連接器的接觸電阻
發布時間:2011-02-23
中心議題:
不論是高頻電連接器,還是低頻電連接器,接觸電阻、絕緣電阻和介質耐壓(又稱抗電強度)都是保證電連接器能正常可靠地工作的最基本的電氣參數。通常在電連接器產品技術條件的質量一致性檢驗A、B組zu常chang規gui交jiao收shou檢jian驗yan項xiang目mu中zhong都dou列lie有you明ming確que的de技ji術shu指zhi標biao要yao求qiu和he試shi驗yan方fang法fa。這zhe三san個ge檢jian驗yan項xiang目mu也ye是shi用yong戶hu判pan別bie電dian連lian接jie器qi質zhi量liang和he可ke靠kao性xing優you劣lie的de重zhong要yao依yi據ju。但dan根gen據ju多duo年nian來lai從cong事shi電dian連lian接jie器qi檢jian驗yan的de實shi踐jian發fa現xian;目前各生產廠之間以及生產廠和使用廠之間,在具體執行有關技術條件時尚存在許多不一致和差異,往往由於采用的儀器、測試工裝、操作方法、樣yang品pin處chu理li和he環huan境jing條tiao件jian等deng因yin素su的de不bu同tong,直zhi接jie影ying響xiang到dao檢jian驗yan結jie果guo的de準zhun確que性xing和he一yi致zhi性xing。為wei此ci,針zhen對dui目mu前qian這zhe三san個ge常chang規gui電dian性xing能neng檢jian驗yan項xiang目mu在zai實shi際ji操cao作zuo中zhong存cun在zai的de問wen題ti進jin行xing一yi些xie專zhuan題ti研yan討tao,對dui提ti高gao電dian連lian接jie器qi檢jian驗yan可ke靠kao性xing是shi十shi分fen有you益yi的de。
另(ling)外(wai),隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)的(de)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan),新(xin)一(yi)代(dai)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)儀(yi)正(zheng)在(zai)逐(zhu)步(bu)替(ti)代(dai)原(yuan)有(you)的(de)單(dan)參(can)數(shu)測(ce)試(shi)儀(yi)。這(zhe)些(xie)新(xin)型(xing)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)必(bi)將(jiang)大(da)大(da)提(ti)高(gao)電(dian)性(xing)能(neng)的(de)檢(jian)測(ce)速(su)度(du)、效率和準確可靠性。
2.1 作用原理
在顯微鏡下觀察連接器接觸件的表麵,盡管鍍金層十分光滑,則仍能觀察到5-10微(wei)米(mi)的(de)凸(tu)起(qi)部(bu)分(fen)。會(hui)看(kan)到(dao)插(cha)合(he)的(de)一(yi)對(dui)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)接(jie)觸(chu),並(bing)不(bu)是(shi)整(zheng)個(ge)接(jie)觸(chu)麵(mian)的(de)接(jie)觸(chu),而(er)是(shi)散(san)布(bu)在(zai)接(jie)觸(chu)麵(mian)上(shang)一(yi)些(xie)點(dian)的(de)接(jie)觸(chu)。實(shi)際(ji)接(jie)觸(chu)麵(mian)必(bi)然(ran)小(xiao)於(yu)理(li)論(lun)接(jie)觸(chu)麵(mian)。根(gen)據(ju)表(biao)麵(mian)光(guang)滑(hua)程(cheng)度(du)及(ji)接(jie)觸(chu)壓(ya)力(li)大(da)小(xiao),兩(liang)者(zhe)差(cha)距(ju)有(you)的(de)可(ke)達(da)幾(ji)千(qian)倍(bei)。實(shi)際(ji)接(jie)觸(chu)麵(mian)可(ke)分(fen)為(wei)兩(liang)部(bu)分(fen);一yi是shi真zhen正zheng金jin屬shu與yu金jin屬shu直zhi接jie接jie觸chu部bu分fen。即ji金jin屬shu間jian無wu過guo渡du電dian阻zu的de接jie觸chu微wei點dian,亦yi稱cheng接jie觸chu斑ban點dian,它ta是shi由you接jie觸chu壓ya力li或huo熱re作zuo用yong破po壞huai界jie麵mian膜mo後hou形xing成cheng的de。這zhe部bu分fen約yue占zhan實shi際ji接jie觸chu麵mian積ji的de 5-10%。ershitongguojiechujiemianwuranbomohouxianghujiechudebufen。yinweirenhejinshudouyoufanhuiyuanyanghuawuzhuangtaideqingxiang。shijishang,zaidaqizhongbucunzaizhenzhengjiejingdejinshubiaomian,jishihenjiejingdejinshubiaomian,yidanbaoluzaidaqizhong,bianhuihenkuaishengchengjiweimidechuqiyanghuamoceng。lirutongzhiyao2-3分鍾,鎳約30分鍾,鋁僅需2-3秒鍾,其表麵便可形成厚度約2weimideyanghuamoceng。jishitebiewendingdeguijinshujin,youyutadebiaomiannengjiaogao,qibiaomianyehuixingchengyicengyoujiqitixifumo。ciwai,daqizhongdechenaidengyehuizaijiechujianbiaomianxingchengchenjimo。yiner,congweiguanfenxirenhejiechumiandoushiyigewuranmian。
綜上所述,真正接觸電阻應由以下幾部分組成;
1) 集中電阻
電流通過實際接觸麵時,由於電流線收縮(或稱集中)顯示出來的電阻。將其稱為集中電阻或收縮電阻。
2) 膜層電阻
由於接觸表麵膜層及其他汙染物所構成的膜層電阻。從接觸表麵狀態分析;表麵汙染膜可分為較堅實的薄膜層和較鬆散的雜質汙染層。故確切地說,也可把膜層電阻稱為界麵電阻。
3) 導體電阻
