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第8章电子设备的调试、检验和例试8.1调试与检测8.2检验8.3例行试验 8.1调试与检测

熟悉调试和检测的基本过程和常用方法是掌握和提高调试和检测技术的关键。

装配过程只是将元器件、部件或组件按照设计图纸要求连接起来。因各种元器件的参数具有一定的离散性,元器件的安装位置及接地点等对分布参数也有一定的影响,电路的某些性能可能产生一定的偏差,使得刚装配完毕的电路或整机性能不一定符合设计要求。因此,必须对电子产品的部件及整机进行调试,使各项技术指标达到要求,实现预定的功能。8.1.1调试工作的内容

调试包括调整和测试两个部分。调整主要指对电路参数的调整,即对整机内的可调元件以及与电气指标有关的调谐系统、机械传动部分进行调整,使之达到预定的指标和功能要求。测试则是在调整的基础上,用仪器、仪表测出单元电路板或整机的各项技术指标。调试工作的主要内容包括如下几个方面:

(1)正确合理地选择和使用测试所需的仪器仪表。

(2)严格按照调试工艺指导卡,对单元电路板或整机进行调整和测试。调试完毕,可用封蜡、点漆等方法紧固元器件的调整部位。

(3)排除调试中出现的故障,并及时做好调试记录。

(4)对调试数据进行正确分析、反馈和处理,并撰写调试工作报告,提出改进措施。对于电路简单的小型整机,调试程序较简单,在焊接和安装完成之后,可直接进行整机调试。而复杂的整机,调试工作较为繁重,一般应先对单元电路板、组装部件等进行调试。当单元电路板达到技术指标要求后,再进行总装,最后进行整机调试。

调试工作一般安排在装配车间进行,整个过程都必须严格执行由工艺技术部门根据产品设计要求编制的调试工艺文件。8.1.2调试工艺文件的编制

1.编制工艺文件的基本原则

调试工艺文件编制得合理与否直接影响到产品调试工作的效率和质量。不同的产品有不同的调试工艺,但总的编制原则相同,既应先进合理,又应切实可行,具体原则如下:

(1)根据产品的规格、等级及主要销售对象,确定产品的调试项目和主要性能指标。

(2)在系统理解和掌握产品的性能指标要求及工作原理的基础上,确定调试的具体方法和步骤。调试方法和步骤应力求简单明了,调试内容应具体、清晰,便于操作。

(3)充分考虑调试中产品元件间、部件间的相互影响。(4)应考虑调试人员的技能水平。

(5)在保证调试技术要求的基础上,应充分利用企业现有的设备和条件,充分考虑调试所用设备的通用性、可靠性、操作复杂程度以及维修方便和使用安全等因素。

(6)尽可能采用新技术、新工艺,以提高生产效率和产品质量。

(7)调试工艺文件应在样机调试的基础上制定。既要保证产品性能指标符合要求,又要考虑批量生产时的实际情况。

(8)充分考虑调试工艺的合理性,保证调试顺利进行,减少故障,提高可靠性。

2.调试工艺文件的基本内容

调试工艺文件是工艺人员为产品生产而制订的一整套适合于某一产品调试的具体内容和步骤,是技术工人调试设备的技术依据。调试工艺文件一般应包括以下内容:

(1)根据国家或企业颁布的标准及产品的等级规格所拟定的调试内容。

(2)调试所需的工具、仪器仪表等。

(3)调试的方法和具体步骤。

(4)调试接线图。

(5)调试工序的人数。

(6)调试所需的图表及数据资料。

(7)测试条件与有关注意事项。

(8)调试安全操作规程。8.1.3调试与检测技术

1.调试、检测与产品生产

调试和检测贯穿于产品生产的全过程,调试和检测工作在整个生产过程中发挥着重要的作用。生产环节中的每一步调试、检测都有相应的工序和岗位,由技术工人按照工艺卡进行工作。制定既能保证产品质量和技术性能,并且高效、经济、容易实现的工艺卡,必须有丰富的工艺知识和实践经验为基础。

2.调试、检测与产品开发

产品开发研制工作中始终离不开调试、检测工作,一旦技术方案确定以后,调试和检测将起决定性的作用。

设计方案一开始,应对关键零部件和元器件进行样品测试、认证;设计原理试验必须对试验元器件和零部件进行科学检测;试验过程中,除了安装以外应集中主要精力进行调试和检测工作;方案的确认应建立在科学测试的基础上。8.1.4调试与检测仪器

