1 в справа). На фиг. 1 г соединитель показан в состоянии "сбой", когда в нем одновременно присутствуют как участки "КЗ", так и участки "ХХ" (" обрыв" ), на фиг 1 д представлена электрическая модель эквивалентной схемы замещения соединителя в состояии "сбой" в виде числа Г 4 параллельно соединенных цепочек, каждая из которых содержит последовательно соединенные элем.нто Р, 1,. С,(1:1,2,У 4)30 35 40 соединителя на резонансной частоте Ер определяется как отношение 45(Г - Ь)где (Ер- Ь) - частота спада резонансной кривой на уровне амплитуды, равном 0,7 от резонансной амплитуды, Под частотой сре за Еср понимается значение частоты в мега 55 На фиг. 2 представлены качественно амплитудно-частот ные характеритики исправ. ного соединителя (прямые 1) и соединителя в состоянии "сбой" (кривые 2), причем на фиг. 2 а показана амплитудно-частотная характеристика "сбоя" соединителя в начальный период его эксплуатации, а на фиг. 2 б - 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 Г (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 линий 1 (фиг. 2 а,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, 2 а) и на конечном (фиг. 2 б), Частоты срезов и резонансов соответственно обозначены Еср, Еср, Ер 1, Ер 1, Ер 2, Ерг "сбойного" соединителя на начальном и конечном этапах эксплуатации. Добротность 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" соедин ител я с оста вл я ет два. Однако данное число резонансов может быть и гораздо 5 10 15 20 большим. Снижение амплитуды выходных колебаний на резонансных частотах с течением времени эксплуатации можно обьяснить возрастанием омичес кого сопротивления электрических контактов соединителя вследствие увеличения числа участков, находящихся в режиме "обрыв" (на фиг. 1 г 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 эксплутации можно обьяснить увеличением диапазона разностей индуктивностей Л-Ь+1между соседними (го номиналу) их значениями в начале срока эксплуатации, а также и сокращением общего числа цепочек В, Ь, С (числа Й) модели на фиг.1 д, Увеличение частоты среза Гр с увеличением времени эксплуатации можно объяснить, с одной стороны, уменьшением абсолютных значений индуктивных составляющих Ь, а с другой, - ростом влияния поперечных емкостных составляющих (на фиг, 1 д не показаны), обусловленных наличием распределенной емкости от соседних проводников коаксиэльного кабеля, а также соседних (" земляных" ) концов 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 50 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 ) хаолк ер. стику переключения из крайних состояний (КЗ и ХХ) друг в друга после длительного (порядка 100) числа включений-выклсче фийл, При этом отсутствие сбоев в эталонном соединителе контролируют визуал но по осциллографу после каждого цикла включений-выключений (в соответствии с циклограммой, приведенной на фиг.4 а). Рабочий ход перемещений составных частей соединителя выбирается равным норме перемещечия по техническим условиям (ТУ) нэ соединитель, увеличенную на 10 ф для получения надежного состояния "обрыв", Основные требования к блс ку 5, посредством .оторого осуществляетсяя взаимное перемещение частей "вилкарозетк,;" ссединителя, заключается в высокой 1 очности дискреты перемещени" (до нескольких микрометров) из-за малой линейной области существования режима "сбой", Др 1 гое требование к блоку 5 - время нахождения в каждой дискретной точке должно быть достэточным для снятия АЧХ соез нителя в "сбойном" состоянии в диапазоне 0,010 - 100,0 МГц с изменяемым шагом по частоте, Для случая, когда необходимо выра,л-ь область наличия "сбоя" с более высокой точностью (с большей разрешающей способностью), поступают следующивл образом, Первоначально сое-. динитель устанавливается в ссстояние "КЗ" с нулевым зазором между корпусами вилки и розетки (верхняя часть циклограммы фиг, 2 а). Далее выводим вилку из розетки с одинаковым (кроме последнего) шагом, величиФормула изобретения1. спОсОБ кОнтРОля электрических сОеди. нителей, 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 5 10 15 20 25 30 35 40 на которого соответствует минимальной дискрете блока 5. На каждом шаге по спадающему участку циклограммы (фиг, 4 а) снимается АЧХ на интервале равном 1,1 Й(. где Л Х - норма перемещения по ТУ. На последнем шаге величину дискреты увеличиваем на величину требуемой дискретизации "к" и повторяем циклограмму до состояния "КЗ" и обратно (фиг, 4 а), Последний шаг снова увеличиваем на величину "к", при этом движение по циклограмме со сняМтием АЧХ повторяем раз, тем самым увекличивая 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. 4 б) 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 двумя- тремя частотами (для определенности - частотой среза Гср, частотой первого резонанса Рр 1 и частотой второго резонанса Рр 2 - фиг, 2 а). Кроме того, в соответствии с условиями эксплуатации, может быть ограничено как общее число шагов дискретизации, так и общее число циклов циклограммы (фиг, 4 а),(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 началесрока эксплуатации соединителя судят повыполнению по крайней мере на одной изрезонансных частот условиявых вхгде Авых и Авх - амплитуды соответственновыходного и входного сигналов на резонансной частоте, а о наличии состояния"Сбой" в конце срока эксплуатации соединителя судят по выполнению условийср 1 Гсрг,25,02/%,3,где 1 ср 1, тср 2 - значения частоты среза амплитудно-частотной характеристики соединителя соответственно в начале и в концесрока эксплуатации соединителя;01. 02 - значения добротности соедини10 2001413 4 юн 0 теля на резонансной частоте соответственно в начале и в конце срокаэксплуатации соединителя,3. Способ по п.1, отличающийся тем,что внешнее воздействие на соединитель 5осуществляют в виде механического ступенчатого перемещения составных частейУсоединителя одна относительно другой вдиапазоне 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 0,9 АхАвх0,1 Авх.,Никольская Реда Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 аказ 31 вэдственно-иэдатепьски бина 1 "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10