實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)時(shi),都(dou)是(shi)在(zai)接(jie)點(dian)引(yin)出(chu)端(duan)進(jin)行(xing)的(de),故(gu)實(shi)際(ji)測(ce)得(de)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)還(hai)包(bao)含(han)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)以(yi)外(wai)接(jie)觸(chu)件(jian)和(he)引(yin)出(chu)導(dao)線(xian)本(ben)身(shen)的(de)導(dao)體(ti)電(dian)阻(zu)。導(dao)體(ti)電(dian)阻(zu)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)本(ben)身(shen)的(de)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng),它(ta)與(yu)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)關(guan)係(xi)可(ke)用(yong)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)來(lai)表(biao)征(zheng)。
為便於區分,將集中電阻加上膜層電阻稱為真實接觸電阻。而將實際測得包含有導體電阻的稱為總接觸電阻。
在實際測量接觸電阻時,常使用按開爾文電橋四端子法原理設計的接觸電阻測試儀(毫歐計),其專用夾具夾在被測接觸件端接部位兩端,故實際測量的總接觸電阻 R由以下三部分組成,可由下式表示:
R= RC + Rf + Rp,式中:RC-集中電阻;Rf-膜層電阻;Rp-導體電阻。
接jie觸chu電dian阻zu檢jian驗yan目mu的de是shi確que定ding電dian流liu流liu經jing接jie觸chu件jian的de接jie觸chu表biao麵mian的de電dian觸chu點dian時shi產chan生sheng的de電dian阻zu。如ru果guo有you大da電dian流liu通tong過guo高gao阻zu觸chu點dian時shi,就jiu可ke能neng產chan生sheng過guo分fen的de能neng量liang消xiao耗hao,並bing使shi觸chu點dian產chan生sheng危wei險xian的de過guo熱re現xian象xiang。在zai很hen多duo應ying用yong中zhong要yao求qiu接jie觸chu電dian阻zu低di且qie穩wen定ding,以yi使shi觸chu點dian上shang的de電dian壓ya降jiang不bu致zhi影ying響xiang電dian路lu狀zhuang況kuang的de精jing度du。
測量接觸電阻除用毫歐計外,也可用伏-安計法,安培-電位計法。
在zai連lian接jie微wei弱ruo信xin號hao電dian路lu中zhong,設she定ding的de測ce試shi參can數shu條tiao件jian對dui接jie觸chu電dian阻zu檢jian測ce結jie果guo有you一yi定ding影ying響xiang。因yin為wei接jie觸chu表biao麵mian會hui附fu有you氧yang化hua層ceng,油you汙wu或huo其qi他ta汙wu染ran物wu,兩liang接jie觸chu件jian表biao麵mian會hui產chan生sheng膜mo層ceng電dian阻zu。由you於yu膜mo層ceng為wei不bu良liang導dao體ti,隨sui膜mo層ceng厚hou度du增zeng加jia,接jie觸chu電dian阻zu會hui迅xun速su增zeng大da。膜mo層ceng在zai高gao的de接jie觸chu壓ya力li下xia會hui機ji械xie擊ji穿chuan,或huo在zai高gao電dian壓ya、大電流下會發生電擊穿。但對某些小型連接器設計的接觸壓力很小,工作電流電壓僅為mA和mV級,膜層電阻不易被擊穿,接觸電阻增大可能影響電信號的傳輸。
在GB5095“電子設備用機電元件基本試驗規程及測量方法” 中的接觸電阻測試方法之一,“接觸電阻-毫伏法” 規定,為防止接觸件上膜層被擊穿,測試回路交流或直流的開路峰值電壓應不大於20mV,交流或直流的測試中電流應不大於100mA。
在GJB1217“電連接器試驗方法” 中規定有“低電平接觸電阻” 和“接觸電阻” 兩種試驗方法。其中低電平接觸電阻試驗方法基本內容與上述GB5095中的接觸電阻-毫(hao)伏(fu)法(fa)相(xiang)同(tong)。目(mu)的(de)是(shi)評(ping)定(ding)接(jie)觸(chu)件(jian)在(zai)加(jia)上(shang)不(bu)改(gai)變(bian)物(wu)理(li)的(de)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)或(huo)不(bu)改(gai)變(bian)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)的(de)不(bu)導(dao)電(dian)氧(yang)化(hua)薄(bo)膜(mo)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)特(te)性(xing)。所(suo)加(jia)開(kai)路(lu)試(shi)驗(yan)電(dian)壓(ya)不(bu)超(chao)過(guo)20mV,試驗電流應限製在100mA。在zai這zhe一yi電dian平ping下xia的de性xing能neng足zu以yi表biao現xian在zai低di電dian平ping電dian激ji勵li下xia的de接jie觸chu界jie麵mian的de性xing能neng。而er接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan方fang法fa目mu的de是shi測ce量liang通tong過guo規gui定ding電dian流liu的de一yi對dui插cha合he接jie觸chu件jian兩liang端duan或huo接jie觸chu件jian與yu測ce量liang規gui之zhi間jian的de電dian阻zu。通tong常chang采cai用yong這zhe一yi試shi驗yan方fang法fa施shi加jia的de規gui定ding電dian流liu要yao比bi前qian一yi種zhong試shi驗yan方fang法fa大da得de多duo。如ru國guo軍jun標biaoGJB101“小圓形快速分離耐環境電連接器總規範”中規定;測量時電流為1A,接觸對串聯後,測量每對接觸對的電壓降,取其平均值換算成接觸電阻值。
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2.2 影響因素
主要受接觸件材料、正壓力、表麵狀態、使用電壓和電流等因素影響。
1) 接觸件材料
