IP防護(hù)等級(jí)的測(cè)試與裝置

摘 ?要：在我們生活中，與水有接觸或者可能接觸的電器產(chǎn)品，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)其有相應(yīng)的防護(hù)要求。一般IP防護(hù)等級(jí)實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常要用水來(lái)測(cè)試，然而由于我司射頻無(wú)源器件產(chǎn)品本身有電鍍要求，產(chǎn)品一旦進(jìn)水可能會(huì)對(duì)器件造成不可修復(fù)的傷害，而且測(cè)試結(jié)果不直觀，作業(yè)效率很低，為此我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)換算對(duì)應(yīng)IP等級(jí)的氣密性測(cè)試參數(shù)關(guān)系，改變測(cè)試方法，引入差壓式氣密性測(cè)試儀進(jìn)行產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)檢驗(yàn)。并結(jié)合本公司的產(chǎn)品特點(diǎn)和品質(zhì)要求設(shè)計(jì)一種氣動(dòng)原理的自動(dòng)測(cè)試裝置，用于改善測(cè)試環(huán)節(jié)依靠人工、效率低下、異常品無(wú)法追溯歷史記錄以及出廠品質(zhì)得不到保證等問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：IP防護(hù)等級(jí);測(cè)試參數(shù);測(cè)試方法;聯(lián)動(dòng)測(cè)試;數(shù)據(jù)保存

中圖分類號(hào)：TP274;TH138.51 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）14-0125-03

IP Protection Level Test and Device

CHEN Fuwen

（Guangzhou Comba Telecom Systems Engineering Co.，Ltd.，Guangzhou ?510663，China）

Abstract：In our daily life，electrical products that are in contact with or may be in contact with water have corresponding protection requirements in national standards，waterproofing of general IP often is water to test in the actual production process，product itself against our RF passive components have plating requirements，product once the water is likely to cause irreparable damage to the device，and the test result is not intuitive，working efficiency is very low，so we corresponding IP rating conversion through the experiment of air tightness test parameters relationship，change the test method，the introduction of differential pressure type gas tightness test instrument for product protection grade test. And combined with the company’s product characteristics and quality requirements to design a pneumatic principle of automatic testing device，used to improve the testing process relying on low manual efficiency，abnormal products can not be traced to the historical record and factory quality can not be guaranteed.

Keywords：IP protection level;measuring parameter;test method;linkage test;data storage

0 ?引 ?言

射頻無(wú)源器件主要應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)基站建設(shè)和室內(nèi)分布系統(tǒng)中，將基站發(fā)射的信號(hào)通過(guò)射頻無(wú)源器件進(jìn)行連接或分路，經(jīng)由饋線分散到各覆蓋點(diǎn)天線處，從而達(dá)到室內(nèi)無(wú)線信號(hào)連續(xù)良好的覆蓋。我司POI產(chǎn)品內(nèi)部器件受環(huán)境的影響較大，為保證性能的穩(wěn)定性，通常設(shè)計(jì)產(chǎn)品需要滿足IP65防護(hù)等級(jí)，對(duì)應(yīng)的防水等級(jí)IPX5為防噴射型保護(hù)等級(jí)，即任意方向直接受到水的噴射無(wú)有害的影響。按傳統(tǒng)噴射方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)為：產(chǎn)品一旦進(jìn)水，會(huì)對(duì)器件造成不可修復(fù)的傷害、實(shí)驗(yàn)效率低下，數(shù)據(jù)不量化且依賴人為判斷，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性，因此傳統(tǒng)方法不適合產(chǎn)品的檢測(cè)。為此我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找IPX5防護(hù)等級(jí)與氣密性測(cè)試參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，采用氣密性測(cè)試儀進(jìn)行產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)的測(cè)試檢驗(yàn);另外，由于手動(dòng)測(cè)試過(guò)程操作不便，容易漏檢或錯(cuò)檢，因此設(shè)計(jì)一款匹配射頻器件并且高效的測(cè)試裝置，以滿足快速測(cè)試需求，并自動(dòng)保存測(cè)試數(shù)據(jù)以便質(zhì)量數(shù)據(jù)追溯。

1 ?POI產(chǎn)品氣密性參數(shù)確定

室外POI產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)為IP65，對(duì)應(yīng)防水等級(jí)采用淋水實(shí)驗(yàn)檢測(cè)密封性，因IPX5淋水實(shí)驗(yàn)的條件與氣密性測(cè)試無(wú)法完全相同或?qū)Φ龋瑴y(cè)試壓力和時(shí)間以及泄漏量均無(wú)法通過(guò)公式轉(zhuǎn)換;因此我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)：樣品按IPX5的防水要求做實(shí)際淋水實(shí)驗(yàn)，將不進(jìn)水的產(chǎn)品用氣密性測(cè)試儀檢測(cè)，將其中的條件作為判定標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 ?實(shí)驗(yàn)思路及目的