1.选择调试仪器的原则

在调试工作中,调试仪器的选择对产品的调试质量有着重要影响,在编制调试工艺文件时,应合理选用调试仪器。仪器仪表的选择一般应掌握以下原则:在实际应用时,可根据现有资源和产品要求灵活应用。

(1)在保证产品测试指标范围的前提下,应选用要求低、结构简单、通用性强的仪器,以降低生产成本,方便工人操作,提高调试效率。(2)测试仪器的工作误差应远小于被测参数要求的误差,通常要求控制在小于被测参数误差的1/10以下。

(3)仪器、仪表的测量范围和灵敏度应符合或覆盖被测参数的数值范围。

(4)正确选择仪器的输入阻抗,使仪器接入被测电路后,不改变被测电路的工作状态,或对被测电路产生的测量误差极小。仪器的输出阻抗应符合被测电路的要求。

(5)仪器输出功率应大于被测电路的最大功率,通常应大1倍以上。

2.调试仪器的分类

调试与检测仪器通常指电子测量仪器,总体上可分为专用仪器和通用仪器两大类。

1)专用仪器

专用仪器是为一个或几个产品专门设计的,可检测该产品的一项或多项参数,例如电视信号发生器、电冰箱性能测试仪等。

2)通用仪器

通用仪器是为一项或多项电参数的测试而设计的,可检测多种产品的电参数,例如示波器、函数发生器等。通用仪器按功能又可细分为以下几类:

(1)信号发生器:用于产生各种测试信号,包括音频、高频、脉冲、函数、扫频等信号发生器等。

(2)电压表及万用表:用于测量电压及其派生量,包括模拟电压表、数字电压表、各种万用表、毫伏表、台式多用表等。

(3)信号分析仪器:用于观测、分析、记录各种信号,包括示波器、波形分析仪、逻辑分析仪等。(4)频率时间相位测量仪器:包括频率计、相位计等。

(5)元器件测试仪:包括RLC测试仪、晶体管测试仪、Q表、晶体管图示仪、集成电路测试仪等。

(6)电路特性测试仪:包括扫频仪、阻抗测量仪、网络分析仪、失真度测试仪等。

除此以外,还包括其他用于和上述各种仪器配合使用的辅助仪器,如各种放大器、衰减器、滤波器等。

3)按显示特性分类

各种测试仪器按显示特性可分为模拟式、数字式和屏幕显示仪器三类。

(1)模拟式仪器。将被测试的电参数转换为机械位移,通过指针、标尺刻度指示出测量数值。从理论上说,模拟式指示是连续的,但由于标尺刻度有限,故实际分辨力不高,如各种指针式电压表、电流表、频率表等。(2)数字式仪器。将被测试的连续变化的模拟量通过A/D变换,转换成离散的数字量,通过数字显示装置显示。数字显示具有读数方便、分辨力强、精确度高的特点,已成为现代测试仪器的主流,如各种数字电压表、频率计等。

(3)屏幕显示仪器。此类仪器通过示波管、显示器等将信号波形或电参数的变化显示出来,各种示波器、图示仪、扫频仪等都是屏幕显示的典型应用。

3.调试仪器的组成原则

一个电子产品或系统通常包含很多测试内容或技术参数指标。电子测试仪器通常只具有一种或几种功能,要完成某一产品的测试工作,通常需要将多台测试仪器及附件、辅助设备等组成一个测试系统。

调试工艺文件对各调试工序所需的调试仪器应有明确的规定。操作者只需根据仪器连接示意图正确连接好仪器和待测件,根据工艺规程按步进行调试即可。

为保证仪器的正常工作和测试结果的精确,操作者在仪器布置、连接和使用时,应注意以下几个方面的问题:(1)生产线上所用的仪器都应经过计量校准,并在其有效使用期内。

(2)仪器应按照重在下、轻在上的原则,整齐地放置在工作台或仪器架上。常用的仪器、仪表应放在便于观察和调节的位置。为方便测试,测试仪器可放置在活动的仪表车上。

(3)所有仪器、仪表应统一接地线,并与待测整机或部件的地线相连,以确保测试波形稳定,数据精确。

(4)应满足测试仪器的使用条件,以保证测量精度,如需预热的仪器应提前预热。

(5)仪器使用前应进行调零操作。(6)根据被测电参数的数值大小选择仪器、仪表的量程,正确读数,应以指针落在仪表满刻度量程的1/2~2/3之间为宜。

(7)在使用毫伏表、微伏表等灵敏度较高的仪表时,应使用屏蔽线连接仪表与待测部件或整机。测量时,应先接地,后接高电位端;量程应由大到小调节。测量完毕,应先撤离高电位端,后撤离地端,以免人体感应电压打弯仪表指针。