電連接器技術條件對不同材質製作的同規格插配接觸件,規定了不同的接觸電阻考核指標。如小圓形快速分離耐環境電連接器總規範GJB101-86規定,直徑為1mm的插配接觸件接觸電阻,銅合金≤5mΩ,鐵合金≤15mΩ。
2) 正壓力
接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)正(zheng)壓(ya)力(li)是(shi)指(zhi)彼(bi)此(ci)接(jie)觸(chu)的(de)表(biao)麵(mian)產(chan)生(sheng)並(bing)垂(chui)直(zhi)於(yu)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)的(de)力(li)。隨(sui)正(zheng)壓(ya)力(li)增(zeng)加(jia),接(jie)觸(chu)微(wei)點(dian)數(shu)量(liang)及(ji)麵(mian)積(ji)也(ye)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)加(jia),同(tong)時(shi)接(jie)觸(chu)微(wei)點(dian)從(cong)彈(dan)性(xing)變(bian)形(xing)過(guo)渡(du)到(dao)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)。由(you)於(yu)集(ji)中(zhong)電(dian)阻(zu)逐(zhu)漸(jian)減(jian)小(xiao),而(er)使(shi)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)降(jiang)低(di)。接(jie)觸(chu)正(zheng)壓(ya)力(li)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)幾(ji)何(he)形(xing)狀(zhuang)和(he)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)。
3) 表麵狀態
接觸件表麵一是由於塵埃、鬆香、油you汙wu等deng在zai接jie點dian表biao麵mian機ji械xie附fu著zhe沉chen積ji形xing成cheng的de較jiao鬆song散san的de表biao膜mo,這zhe層ceng表biao膜mo由you於yu帶dai有you微wei粒li物wu質zhi極ji易yi嵌qian藏zang在zai接jie觸chu表biao麵mian的de微wei觀guan凹ao坑keng處chu,使shi接jie觸chu麵mian積ji縮suo小xiao,接jie觸chu電dian阻zu增zeng大da,且qie極ji不bu穩wen定ding。二er是shi由you於yu物wu理li吸xi附fu及ji化hua學xue吸xi附fu所suo形xing成cheng的de汙wu染ran膜mo,對dui金jin屬shu表biao麵mian主zhu要yao是shi化hua學xue吸xi附fu,它ta是shi在zai物wu理li吸xi附fu後hou伴ban隨sui電dian子zi遷qian移yi而er產chan生sheng的de。故gu對dui一yi些xie高gao可ke靠kao性xing要yao求qiu的de產chan品pin,如ru航hang天tian用yong電dian連lian接jie器qi必bi須xu要yao有you潔jie淨jing的de裝zhuang配pei生sheng產chan環huan境jing條tiao件jian,完wan善shan的de清qing洗xi工gong藝yi及ji必bi要yao的de結jie構gou密mi封feng措cuo施shi,使shi用yong單dan位wei必bi須xu要yao有you良liang好hao的de貯zhu存cun和he使shi用yong操cao作zuo環huan境jing條tiao件jian。
4) 使用電壓
shiyongdianyadadaoyidingyuzhi,huishijiechujianmocengbeijichuan,ershijiechudianzuxunsuxiajiang。danyouyurexiaoyingjiasulemocengfujinquyudehuaxuefanying,duimocengyouyidingdexiufuzuoyong。yushizuzhichengxianfeixianxing。zaiyuzhidianyafujin,dianyajiangdeweixiaobodonghuiyinqidianliukenengershibeihuojishibeifanweineibianhua。shijiechudianzufashenghendabianhua,bulejiezhezhongfeixian***,就會在測試和使用接觸件時產生錯誤。
5) 電流
當電流超過一定值時,接觸件界麵微小點處通電後產生的焦耳熱()作用而使金屬軟化或熔化,會對集中電阻產生影響,隨之降低接觸電阻。
2.3 問題研討
1) 低電平接觸電阻檢驗
考慮到接觸件膜層在高接觸壓力下會發生機械擊穿或在高電壓、大電流下會發生電擊穿。對某些小體積的連接器設計的接觸壓力相當小,使用場合僅為mV或mA 級,膜層電阻不易被擊穿,可能影響電信號的傳輸。故國軍標GJB1217-91電dian連lian接jie器qi試shi驗yan方fang法fa中zhong規gui定ding了le兩liang種zhong試shi驗yan方fang法fa。即ji低di電dian平ping接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan方fang法fa和he接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan方fang法fa。其qi中zhong低di電dian平ping接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan目mu的de是shi評ping定ding接jie觸chu件jian在zai加jia上shang不bu能neng改gai變bian物wu理li的de接jie觸chu表biao麵mian或huo不bu改gai變bian可ke能neng存cun在zai的de不bu導dao電dian氧yang化hua簿bu膜mo的de電dian壓ya和he電dian流liu條tiao件jian下xia的de接jie觸chu電dian阻zu特te性xing。所suo加jia開kai路lu試shi驗yan電dian壓ya不bu超chao過guo20mV,而試驗電流應限製在100mA,在(zai)這(zhe)一(yi)電(dian)平(ping)下(xia)的(de)性(xing)能(neng)足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)以(yi)表(biao)現(xian)在(zai)低(di)電(dian)平(ping)電(dian)激(ji)勵(li)下(xia)的(de)接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)的(de)性(xing)能(neng)。而(er)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)目(mu)的(de)是(shi)測(ce)量(liang)通(tong)過(guo)規(gui)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)一(yi)對(dui)插(cha)合(he)接(jie)觸(chu)件(jian)兩(liang)端(duan)或(huo)接(jie)觸(chu)件(jian)與(yu)測(ce)量(liang)規(gui)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)阻(zu),而此規定電流要比前者大得多,通常規定為1A。
