一種印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，包括應(yīng)變傳感器、應(yīng)變測試儀和上位機機構(gòu)，所述應(yīng)變傳感器貼附在印制電路板上，所述應(yīng)變傳感器與所述應(yīng)變測試儀連接，所述應(yīng)變測試儀與所述上位機機構(gòu)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，能夠?qū)崟r對電路板的應(yīng)變情況進行實時的監(jiān)控，具有動態(tài)響應(yīng)好、精度高等優(yōu)點。
【專利說明】一種印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)力應(yīng)變測試領(lǐng)域，確切地說是指一種印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和測試?yán)碚摰牟粩鄤?chuàng)新，新的工程應(yīng)力應(yīng)變測試方法也在不斷的發(fā)展和進步，如今，應(yīng)用比較廣泛的測試方法是靜態(tài)應(yīng)變測試及動態(tài)應(yīng)變測試。由于電路板焊點的應(yīng)變相比其他行業(yè)的物體較微小且變化迅速，使用一般的靜態(tài)應(yīng)變測試方法不能滿足要求，而且這種電子產(chǎn)品的高精密性及易破壞性，也使常規(guī)動態(tài)應(yīng)變測試的方法很難實時對電路板的應(yīng)變情況進行實時的監(jiān)控，不能滿足技術(shù)發(fā)展的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，能夠?qū)崟r對電路板的應(yīng)變情況進行實時的監(jiān)控，具有動態(tài)響應(yīng)好、精度高等優(yōu)點。
[0004]為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供的印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，包括應(yīng)變傳感器、應(yīng)變測試儀和上位機機構(gòu)，所述應(yīng)變傳感器貼附在印制電路板上，所述應(yīng)變傳感器與所述應(yīng)變測試儀連接，所述應(yīng)變測試儀與所述上位機機構(gòu)連接；其中:
[0005]所述應(yīng)變傳感器從下至上依次包括基盤、敏感柵和迭層薄膜，所述敏感柵設(shè)置在所述基盤和所述迭層薄膜之間；
[0006]所述應(yīng)變測試儀包括數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)穩(wěn)壓電源、總線控制底槽和接線端子，其中:
[0007]所述接線端子作為數(shù)據(jù)連接口與所述應(yīng)變傳感器的金屬電阻片連接，所述接線端子，把金屬應(yīng)變片的導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集卡的采集端口相連；所述數(shù)據(jù)采集卡安裝在所述總線控制底槽上，所述數(shù)據(jù)采集卡為對金屬電阻片的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)進行采集，所述總線控制底槽為所有數(shù)據(jù)采集卡供電并使所有數(shù)據(jù)采集卡信號通訊同步；所述開光穩(wěn)壓電源與所述總線控制底槽連接，所述開關(guān)穩(wěn)壓電源為穩(wěn)定輸入電壓，把市電220V交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定輸出的12V直流，為總線控制底槽供電；
[0008]所述數(shù)據(jù)采集卡包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、抗混疊濾波模塊、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊、惠斯通電橋模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和斷電保護模塊，所述信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、抗混疊濾波模塊、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊、惠斯通電橋模塊處理后，在數(shù)據(jù)采集模塊中進行采集；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊把傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機使用的數(shù)字信號；所述抗混疊濾波模塊內(nèi)置模擬和數(shù)字濾波，通過通帶平滑度和相位非線性度定量表示通帶內(nèi)信號，無混疊帶寬范圍內(nèi)的所有信號均為無混疊信號或至少經(jīng)阻帶抑制過濾的信號，防止產(chǎn)生混疊；所述數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊校準(zhǔn)電路由一個高精度電阻和一個軟件控制開關(guān)組成，它們通過1/4橋電阻連接在一起；所述惠斯通電橋模塊構(gòu)成一個平衡電橋，精確測量出橋臂電阻值的變化，可測量出金屬電阻應(yīng)變片的阻值變化；所述數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)進行采集緩存；所述斷電保護模塊當(dāng)電源突然斷電時會產(chǎn)生瞬間高電壓的脈沖，會燒壞板內(nèi)的精密元件，此模塊作用在于對這種高電壓脈沖的隔離保護；
