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测试压接连接器的大难题被NASA解决了

导读: 缆线以及连接器都是最容易也最难测试的对象,而且通常是得同时进行;一个处理RF、特别是几十GHz信号的互连组件,测试起来会很棘手…为什么?因为所有东西都会影响性能,包括设定、测试仪器与设定、材质、尺寸精度、弯曲、操作方式等等因素都会影响测试性能。

缆线以及连接器都是最容易也最难测试的对象,而且通常是得同时进行;一个处理RF、特别是几十GHz信号的互连组件,测试起来会很棘手…为什么?因为所有东西都会影响性能,包括设定、测试仪器与设定、材质、尺寸精度、弯曲、操作方式等等因素都会影响测试性能。

还有另一种常见的连结方案应该比较容易检测,也就是广泛应用的压接连结(crimp);原则上这种连结非常直接,因为连接器是用手动或是电动辅助的压着钳(crimper)挤压到线路上,线路与连接器是以塑料(plastic)模式变形并紧密结合成一对,因此在电气与机械上应该都很坚固。如果制作正确,压接式互连的阻抗低、可靠,而且会有成本相当低的附加优点。

市面上有很多种类的压接连接器,包括叉型与环形端子(如下图);但是根据笔者同事,EE Times/EDN资深技术编辑Martin Rowe的经验,不良的压接连接器会导致发热甚至起火。

测试压接连接器的大难题被NASA解决了

市面上有很多形状与尺寸的压接连接器,可满足不同应用需求 (图片来源:miketrask.com)

矛盾的是,虽然压接连结是肉眼完全可见,却很难检测;很多因素会导致错误,例如未均匀施加的压接力道、线路未对齐、压力太大(可能导致固态或标准线路出现微小的裂痕)、压力太小(通常会导致因振动而连接时断时续)…等等。

以拆解或是拉断测试(pull-to-failure test)等方式来检测压接链接的质量并不恰当,因为需要破坏连结本身;拆解只能用在样品随机测试或是用以验证设定。那么,该如何用快速又不具破坏性的方法来测试这些连结?它们都是系统的重要链接接口,可靠度是非常重要的。

为解决这个问题,美国太空总署(NASA)旗下的Langley研究中心提出的方案是用一种实时性超音波设备(如下图),以先进的信号分析来判断链接是否通过测试;该系统(现在可提供授权)是在制作压接连结时将一道声波传送进去。

测试压接连接器的大难题被NASA解决了

NASA开发了一种测试压接连接器质量的工具(图片来源:NASA)

根据NASA提供的资料,随着施加的压力提高以及压接连结端点绕着线路变形,穿过链接的超音波波形也会跟着改变;该系统能分析信号的变化,包括振幅以及频率等内容,以做为判断线路与连结端子之电气与机械链接质量的指针(如下图)。

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