2) 單孔分離力檢驗
為(wei)確(que)保(bao)接(jie)觸(chu)件(jian)插(cha)合(he)接(jie)觸(chu)可(ke)靠(kao),保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)的(de)正(zheng)壓(ya)力(li)是(shi)關(guan)鍵(jian)。正(zheng)壓(ya)力(li)是(shi)接(jie)觸(chu)壓(ya)力(li)的(de)一(yi)種(zhong)直(zhi)接(jie)指(zhi)標(biao),明(ming)顯(xian)影(ying)響(xiang)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)。但(dan)鑒(jian)於(yu)接(jie)觸(chu)件(jian)插(cha)合(he)狀(zhuang)態(tai)的(de)正(zheng)壓(ya)力(li)很(hen)難(nan)測(ce)量(liang),故(gu)一(yi)般(ban)用(yong)測(ce)量(liang)插(cha)合(he)狀(zhuang)態(tai)的(de)接(jie)觸(chu)件(jian)由(you)靜(jing)止(zhi)變(bian)為(wei)運(yun)動(dong)的(de)單(dan)孔(kong)分(fen)離(li)力(li)來(lai)表(biao)征(zheng)插(cha)針(zhen)與(yu)插(cha)孔(kong)正(zheng)在(zai)接(jie)觸(chu)。通(tong)常(chang)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)技(ji)術(shu)條(tiao)件(jian)規(gui)定(ding)的(de)分(fen)離(li)力(li)要(yao)求(qiu)是(shi)用(yong)實(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)確(que)定(ding)的(de),其(qi)理(li)論(lun)值(zhi)可(ke)用(yong)下(xia)式(shi)表(biao)達(da)。
F=FN•μ
式中FN為正壓力, μ為摩擦係數。
由you於yu分fen離li力li受shou正zheng壓ya力li和he摩mo擦ca係xi數shu兩liang者zhe製zhi約yue。故gu決jue不bu能neng認ren為wei分fen離li力li大da,就jiu正zheng壓ya力li大da接jie觸chu可ke靠kao。現xian在zai隨sui著zhe接jie觸chu件jian製zhi作zuo精jing度du和he表biao麵mian鍍du層ceng質zhi量liang的de提ti高gao,將jiang分fen離li力li控kong製zhi在zai一yi個ge恰qia當dang的de水shui平ping上shang即ji可ke保bao證zheng接jie觸chu可ke靠kao。作zuo者zhe在zai實shi踐jian中zhong發fa現xian,單dan孔kong分fen離li力li過guo小xiao,在zai受shou振zhen動dong衝chong擊ji載zai荷he時shi有you可ke能neng造zao成cheng信xin號hao瞬shun斷duan。用yong測ce單dan孔kong分fen離li力li評ping定ding接jie觸chu可ke靠kao性xing比bi測ce接jie觸chu電dian阻zu有you效xiao。因yin為wei在zai實shi際ji檢jian驗yan中zhong接jie觸chu電dian阻zu件jian很hen少shao出chu現xian不bu合he格ge,單dan孔kong分fen離li力li偏pian低di超chao差cha的de插cha孔kong,測ce量liang接jie觸chu電dian阻zu往wang往wang仍reng合he格ge。
3) 接觸電阻檢驗合格不等於接觸可靠。
在許多實際使用場合,汽車、摩托車、火車、動力機械、自動化儀器以及航空、航天、船(chuan)舶(bo)等(deng)軍(jun)用(yong)連(lian)接(jie)器(qi),往(wang)往(wang)都(dou)是(shi)在(zai)動(dong)態(tai)振(zhen)動(dong)環(huan)境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)。實(shi)驗(yan)證(zheng)明(ming)僅(jin)用(yong)檢(jian)驗(yan)靜(jing)態(tai)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)是(shi)否(fou)合(he)格(ge),並(bing)不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)動(dong)態(tai)環(huan)境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)接(jie)觸(chu)可(ke)靠(kao)。往(wang)往(wang)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)合(he)格(ge)的(de)連(lian)接(jie)器(qi)在(zai)進(jin)行(xing)振(zhen)動(dong)、衝擊、離心等模擬環境試驗時仍出現瞬間斷電現象。故對一些高可靠性要求的連接器,許多設計人員都提出最好能100%對dui其qi進jin行xing動dong態tai振zhen動dong試shi驗yan來lai考kao核he接jie觸chu可ke靠kao性xing。最zui近jin,日ri本ben耐nai可ke公gong司si推tui出chu了le一yi種zhong與yu導dao通tong儀yi配pei套tao使shi用yong的de小xiao型xing台tai式shi電dian動dong振zhen動dong台tai,已yi成cheng功gong地di應ying用yong於yu許xu多duo民min用yong線xian束shu的de接jie觸chu可ke靠kao性xing檢jian驗yan。
