导通瞬断测试仪的校准方法

魏武，阚飞

（工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 510610）

1 引言

瞬断测试仪是用来监测连接器件在振动等动态使用环境下是否会发生瞬间断电现象的仪器，能显示最早发生瞬断的位置及瞬断时间；导通瞬断测试仪通过比较电阻的实测值与预设值，判定连接线束是否导通，同时给出瞬断时间，瞬断时间的范围在0.1～99.9μs之间；通常作为振动试验的配套监测仪器，用于检测经常在振动状态下使用的连接器及其线束组件的抗振性能。目前国内还没有制定相应的国家检定规程、部门检定规程或者校准方法，各计量机构采用的自编校准方法又不尽相同；我们在多年的计量校准工作中探索了一些方法，总结了一点经验，由此提出一个经过验证的导通瞬断测试仪的校准方法，希望能够抛砖引玉，供广大计量校准人员参考。

本校准方法适用于日本耐可（NAC）公司生产的、型号为NM-11A的导通瞬断测试仪的校准。其它具有相同测试原理和功能的导通瞬断测试仪可参照本校准方法进行校准。

2 概述

导通瞬断测试仪是用来监测连接线束及连接器在振动、冲击、碰撞等动载荷环境试验时的瞬间断电时间，从而判定线束的接触可靠性的一种仪器。以日本NAC公司研制的NM-11A的导通瞬断测试仪为例，该仪器可以高速、精确地测量电连接线路中的瞬间断路现象。NM-11A采用了半导体集成电路，以恒定20MHz石英晶体为振动时间信号源（振动时钟）。该石英晶体恒定每秒振动2000万次，即每次振动时间为0.05μs，误差为±1×10-4。仪器内部信号处理单元以20MHz晶振为基准，通过比较电阻的实测值与预设值，判定连接线束是否导通，同时给出瞬断时间。由于晶振基准为20MHz，所以最小测量误差为0.05μs，但由于信号的输入到输出的处理过程需要滞后约20ns，所以制造商给出的标称测量误差为±0.1μs；测量范围为0.1～99.9μs，若超过 99.9μs，显示依然 为 99.9μs。NM-11A的输入部分采用了用于限流的高速晶体管，起到缓冲保护的作用，过滤一些不必要的噪声信号。该仪器测试灵敏度高，误差小，操作方便，采用10个并行回路同时工作，能够判断首先发生瞬断的位置和时间，是新型瞬断测试仪的代表。

3 计量特性

NAC公司的NM-11A导通瞬断测试仪的技术参数详见表1。

表1 计量特性

4 校准条件

a） 环境条件

1） 环境温度：（23±5） ℃；

2）相对湿度：不大于80%；

3） 供电电压：（220±22） V，（50±2） Hz；

4） 周围无影响校准系统正常工作的机械振动和电磁干扰。

b） 校准所用的计量标准、仪器设备（或具有相应功能和满足技术指标的设备）及其性能

1）标准电阻箱：电阻范围(0～30.0)Ω，允许误差≤±0.2%,

参考型号：标准电阻箱HY16504。

2）标准信号发生器：输出电平（0-10.0）V，时间范围（0～100.0)μs，时间允许误差≤±0.03μs；

参考型号：标准信号发生器Agilent 33120A。

5 校准项目和校准方法

a） 校准项目表（如表2所示）

表2 校准项目表

b）外观与工作正常性检查

1）被校仪器应有说明书及全部配套附件；

2）被校仪器应无影响正常工作的机械损伤；

3）进行以下校准时，被校仪器及校准用设备应按规定先预热0.5h。

c） 导通判定电阻的校准

1）标准器：标准电阻箱；

2） 接线方法：按图1连线，将标准电阻箱正负端分别接在被校的导通瞬断测试仪的A-B测试端；

3）调节标准电阻箱，使得标准阻值比导通瞬断测试仪的预置值略小；按下测试键开始测试，然后逐渐增大标准电阻值，一直到导通瞬断测试仪开始报警为止，记录此时的标准电阻箱阻值为标准值；