(8)在测量高增益、弱信号或高频信号时,不应将被测件的输入与输出线靠近或交叉,应避免信号的串扰及寄生振荡造成测量误差。

4.仪器的配置方案

调试与检测仪器的配置应根据工作性质和产品要求确定,具体有以下几种选配方法。

1)最低配置

(1)万用表:最好模拟表及数字表各配一台,因为数字表有时出现故障不易觉察,两者比较,指针表的可信度较高。指针表应选用直流电压挡阻抗为20kΩ/V且有晶体管测试功能的万用表。三位半数字表即可满足大多数应用,位数越多,精度和分辨率越高。(2)信号发生器:可根据工作性质选定频率及挡次。普通1Hz~1MHz低频函数信号发生器可满足一般测试需要。

(3)示波器:示波器价格较高且属于耐用测试仪器,普通20~40MHz的双踪示波器可完成一般的测试工作。

(4)可调稳压电源:双路0~24V或0~32V可调,电流1~3A,稳压稳流可自动转换。

2)标准配置

除上述最低配置的基本仪器外,再加上频率计数器和晶体管特性图示仪,即可完成大部分电子测试工作。如果再配有一、两台针对具体工作领域的仪器,如失真度仪和扫频仪等,即可完成主要的调试和检测工作。

3)产品项目调试和检测仪器

对于特定的产品,可分为两种情况:

(1)小批量、多品种通常以通用或专用仪器组合,再加上少量自制接口和辅助电路构成。这种组合适用面广,但效率不高。

(2)大批量生产应以专用和自制设备为主,强调高效和操作简单。

5.仪器的使用

电子测量仪器的操作要求使用者必须具备一定的电子技术专业知识,才能使仪器正常使用并发挥应有的功效。

1)正确选择仪器功能件

应根据测量要求正确选择仪器的可选件,这对保证测量正确、顺利地进行非常重要,实际工作中往往被忽视。

例如用示波器观测脉冲波形,一般示波器探头都带有1∶1和10∶1两个选择,用1∶1的探头时,由于示波器输入电路不可避免地有一定输入电容,当输入信号频率较高(1MHz以上)时,将使观测到的波形畸变;而10∶1的探头由于探极中有衰减电阻和补偿电容,故能够真实再现输入脉冲信号。

2)合理接线

测量仪器接线的最基本的要求是:顺着信号传输方向,力求最短。

3)保证精度

保证测量精度最简单、有效的方法,是对于有自校装置的仪器,如一部分频率计和大部分示波器,每次使用开始时都进行一次自校。对于没有自校装置的仪器,可以利用精度足够高的标准仪器校准精度较低的仪器,例如用四位半数字或精度更高的多用表校准常用的指针表或三位半数字表。

另一个简单而又可靠的方法是在仪器新购进时,选择有代表性的性能稳定的元器件进行测量,将其作为“标准”记录存档,记录仪器的“系统误差”,以后定期用此“标准”复查仪器。这种方法的前提是新购仪器是按国家标准出厂的。

保证测量精度最根本的方法是,按产品要求定期到国家标准计量部门进行校准。

4)防止干扰

检测仪器使用不当会引入干扰,造成测试结果不准确或使测试无法进行,应注意防止干扰的引入。最基本、最有效的防止干扰的方法如下:

(1)可靠接地。接地连线应短而粗;接地点应可靠连接,降低接触电阻;多台测量仪器应考虑一点接地;测试引线的屏蔽层一端应接地。

(2)导线分离。输入信号线与输出线分离;电源线(尤其220V电源线)远离输入信号线;信号线之间不要平行放置;信号线不应形成闭合环路。(3)避免弱信号传输。从信号源经电缆引出的信号应尽可能不要太弱,可采用测试电路衰减方式;必须传输弱信号时,传输线应粗、短、直,最好有屏蔽层(屏蔽层不得作导线用),且一端接地。8.1.5调试工艺