- 連接器接觸電阻的作用原理
- 連接器接觸電阻的影響因素
- 連接器接觸電阻的問題研討
不論是高頻電連接器,還是低頻電連接器,接觸電阻、絕緣電阻和介質耐壓(又稱抗電強度)都是保證電連接器能正常可靠地工作的最基本的電氣參數。通常在電連接器產品技術條件的質量一致性檢驗A、B組zu常chang規gui交jiao收shou檢jian驗yan項xiang目mu中zhong都dou列lie有you明ming確que的de技ji術shu指zhi標biao要yao求qiu和he試shi驗yan方fang法fa。這zhe三san個ge檢jian驗yan項xiang目mu也ye是shi用yong戶hu判pan別bie電dian連lian接jie器qi質zhi量liang和he可ke靠kao性xing優you劣lie的de重zhong要yao依yi據ju。但dan根gen據ju多duo年nian來lai從cong事shi電dian連lian接jie器qi檢jian驗yan的de實shi踐jian發fa現xian;目前各生產廠之間以及生產廠和使用廠之間,在具體執行有關技術條件時尚存在許多不一致和差異,往往由於采用的儀器、測試工裝、操作方法、樣yang品pin處chu理li和he環huan境jing條tiao件jian等deng因yin素su的de不bu同tong,直zhi接jie影ying響xiang到dao檢jian驗yan結jie果guo的de準zhun確que性xing和he一yi致zhi性xing。為wei此ci,針zhen對dui目mu前qian這zhe三san個ge常chang規gui電dian性xing能neng檢jian驗yan項xiang目mu在zai實shi際ji操cao作zuo中zhong存cun在zai的de問wen題ti進jin行xing一yi些xie專zhuan題ti研yan討tao,對dui提ti高gao電dian連lian接jie器qi檢jian驗yan可ke靠kao性xing是shi十shi分fen有you益yi的de。
另(ling)外(wai),隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)的(de)迅(xun)猛(meng)發(fa)展(zhan),新(xin)一(yi)代(dai)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)儀(yi)正(zheng)在(zai)逐(zhu)步(bu)替(ti)代(dai)原(yuan)有(you)的(de)單(dan)參(can)數(shu)測(ce)試(shi)儀(yi)。這(zhe)些(xie)新(xin)型(xing)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)必(bi)將(jiang)大(da)大(da)提(ti)高(gao)電(dian)性(xing)能(neng)的(de)檢(jian)測(ce)速(su)度(du)、效率和準確可靠性。
2.1 作用原理
在顯微鏡下觀察連接器接觸件的表麵,盡管鍍金層十分光滑,則仍能觀察到5-10微(wei)米(mi)的(de)凸(tu)起(qi)部(bu)分(fen)。會(hui)看(kan)到(dao)插(cha)合(he)的(de)一(yi)對(dui)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)接(jie)觸(chu),並(bing)不(bu)是(shi)整(zheng)個(ge)接(jie)觸(chu)麵(mian)的(de)接(jie)觸(chu),而(er)是(shi)散(san)布(bu)在(zai)接(jie)觸(chu)麵(mian)上(shang)一(yi)些(xie)點(dian)的(de)接(jie)觸(chu)。實(shi)際(ji)接(jie)觸(chu)麵(mian)必(bi)然(ran)小(xiao)於(yu)理(li)論(lun)接(jie)觸(chu)麵(mian)。根(gen)據(ju)表(biao)麵(mian)光(guang)滑(hua)程(cheng)度(du)及(ji)接(jie)觸(chu)壓(ya)力(li)大(da)小(xiao),兩(liang)者(zhe)差(cha)距(ju)有(you)的(de)可(ke)達(da)幾(ji)千(qian)倍(bei)。實(shi)際(ji)接(jie)觸(chu)麵(mian)可(ke)分(fen)為(wei)兩(liang)部(bu)分(fen);一yi是shi真zhen正zheng金jin屬shu與yu金jin屬shu直zhi接jie接jie觸chu部bu分fen。即ji金jin屬shu間jian無wu過guo渡du電dian阻zu的de接jie觸chu微wei點dian,亦yi稱cheng接jie觸chu斑ban點dian,它ta是shi由you接jie觸chu壓ya力li或huo熱re作zuo用yong破po壞huai界jie麵mian膜mo後hou形xing成cheng的de。這zhe部bu分fen約yue占zhan實shi際ji接jie觸chu麵mian積ji的de 5-10%。ershitongguojiechujiemianwuranbomohouxianghujiechudebufen。yinweirenhejinshudouyoufanhuiyuanyanghuawuzhuangtaideqingxiang。shijishang,zaidaqizhongbucunzaizhenzhengjiejingdejinshubiaomian,jishihenjiejingdejinshubiaomian,yidanbaoluzaidaqizhong,bianhuihenkuaishengchengjiweimidechuqiyanghuamoceng。lirutongzhiyao2-3分鍾,鎳約30分鍾,鋁僅需2-3秒鍾,其表麵便可形成厚度約2weimideyanghuamoceng。jishitebiewendingdeguijinshujin,youyutadebiaomiannengjiaogao,qibiaomianyehuixingchengyicengyoujiqitixifumo。ciwai,daqizhongdechenaidengyehuizaijiechujianbiaomianxingchengchenjimo。yiner,congweiguanfenxirenhejiechumiandoushiyigewuranmian。
綜上所述,真正接觸電阻應由以下幾部分組成;
1) 集中電阻
電流通過實際接觸麵時,由於電流線收縮(或稱集中)顯示出來的電阻。將其稱為集中電阻或收縮電阻。
2) 膜層電阻
由於接觸表麵膜層及其他汙染物所構成的膜層電阻。從接觸表麵狀態分析;表麵汙染膜可分為較堅實的薄膜層和較鬆散的雜質汙染層。故確切地說,也可把膜層電阻稱為界麵電阻。
3) 導體電阻