思路：人為制造泄漏點(diǎn)進(jìn)行淋水實(shí)驗(yàn)，對(duì)比有泄漏與無(wú)泄漏情況下產(chǎn)品的測(cè)試數(shù)據(jù)，從中制訂標(biāo)準(zhǔn)。

目的：需從此次實(shí)驗(yàn)中對(duì)比選定關(guān)鍵測(cè)試參數(shù)：充氣壓力、測(cè)試時(shí)間、泄漏量。

直壓式與差壓式氣密性壓力測(cè)試儀的差別在于檢測(cè)方式不同，直壓測(cè)試是直接充氣測(cè)試被測(cè)件內(nèi)部壓力變化，而差壓測(cè)試是對(duì)比測(cè)試件與標(biāo)準(zhǔn)件中的壓力差來(lái)判斷泄漏量，其原理相當(dāng)于測(cè)試天平。差壓式測(cè)試設(shè)備原理如圖1所示。

1.2 ?實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)前，除上述提及的關(guān)鍵參數(shù)待實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證外，還需確定產(chǎn)品充氣時(shí)間、平衡1時(shí)間、平衡2時(shí)間以及是否需接標(biāo)準(zhǔn)件。

充氣時(shí)間：不同體積、不同測(cè)試壓力，充氣時(shí)間不同。

平衡1時(shí)間：平衡1時(shí)間是充氣時(shí)間的延續(xù)，此狀態(tài)下仍對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件及測(cè)試件充氣，但標(biāo)準(zhǔn)件與測(cè)試件之間連接通路關(guān)閉，其目的是為了更好地平衡兩端測(cè)試壓力。該時(shí)間值的設(shè)定以保證充氣充分為依據(jù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)置為10秒即可。

平衡2時(shí)間：平衡2時(shí)間是停止加壓后給予氣體均勻擴(kuò)散的時(shí)間，目的是減少氣體擴(kuò)散帶來(lái)的壓降，提高測(cè)試準(zhǔn)確性。該時(shí)間值的設(shè)定以產(chǎn)品內(nèi)部壓力變化變緩為依據(jù)，不同體積稍有不同。為保證測(cè)試數(shù)據(jù)的可對(duì)比性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)，該值統(tǒng)一設(shè)置為15秒。

標(biāo)準(zhǔn)件：通過(guò)對(duì)比分析，接入標(biāo)準(zhǔn)件狀態(tài)下測(cè)試的泄漏值比不接標(biāo)準(zhǔn)件測(cè)試泄漏值小20%～30%左右，但兩種狀態(tài)下測(cè)試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性無(wú)太大區(qū)別。后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均在接入2L標(biāo)準(zhǔn)件狀態(tài)下測(cè)試。

1.3 ?實(shí)驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)及圖片記錄

共進(jìn)行了6批次淋水實(shí)驗(yàn)，其中新加坡POI 3批次，鐵塔POI 3批次，各狀態(tài)下氣密性測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

1.4 ?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析——充氣時(shí)間的設(shè)定

新加坡POI因體積較大，所需充氣時(shí)間較長(zhǎng)，隨充氣壓力增加所需時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，且因兩臺(tái)泄漏量不一致，同一充氣壓力下所需充氣時(shí)間也有差異。鐵塔POI體積較小，基本上30秒內(nèi)可達(dá)到所需的充氣氣壓，充氣時(shí)間與壓力關(guān)系如表2所示。

1.5 ?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析——測(cè)試壓力選定

新加坡POI體積約為245L，為目前我們最大體積的POI產(chǎn)品，箱門結(jié)構(gòu)，兩臺(tái)均在8kPa時(shí)無(wú)法保壓，降低其充氣壓力至7.6kPa時(shí)出現(xiàn)壓降超程現(xiàn)象（測(cè)試一段時(shí)間后不能保壓），其充氣壓力臨界點(diǎn)在7.6～8kPa左右。

鐵塔POI體積約為22.2L，封膠結(jié)構(gòu)，測(cè)試氣壓充到9kPa時(shí)泄漏量出現(xiàn)劇變現(xiàn)象，10kPa時(shí)泄漏量劇增，11kPa時(shí)產(chǎn)品頂部封膠處被頂出，其測(cè)試情況如圖2、圖3所示。

綜上，新加坡POI最大充氣氣壓為7kPa，而鐵塔POI充氣氣壓可超過(guò)8kPa，但從曲線觀測(cè)，小氣壓時(shí)各泄漏量相當(dāng)，在4～6kPa時(shí)，泄漏量出現(xiàn)增長(zhǎng)現(xiàn)象，故測(cè)試氣壓可在4、5、6kPa中選擇，為能更快暴露異常問(wèn)題，測(cè)試氣壓選定6kPa。