[0009]所述上位機機構(gòu)包括應(yīng)變傳感器基本參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集控制顯示模塊、數(shù)據(jù)分析處理顯示模塊和數(shù)據(jù)報表導(dǎo)出模塊，應(yīng)變傳感器基本參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置應(yīng)變傳感器基本參數(shù)，所述數(shù)據(jù)采集控制顯示模塊用于控制和顯示數(shù)據(jù)采集的信息，所述數(shù)據(jù)分析處理顯示模塊用于數(shù)據(jù)的分析、處理和顯示，所述數(shù)據(jù)報表導(dǎo)出模塊用于導(dǎo)出數(shù)據(jù)報表。
[0010]優(yōu)選地，所述敏感柵為金屬電阻片。
[0011]優(yōu)選地，所述基盤為塑料薄膜。
[0012]優(yōu)選地，所述應(yīng)變測試儀還包括機箱外殼，所述接線端子設(shè)置在所述機箱外殼上，所述數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)穩(wěn)壓電源和總線控制底槽設(shè)置在所述機箱外殼內(nèi)。
[0013]優(yōu)選地，所述惠斯通電橋模塊為1/4橋式的惠斯通電橋、半橋式的惠斯通電橋或全橋式的惠斯通電橋。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，使用高精度動態(tài)應(yīng)變的測試系統(tǒng)及體積窄小的應(yīng)變片，能對被測電路板在各個工位的受力情況實時數(shù)據(jù)采集，采樣率高達ΙΟΚΗζ，做到了對被測試電路板的應(yīng)變情況進行實時的監(jiān)控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例中印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實施例印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)中應(yīng)變傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明實施例印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)中應(yīng)變測試儀的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖4為本發(fā)明實施例印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)中上位機機構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0019]為了本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施例進行闡述。
[0020]應(yīng)力:物體由于外因(受力、溫度變化等)而形變時，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，這個內(nèi)力稱為應(yīng)力。
[0021]應(yīng)變:在力學(xué)中定義為一微小材料元素承受應(yīng)力時所產(chǎn)生的單位長度變形量。
[0022]應(yīng)變效應(yīng):導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機械變形時，其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。
[0023]應(yīng)變電測法:是用電阻應(yīng)變計測量結(jié)構(gòu)的表面應(yīng)變，在根據(jù)應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系確定構(gòu)建表面應(yīng)力狀態(tài)的一種實驗應(yīng)力分析方法。
[0024]惠斯通電橋:電橋由四個等值電阻(其中一個為電阻應(yīng)變片)組合而成，則無論輸入多大電壓，輸出電壓總為O伏，這種狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。如果平衡被破壞，就會產(chǎn)生與電阻變化相對應(yīng)的輸出電壓。適用于檢測應(yīng)變片的電阻微小變化。
[0025]請參見圖1-圖4，圖1為本發(fā)明實施例中印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明實施例印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)中應(yīng)變傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)中應(yīng)變測試儀的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明實施例印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)中上位機機構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖。[0026]本發(fā)明實施例提供的印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，包括應(yīng)變傳感器、應(yīng)變測試儀和上位機機構(gòu)，應(yīng)變傳感器貼附在印制電路板上，應(yīng)變傳感器與應(yīng)變測試儀連接，應(yīng)變測試儀與上位機機構(gòu)連接；其中:
[0027]應(yīng)變傳感器從下至上依次包括基盤3、敏感柵2和迭層薄膜1，敏感柵2為金屬電阻片，基盤3為塑料薄膜，敏感柵2設(shè)置在基盤3和迭層薄膜I之間；
[0028]應(yīng)變測試儀包括數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)穩(wěn)壓電源、總線控制底槽和接線端子，其中:
[0029]所述接線端子作為數(shù)據(jù)連接口與所述應(yīng)變傳感器的金屬電阻片連接，所述接線端子，把金屬應(yīng)變片的導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集卡的采集端口相連；所述數(shù)據(jù)采集卡安裝在所述總線控制底槽上，所述數(shù)據(jù)采集卡為對金屬電阻片的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)進行采集，所述總線控制底槽為所有數(shù)據(jù)采集卡供電并使所有數(shù)據(jù)采集卡信號通訊同步；所述開光穩(wěn)壓電源與所述總線控制底槽連接，所述開關(guān)穩(wěn)壓電源為穩(wěn)定輸入電壓，把市電220V交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定輸出的12V直流，為總線控制底槽供電；
[0030]所述數(shù)據(jù)采集卡包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、抗混疊濾波模塊、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊、惠斯通電橋模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和斷電保護模塊，所述信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、抗混疊濾波模塊、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊、惠斯通電橋模塊處理后，在數(shù)據(jù)采集模塊中進行采集；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊把傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機使用的數(shù)字信號；所述抗混疊濾波模塊內(nèi)置模擬和數(shù)字濾波，通過通帶平滑度和相位非線性度定量表示通帶內(nèi)信號，無混疊帶寬范圍內(nèi)的所有信號均為無混疊信號或至少經(jīng)阻帶抑制過濾的信號，防止產(chǎn)生混疊；所述數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊校準(zhǔn)電路由一個高精度電阻和一個軟件控制開關(guān)組成，它們通過1/4橋電阻連接在一起；所述惠斯通電橋模塊構(gòu)成一個平衡電橋，精確測量出橋臂電阻值的變化，可測量出金屬電阻應(yīng)變片的阻值變化；所述數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)進行采集緩存；所述斷電保護模塊當(dāng)電源突然斷電時會產(chǎn)生瞬間高電壓的脈沖，會燒壞板內(nèi)的精密元件，此模塊作用在于對這種高電壓脈沖的隔離保護；
[0031]上位機機構(gòu)包括應(yīng)變傳感器基本參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集控制顯示模塊、數(shù)據(jù)分析處理顯示模塊和數(shù)據(jù)報表導(dǎo)出模塊，應(yīng)變傳感器基本參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置應(yīng)變傳感器基本參數(shù)，數(shù)據(jù)采集控制顯示模塊用于控制和顯示數(shù)據(jù)采集的信息，數(shù)據(jù)分析處理顯示模塊用于數(shù)據(jù)的分析、處理和顯示，數(shù)據(jù)報表導(dǎo)出模塊用于導(dǎo)出數(shù)據(jù)報表；
[0032]其中:
[0033]應(yīng)變傳感器基本參數(shù)設(shè)置模塊具有設(shè)置應(yīng)變傳感器名稱、樣品粘貼位置、應(yīng)變傳感器橋型配置、應(yīng)變傳感器阻值、應(yīng)變因子設(shè)置、物理通道配置、導(dǎo)線阻值、自動識別可用通道、調(diào)用已配置文件的功能；
[0034]數(shù)據(jù)采集控制顯示模塊具有采集前所有通道校正歸零、采集過程圖形實時顯示、保存測試數(shù)據(jù)、支持各種報警設(shè)定、支持應(yīng)變與應(yīng)變速率同時采集、彩色2D密度圖顯示數(shù)值分布、濾波、采樣率設(shè)置、單值顯示、初始參數(shù)設(shè)定記錄、擴展信號采集的功能；
[0035]數(shù)據(jù)分析處理顯示模塊具有對保存數(shù)據(jù)進行處理、察看數(shù)據(jù)細節(jié)、設(shè)定上下限報警值并進行判斷、軟件濾波、FFT頻譜分析、功率譜分析、概率與密度分布分析、倒頻譜分析、客戶定制功能分析、分析結(jié)果支持另行保存的功能；
[0036]數(shù)據(jù)報表導(dǎo)出模塊具有導(dǎo)入保存數(shù)據(jù)實時導(dǎo)出Excel、ASCI1、CVS等格式報表、默認報表模板包含測試員名稱、應(yīng)變片參數(shù)等內(nèi)容、可單獨導(dǎo)出圖片打印和查看、可選擇其中某段數(shù)據(jù)進行導(dǎo)出、可選擇其中某個應(yīng)變傳感器的數(shù)據(jù)進行導(dǎo)出的功能。
[0037]應(yīng)變測試儀還包括機箱外殼，接線端子設(shè)置在機箱外殼上，數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)穩(wěn)壓電源和總線控制底槽設(shè)置在機箱外殼內(nèi)。
[0038]本發(fā)明實施例的惠斯通電橋模塊采用的是1/4橋式的惠斯通電橋。另外，本發(fā)明還可以使用半橋和全橋的惠斯通電橋來抵消測量過程中溫度等因素對應(yīng)變片電阻的影響。