實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)時(shi),都(dou)是(shi)在(zai)接(jie)點(dian)引(yin)出(chu)端(duan)進(jin)行(xing)的(de),故(gu)實(shi)際(ji)測(ce)得(de)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)還(hai)包(bao)含(han)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)以(yi)外(wai)接(jie)觸(chu)件(jian)和(he)引(yin)出(chu)導(dao)線(xian)本(ben)身(shen)的(de)導(dao)體(ti)電(dian)阻(zu)。導(dao)體(ti)電(dian)阻(zu)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)本(ben)身(shen)的(de)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng),它(ta)與(yu)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)關(guan)係(xi)可(ke)用(yong)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)來(lai)表(biao)征(zheng)。
為便於區分,將集中電阻加上膜層電阻稱為真實接觸電阻。而將實際測得包含有導體電阻的稱為總接觸電阻。
在實際測量接觸電阻時,常使用按開爾文電橋四端子法原理設計的接觸電阻測試儀(毫歐計),其專用夾具夾在被測接觸件端接部位兩端,故實際測量的總接觸電阻 R由以下三部分組成,可由下式表示:
R= RC + Rf + Rp,式中:RC-集中電阻;Rf-膜層電阻;Rp-導體電阻。
接jie觸chu電dian阻zu檢jian驗yan目mu的de是shi確que定ding電dian流liu流liu經jing接jie觸chu件jian的de接jie觸chu表biao麵mian的de電dian觸chu點dian時shi產chan生sheng的de電dian阻zu。如ru果guo有you大da電dian流liu通tong過guo高gao阻zu觸chu點dian時shi,就jiu可ke能neng產chan生sheng過guo分fen的de能neng量liang消xiao耗hao,並bing使shi觸chu點dian產chan生sheng危wei險xian的de過guo熱re現xian象xiang。在zai很hen多duo應ying用yong中zhong要yao求qiu接jie觸chu電dian阻zu低di且qie穩wen定ding,以yi使shi觸chu點dian上shang的de電dian壓ya降jiang不bu致zhi影ying響xiang電dian路lu狀zhuang況kuang的de精jing度du。
測量接觸電阻除用毫歐計外,也可用伏-安計法,安培-電位計法。
在zai連lian接jie微wei弱ruo信xin號hao電dian路lu中zhong,設she定ding的de測ce試shi參can數shu條tiao件jian對dui接jie觸chu電dian阻zu檢jian測ce結jie果guo有you一yi定ding影ying響xiang。因yin為wei接jie觸chu表biao麵mian會hui附fu有you氧yang化hua層ceng,油you汙wu或huo其qi他ta汙wu染ran物wu,兩liang接jie觸chu件jian表biao麵mian會hui產chan生sheng膜mo層ceng電dian阻zu。由you於yu膜mo層ceng為wei不bu良liang導dao體ti,隨sui膜mo層ceng厚hou度du增zeng加jia,接jie觸chu電dian阻zu會hui迅xun速su增zeng大da。膜mo層ceng在zai高gao的de接jie觸chu壓ya力li下xia會hui機ji械xie擊ji穿chuan,或huo在zai高gao電dian壓ya、大電流下會發生電擊穿。但對某些小型連接器設計的接觸壓力很小,工作電流電壓僅為mA和mV級,膜層電阻不易被擊穿,接觸電阻增大可能影響電信號的傳輸。
在GB5095“電子設備用機電元件基本試驗規程及測量方法” 中的接觸電阻測試方法之一,“接觸電阻-毫伏法” 規定,為防止接觸件上膜層被擊穿,測試回路交流或直流的開路峰值電壓應不大於20mV,交流或直流的測試中電流應不大於100mA。
在GJB1217“電連接器試驗方法” 中規定有“低電平接觸電阻” 和“接觸電阻” 兩種試驗方法。其中低電平接觸電阻試驗方法基本內容與上述GB5095中的接觸電阻-毫(hao)伏(fu)法(fa)相(xiang)同(tong)。目(mu)的(de)是(shi)評(ping)定(ding)接(jie)觸(chu)件(jian)在(zai)加(jia)上(shang)不(bu)改(gai)變(bian)物(wu)理(li)的(de)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)或(huo)不(bu)改(gai)變(bian)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)的(de)不(bu)導(dao)電(dian)氧(yang)化(hua)薄(bo)膜(mo)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)特(te)性(xing)。所(suo)加(jia)開(kai)路(lu)試(shi)驗(yan)電(dian)壓(ya)不(bu)超(chao)過(guo)20mV,試驗電流應限製在100mA。在zai這zhe一yi電dian平ping下xia的de性xing能neng足zu以yi表biao現xian在zai低di電dian平ping電dian激ji勵li下xia的de接jie觸chu界jie麵mian的de性xing能neng。而er接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan方fang法fa目mu的de是shi測ce量liang通tong過guo規gui定ding電dian流liu的de一yi對dui插cha合he接jie觸chu件jian兩liang端duan或huo接jie觸chu件jian與yu測ce量liang規gui之zhi間jian的de電dian阻zu。通tong常chang采cai用yong這zhe一yi試shi驗yan方fang法fa施shi加jia的de規gui定ding電dian流liu要yao比bi前qian一yi種zhong試shi驗yan方fang法fa大da得de多duo。如ru國guo軍jun標biaoGJB101“小圓形快速分離耐環境電連接器總規範”中規定;測量時電流為1A,接觸對串聯後,測量每對接觸對的電壓降,取其平均值換算成接觸電阻值。
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2.2 影響因素
主要受接觸件材料、正壓力、表麵狀態、使用電壓和電流等因素影響。
1) 接觸件材料