1.6 ?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析——測(cè)試時(shí)間選定

時(shí)間選定上主要對(duì)比淋水實(shí)驗(yàn)合格與不合格品在測(cè)試時(shí)間段的泄漏量差值（差值過(guò)小易造成誤判），10秒、20秒時(shí)，1號(hào)合格與3號(hào)不合格件之間差值較小，不建議采用，結(jié)合如表3所示的測(cè)試時(shí)間與泄露量的關(guān)系并綜合效率因素，將測(cè)試時(shí)間選定為30秒。

1.7 ?實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析——泄漏量標(biāo)準(zhǔn)選定

測(cè)試氣壓6kPa時(shí)，泄漏量選定以1號(hào)POI淋水合格產(chǎn)品為標(biāo)桿，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用擺放形式定為175Pa。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)，確定測(cè)試參數(shù)為：充氣氣壓6kPa;平衡1時(shí)間10秒;平衡2時(shí)間10秒;測(cè)試時(shí)間30秒;泄漏量175Pa。

2 ?氣密性自動(dòng)測(cè)試裝置設(shè)計(jì)

為保證產(chǎn)品可靠性，公司射頻產(chǎn)品要求氣密性全數(shù)檢驗(yàn)。手動(dòng)測(cè)試需要先旋緊測(cè)試轉(zhuǎn)接件，在連接氣管、設(shè)置測(cè)試參數(shù)后進(jìn)行測(cè)試，存在速度慢、效率低、員工勞動(dòng)強(qiáng)度大、浪費(fèi)資源嚴(yán)重等等問(wèn)題。為此，筆者作了許多研究和觀察，考慮通過(guò)密封氣嘴利用雙杠滑動(dòng)的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的特性原理，控制工裝固定穩(wěn)固的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)以上研究主導(dǎo)設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)氣動(dòng)測(cè)試裝置，如圖4所示。

該裝置通過(guò)定位夾固定產(chǎn)品;連通氣管的氣嘴固定于連接板上，然后通過(guò)氣缸移動(dòng)來(lái)控制其前進(jìn)和后退，使之能實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品之間快速堵漏和快速分離的效果;利用電磁閥控制對(duì)應(yīng)氣缸運(yùn)動(dòng)，上位機(jī)通過(guò)自動(dòng)測(cè)試軟件聯(lián)動(dòng)控制電磁閥;至此通過(guò)掛板、調(diào)節(jié)過(guò)濾閥、支腳、電磁閥、上位機(jī)、氣密性測(cè)試儀等組成自動(dòng)的測(cè)試裝置。應(yīng)用此設(shè)備可提高測(cè)試速度、降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，以及實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)庫(kù)保存便于質(zhì)量追溯。

3 ?氣密性自動(dòng)測(cè)試方法

接通氣源、電源，登錄上位機(jī)自動(dòng)測(cè)試軟件，調(diào)節(jié)過(guò)濾閥的氣壓表的壓力調(diào)到0.3Mpa，打開(kāi)氣閥開(kāi)關(guān)，檢查儀器設(shè)備是否正常。把濾波器放置于定位夾上，打開(kāi)手動(dòng)開(kāi)關(guān)使氣缸向前運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)氣缸位置使氣嘴與被測(cè)產(chǎn)品透氣孔對(duì)齊，確保當(dāng)氣嘴插入被測(cè)件透氣孔時(shí)使產(chǎn)品形成一個(gè)密閉空間;然后打開(kāi)測(cè)試軟件并設(shè)置測(cè)試參數(shù);完成準(zhǔn)備工作后點(diǎn)擊一鍵測(cè)試按鈕，氣缸帶動(dòng)氣嘴插入產(chǎn)品透氣孔，氣密性測(cè)試儀開(kāi)始往產(chǎn)品中充氣，充氣10s達(dá)到6kPa后充氣完成，保壓平衡10s后開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試，氣密性測(cè)試合格設(shè)備綠燈亮，軟件自動(dòng)保存測(cè)試數(shù)據(jù)并聯(lián)動(dòng)復(fù)位儀器、松開(kāi)對(duì)應(yīng)氣缸，取出被測(cè)產(chǎn)品，完成一次測(cè)試，將產(chǎn)品放入工裝內(nèi)循環(huán)以上動(dòng)作即可。

4 ?結(jié) ?論

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)給出了射頻無(wú)源器件IP65等級(jí)對(duì)應(yīng)氣密性測(cè)試的參數(shù)和測(cè)試方法，提出了氣密性自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)思路和操作方法。這些方法我們可以推廣到其他產(chǎn)品，通過(guò)等效轉(zhuǎn)換測(cè)試方法、不斷優(yōu)化測(cè)試參數(shù)，采用自動(dòng)或半自動(dòng)的設(shè)備來(lái)提高生產(chǎn)效率，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人工成品，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，保存生產(chǎn)過(guò)程測(cè)試數(shù)據(jù)便于追溯質(zhì)量記錄，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

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作者簡(jiǎn)介：陳福文（1985.03-），男，漢族，廣東梅州人，工藝工程師，研究方向：電子產(chǎn)品工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工裝夾具設(shè)計(jì)。