4）标准值落在允许范围内即为合格，否则为不合格。

d）瞬断时间测量的校准

1）标准器：标准信号发生器；

2）接线方法：按图2连线，找一个高频率响应的超高速开关芯片或者高速开关三极管，例如高速晶体管2SC3732，该开关芯片或三极管的响应时间应该小于0.03μs，超高速开关芯片或者高速开关三极管的响应时间可以用高带宽数字存储示波器进行筛选；然后将标准信号发生器的正负端分别接在高速开关芯片或高速开关三极管的基极和发射级上，被校的导通瞬断测试仪的A-B测试端分别接在高速开关芯片或高速开关三极管的集电极和发射级上；

3）调节标准信号发生器产生方波信号输出，使得输出电压大于开关芯片或开关三极管的导通电压，调节需要校准的时间所对应的频率（例如校准1μs的时间点，占空比为50%，信号发生器的周期应该设为2μs，对应的频率应该为0.5MHz，其它时间点以此类推得出），设置占空比为50%；设置好被检的导通瞬断测试仪的瞬断报警时间，按下START测试键开始测试，当导通瞬断测试仪侦测到瞬间开关时间超过预设的报警时间就会报警，记录此时的标准瞬断时间值（标准信号发生器周期值的50%）和瞬断测试仪的时间示值（要注意的是，由于占空比为50%，一个方波信号周期内高速开关的开与关时间各占一半，所以信号发生器的周期的50%才是标准瞬断时间值），依次校准NA-11A的10个平行回路的瞬断时间并记录；

4） 可按下式计算误差：ΔT=Tr-Ts，Tr为被检瞬断测试仪时间读数值，Ts为标准瞬断时间值（误差值小于允许误差即为合格，否则为不合格）。

e）瞬断时间设置功能检查

1）标准器：标准信号发生器；

2） 接线方法：按图2连线，找一个高频率的高速开关芯片或者高速开关三极管，将标准信号发生器的正负端分别接在高速开关芯片或高速开关三极管的基极和发射级上，被校的导通瞬断测试仪的A-B测试端分别接在高速开关芯片或高速开关三极管的集电极和发射级上；

3）设置导通瞬断测试仪的时间，调节标准信号发生器到方波信号输出，占空比为50%，使得输出电压大于开关芯片或开关三极管的导通电压，调节信号发生器的时间大于2倍的预置瞬断报警时间；按下测试键开始测试，检查导通瞬断测试仪是否能够侦测瞬断时间已超出预设值并报警，依次测试NA-11A的10个平行回路并记录。

6 校准结果的表达

校准后，出具校准证书。校准证书由封面和校准数据组成。证书上的信息应满足ISO/IEC 17025:2005《检测和校准实验室能力认可准则》的要求。

7 复校时间间隔

校准时间间隔推荐为1年（由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际的使用情况自主决定复校时间间隔）。

经修理或调整的，应校准后使用。

8 原始记录与证书格式

原始记录与证书格式如图3所示。

9 结束语

我们依据该校准方法在计量中心做了验证实验，包括校准的测量重复性验证、校准的误差分析及不确定度分析验证等，取得了大量可靠的实验数据，并对数据进行了分析和判定。实验证明，该计量标准和校准方法完全符合导通瞬断测试仪校准的要求。这个经过验证的校准方法可以作为计量机构自编校准方法，在计量中心内部作为校准导通瞬断测试仪的依据，指导我们的日常工作。

图3 原始记录与证书格式

[1]杨奋为.新型瞬断检测仪的应用[J].机电元件，2006，（3）：30-36.

[2]王建军.电连接器在动态应力环境中接触电阻的变化及电接触瞬断的检测与研究[J].机电元件，2003,（2）：36-39.