電連接器技術條件對不同材質製作的同規格插配接觸件,規定了不同的接觸電阻考核指標。如小圓形快速分離耐環境電連接器總規範GJB101-86規定,直徑為1mm的插配接觸件接觸電阻,銅合金≤5mΩ,鐵合金≤15mΩ。
2) 正壓力
接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)正(zheng)壓(ya)力(li)是(shi)指(zhi)彼(bi)此(ci)接(jie)觸(chu)的(de)表(biao)麵(mian)產(chan)生(sheng)並(bing)垂(chui)直(zhi)於(yu)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)的(de)力(li)。隨(sui)正(zheng)壓(ya)力(li)增(zeng)加(jia),接(jie)觸(chu)微(wei)點(dian)數(shu)量(liang)及(ji)麵(mian)積(ji)也(ye)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)加(jia),同(tong)時(shi)接(jie)觸(chu)微(wei)點(dian)從(cong)彈(dan)性(xing)變(bian)形(xing)過(guo)渡(du)到(dao)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)。由(you)於(yu)集(ji)中(zhong)電(dian)阻(zu)逐(zhu)漸(jian)減(jian)小(xiao),而(er)使(shi)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)降(jiang)低(di)。接(jie)觸(chu)正(zheng)壓(ya)力(li)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)接(jie)觸(chu)件(jian)的(de)幾(ji)何(he)形(xing)狀(zhuang)和(he)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)。
3) 表麵狀態
接觸件表麵一是由於塵埃、鬆香、油you汙wu等deng在zai接jie點dian表biao麵mian機ji械xie附fu著zhe沉chen積ji形xing成cheng的de較jiao鬆song散san的de表biao膜mo,這zhe層ceng表biao膜mo由you於yu帶dai有you微wei粒li物wu質zhi極ji易yi嵌qian藏zang在zai接jie觸chu表biao麵mian的de微wei觀guan凹ao坑keng處chu,使shi接jie觸chu麵mian積ji縮suo小xiao,接jie觸chu電dian阻zu增zeng大da,且qie極ji不bu穩wen定ding。二er是shi由you於yu物wu理li吸xi附fu及ji化hua學xue吸xi附fu所suo形xing成cheng的de汙wu染ran膜mo,對dui金jin屬shu表biao麵mian主zhu要yao是shi化hua學xue吸xi附fu,它ta是shi在zai物wu理li吸xi附fu後hou伴ban隨sui電dian子zi遷qian移yi而er產chan生sheng的de。故gu對dui一yi些xie高gao可ke靠kao性xing要yao求qiu的de產chan品pin,如ru航hang天tian用yong電dian連lian接jie器qi必bi須xu要yao有you潔jie淨jing的de裝zhuang配pei生sheng產chan環huan境jing條tiao件jian,完wan善shan的de清qing洗xi工gong藝yi及ji必bi要yao的de結jie構gou密mi封feng措cuo施shi,使shi用yong單dan位wei必bi須xu要yao有you良liang好hao的de貯zhu存cun和he使shi用yong操cao作zuo環huan境jing條tiao件jian。
4) 使用電壓
shiyongdianyadadaoyidingyuzhi,huishijiechujianmocengbeijichuan,ershijiechudianzuxunsuxiajiang。danyouyurexiaoyingjiasulemocengfujinquyudehuaxuefanying,duimocengyouyidingdexiufuzuoyong。yushizuzhichengxianfeixianxing。zaiyuzhidianyafujin,dianyajiangdeweixiaobodonghuiyinqidianliukenengershibeihuojishibeifanweineibianhua。shijiechudianzufashenghendabianhua,bulejiezhezhongfeixian***,就會在測試和使用接觸件時產生錯誤。
5) 電流
當電流超過一定值時,接觸件界麵微小點處通電後產生的焦耳熱()作用而使金屬軟化或熔化,會對集中電阻產生影響,隨之降低接觸電阻。
2.3 問題研討
1) 低電平接觸電阻檢驗
考慮到接觸件膜層在高接觸壓力下會發生機械擊穿或在高電壓、大電流下會發生電擊穿。對某些小體積的連接器設計的接觸壓力相當小,使用場合僅為mV或mA 級,膜層電阻不易被擊穿,可能影響電信號的傳輸。故國軍標GJB1217-91電dian連lian接jie器qi試shi驗yan方fang法fa中zhong規gui定ding了le兩liang種zhong試shi驗yan方fang法fa。即ji低di電dian平ping接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan方fang法fa和he接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan方fang法fa。其qi中zhong低di電dian平ping接jie觸chu電dian阻zu試shi驗yan目mu的de是shi評ping定ding接jie觸chu件jian在zai加jia上shang不bu能neng改gai變bian物wu理li的de接jie觸chu表biao麵mian或huo不bu改gai變bian可ke能neng存cun在zai的de不bu導dao電dian氧yang化hua簿bu膜mo的de電dian壓ya和he電dian流liu條tiao件jian下xia的de接jie觸chu電dian阻zu特te性xing。所suo加jia開kai路lu試shi驗yan電dian壓ya不bu超chao過guo20mV,而試驗電流應限製在100mA,在(zai)這(zhe)一(yi)電(dian)平(ping)下(xia)的(de)性(xing)能(neng)足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)以(yi)表(biao)現(xian)在(zai)低(di)電(dian)平(ping)電(dian)激(ji)勵(li)下(xia)的(de)接(jie)觸(chu)界(jie)麵(mian)的(de)性(xing)能(neng)。而(er)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)試(shi)驗(yan)目(mu)的(de)是(shi)測(ce)量(liang)通(tong)過(guo)規(gui)定(ding)電(dian)流(liu)的(de)一(yi)對(dui)插(cha)合(he)接(jie)觸(chu)件(jian)兩(liang)端(duan)或(huo)接(jie)觸(chu)件(jian)與(yu)測(ce)量(liang)規(gui)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)阻(zu),而此規定電流要比前者大得多,通常規定為1A。