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，使用高精度動態(tài)應(yīng)變的測試系統(tǒng)及體積窄小的應(yīng)變片，能對被測電路板在各個工位的受力情況實時數(shù)據(jù)采集，采樣率高達ΙΟΚΗζ，做到了對被測試電路板的應(yīng)變情況進行實時的監(jiān)控。
[0040]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，其特征在于，包括應(yīng)變傳感器、應(yīng)變測試儀和上位機機構(gòu)，所述應(yīng)變傳感器貼附在印制電路板上，所述應(yīng)變傳感器與所述應(yīng)變測試儀連接，所述應(yīng)變測試儀與所述上位機機構(gòu)連接；其中: 所述應(yīng)變傳感器從下至上依次包括基盤、敏感柵和迭層薄膜，所述敏感柵設(shè)置在所述基盤和所述迭層薄膜之間； 所述應(yīng)變測試儀包括數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)穩(wěn)壓電源、總線控制底槽和接線端子，其中: 所述接線端子作為數(shù)據(jù)連接口與所述應(yīng)變傳感器的金屬電阻片連接，所述接線端子，把金屬應(yīng)變片的導(dǎo)線與數(shù)據(jù)采集卡的采集端口相連；所述數(shù)據(jù)采集卡安裝在所述總線控制底槽上，所述數(shù)據(jù)采集卡為對金屬電阻片的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)進行采集，所述總線控制底槽為所有數(shù)據(jù)采集卡供電并使所有數(shù)據(jù)采集卡信號通訊同步；所述開光穩(wěn)壓電源與所述總線控制底槽連接，所述開關(guān)穩(wěn)壓電源為穩(wěn)定輸入電壓，把市電220V交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定輸出的12V直流，為總線控制底槽供電； 所述數(shù)據(jù)采集卡包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、抗混疊濾波模塊、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊、惠斯通電橋模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和斷電保護模塊，所述信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、抗混疊濾波模塊、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊、惠斯通電橋模塊處理后，在數(shù)據(jù)采集模塊中進行采集；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊把傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機使用的數(shù)字信號；所述抗混疊濾波模塊內(nèi)置模擬和數(shù)字濾波，通過通帶平滑度和相位非線性度定量表示通帶內(nèi)信號，無混疊帶寬范圍內(nèi)的所有信號均為無混疊信號或至少經(jīng)阻帶抑制過濾的信號，防止產(chǎn)生混疊；所述數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊校準(zhǔn)電路由一個高精度電阻和一個軟件控制開關(guān)組成，它們通過1/4橋電阻連接在一起；所述惠斯通電橋模塊構(gòu)成一個平衡電橋，精確測量出橋臂電阻值的變化，可測量出金屬電阻應(yīng)變片的阻值變化；所述數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)進行采集緩存；所述斷電保護模塊當(dāng)電源突然斷電時會產(chǎn)生瞬間高電壓的脈沖，會燒壞板內(nèi)的精密元件，此模塊作用在于對這種高電壓脈沖的隔離保護； 所述上位機機構(gòu)包括應(yīng)變傳感器基本參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集控制顯示模塊、數(shù)據(jù)分析處理顯示模塊和數(shù)據(jù)報表導(dǎo)出模塊，應(yīng)變傳感器基本參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置應(yīng)變傳感器基本參數(shù)，所述數(shù)據(jù)采集控制顯示模塊用于控制和顯示數(shù)據(jù)采集的信息，所述數(shù)據(jù)分析處理顯示模塊用于數(shù)據(jù)的分析、處理和顯示，所述數(shù)據(jù)報表導(dǎo)出模塊用于導(dǎo)出數(shù)據(jù)報表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述敏感柵為金屬電阻片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述基盤為塑料薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)變測試儀還包括機箱外殼，所述接線端子設(shè)置在所述機箱外殼上，所述數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)穩(wěn)壓電源和總線控制底槽設(shè)置在所述機箱外殼內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)，其特征在于，所述惠斯通電橋模塊為1/4橋式的惠斯通電橋、半橋式的惠斯通電橋或全橋式的惠斯通電橋。
【文檔編號】G01B7/16GK103528493SQ201310482417
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】顧捷 申請人:顧捷, 廣州章和電氣設(shè)備有限公司