2) 單孔分離力檢驗
為(wei)確(que)保(bao)接(jie)觸(chu)件(jian)插(cha)合(he)接(jie)觸(chu)可(ke)靠(kao),保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)的(de)正(zheng)壓(ya)力(li)是(shi)關(guan)鍵(jian)。正(zheng)壓(ya)力(li)是(shi)接(jie)觸(chu)壓(ya)力(li)的(de)一(yi)種(zhong)直(zhi)接(jie)指(zhi)標(biao),明(ming)顯(xian)影(ying)響(xiang)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)。但(dan)鑒(jian)於(yu)接(jie)觸(chu)件(jian)插(cha)合(he)狀(zhuang)態(tai)的(de)正(zheng)壓(ya)力(li)很(hen)難(nan)測(ce)量(liang),故(gu)一(yi)般(ban)用(yong)測(ce)量(liang)插(cha)合(he)狀(zhuang)態(tai)的(de)接(jie)觸(chu)件(jian)由(you)靜(jing)止(zhi)變(bian)為(wei)運(yun)動(dong)的(de)單(dan)孔(kong)分(fen)離(li)力(li)來(lai)表(biao)征(zheng)插(cha)針(zhen)與(yu)插(cha)孔(kong)正(zheng)在(zai)接(jie)觸(chu)。通(tong)常(chang)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)技(ji)術(shu)條(tiao)件(jian)規(gui)定(ding)的(de)分(fen)離(li)力(li)要(yao)求(qiu)是(shi)用(yong)實(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)確(que)定(ding)的(de),其(qi)理(li)論(lun)值(zhi)可(ke)用(yong)下(xia)式(shi)表(biao)達(da)。
F=FN•μ
式中FN為正壓力, μ為摩擦係數。
由you於yu分fen離li力li受shou正zheng壓ya力li和he摩mo擦ca係xi數shu兩liang者zhe製zhi約yue。故gu決jue不bu能neng認ren為wei分fen離li力li大da,就jiu正zheng壓ya力li大da接jie觸chu可ke靠kao。現xian在zai隨sui著zhe接jie觸chu件jian製zhi作zuo精jing度du和he表biao麵mian鍍du層ceng質zhi量liang的de提ti高gao,將jiang分fen離li力li控kong製zhi在zai一yi個ge恰qia當dang的de水shui平ping上shang即ji可ke保bao證zheng接jie觸chu可ke靠kao。作zuo者zhe在zai實shi踐jian中zhong發fa現xian,單dan孔kong分fen離li力li過guo小xiao,在zai受shou振zhen動dong衝chong擊ji載zai荷he時shi有you可ke能neng造zao成cheng信xin號hao瞬shun斷duan。用yong測ce單dan孔kong分fen離li力li評ping定ding接jie觸chu可ke靠kao性xing比bi測ce接jie觸chu電dian阻zu有you效xiao。因yin為wei在zai實shi際ji檢jian驗yan中zhong接jie觸chu電dian阻zu件jian很hen少shao出chu現xian不bu合he格ge,單dan孔kong分fen離li力li偏pian低di超chao差cha的de插cha孔kong,測ce量liang接jie觸chu電dian阻zu往wang往wang仍reng合he格ge。
3) 接觸電阻檢驗合格不等於接觸可靠。
在許多實際使用場合,汽車、摩托車、火車、動力機械、自動化儀器以及航空、航天、船(chuan)舶(bo)等(deng)軍(jun)用(yong)連(lian)接(jie)器(qi),往(wang)往(wang)都(dou)是(shi)在(zai)動(dong)態(tai)振(zhen)動(dong)環(huan)境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)。實(shi)驗(yan)證(zheng)明(ming)僅(jin)用(yong)檢(jian)驗(yan)靜(jing)態(tai)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)是(shi)否(fou)合(he)格(ge),並(bing)不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)動(dong)態(tai)環(huan)境(jing)下(xia)使(shi)用(yong)接(jie)觸(chu)可(ke)靠(kao)。往(wang)往(wang)接(jie)觸(chu)電(dian)阻(zu)合(he)格(ge)的(de)連(lian)接(jie)器(qi)在(zai)進(jin)行(xing)振(zhen)動(dong)、衝擊、離心等模擬環境試驗時仍出現瞬間斷電現象。故對一些高可靠性要求的連接器,許多設計人員都提出最好能100%對dui其qi進jin行xing動dong態tai振zhen動dong試shi驗yan來lai考kao核he接jie觸chu可ke靠kao性xing。最zui近jin,日ri本ben耐nai可ke公gong司si推tui出chu了le一yi種zhong與yu導dao通tong儀yi配pei套tao使shi用yong的de小xiao型xing台tai式shi電dian動dong振zhen動dong台tai,已yi成cheng功gong地di應ying用yong於yu許xu多duo民min用yong線xian束shu的de接jie觸chu可ke靠kao性xing檢jian驗yan。
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