1.调试要求

为了保证调试工作的顺利进行,保证电子产品的质量,在确保产品调试工艺文件完整性的基础上,对调试工作通常应包括以下要求。

1)对调试人员的要求

调试是一项技术性较强的工作,调试人员应具有一定的电子技术专业知识,具有较强的调试操作技能,能较好地理解产品的工作原理、技术条件及性能指标;能较好地掌握仪器、仪表的正确使用方法,并能熟练地进行操作;熟悉产品的调试工艺文件,明确各工序的调试内容、方法步骤、设备条件及注意事项。

2)对环境的要求

调试场地应整齐、清洁,应避免高频、高压电磁场干扰对测量数据产生影响。高频电路调试应在屏蔽室内进行;大型整机的高压部分调试应在调试工序周围挂上高压警示牌。

3)仪器仪表的放置和使用

应根据工艺文件要求,准备好测试所需的各类仪器设备,核查仪器的计量有效期、测试精度及测试范围等,仪器、仪表的放置应符合调试工作的要求。

4)技术文件和工装的准备

技术文件是产品调试的依据。调试前应准备好产品的技术条件、技术说明书、电原理图、检修图和工艺过程指导卡等技术文件。对于大批量生产的产品,应根据技术文件的要求准备好各种工装夹具。

5)被测件的准备

调试前必须严格检查单元电路板、部件和整机,查看工序有无遗漏,可调元件连接是否可靠,元器件是否有短路,电源输入端的保险丝是否符合规定要求等。

6)通电调试要求

准备调试的产品需在通电完全正常后,方可进行调试。

通电前,应检查直流电源极性是否正确,电压数值是否合适,同时还应注意不同类电子产品的通电程序。通电后,应观察机内有无放电、打火、冒烟现象,有无异味,各种调试仪器指示是否正常。如发现有异常现象,应立即按程序断电。

2.调试程序

电子产品种类繁多,功能各异,电路复杂,各产品单元电路的数量及类型不相同,调试程序也各不相同。简单的小型电子产品,在其装配完毕后即可直接进行整机调试,对于较复杂的大中型电子产品,其调试程序如下。

1)电源调试

较复杂的电子产品都有独立的电源电路,是其他单元电路和整机工作的基础。调试时通常须先调试电源,在电源电路调试正常后,再进行其他项目的调试。电源部分通常是一个独立的单元电路,电源电路通电前应检查电源变换开关是否在要求的挡位上(如110V挡、220V挡);输入电压是否正确;是否已装入了符合要求的保险丝等。通电后,应注意有无放电、打火、冒烟现象,有无异常气味,触摸电源变压器有无超常温升。若有这些现象,应立即断电检查,待检查正常后,方可进行电源调试。

电源电路的调试,通常应先在空载状态下进行,目的是防止因电源问题而引起负载部分的电路损坏。电源部分的调试内容主要是测试各输出电压是否达到了设计值,电压波形有无异常或调节后是否符合设计要求等。

2)各单元电路的调试

电源电路调试结束后,可按单元电路功能依次进行调试。

批量生产时,有的单元电路调试不用电源电路供电,而是用直流稳压电源或专供调试用的电源供电。调试时,应先测量和调整静态工作点,然后进行其他各项参数的调整,直到各部分电路均符合技术文件规定的指标。

3)整机调试

各单元电路、部件调好后,便可进行整机总装和整机调试。整机调试过程中,应对各项参数分别进行测试,使测试结果符合技术文件规定的各项技术指标要求。整机调试完毕,应紧固各调整元件。

3.单元部件调试

单元部件的调试是整机总装和调试的前提,其调试质量直接影响到产品质量和生产效率,是整机生产过程中的一个重要环节。电子产品各单元部件调试的一般工艺过程通常包括外观检查、静态工作点测试与调整、波形频率测试与调整、频率特性测试与调整、性能指标综合测试等。

1)外观检查

单元部件通电调试前,应先检查印制线路板上有无元器件错插、漏装、漏焊、短路等现象,检查保险丝是否符合要求等。检查无误后,方可通电。

2)静态工作点测试与调整

静态工作点是电路正常工作的前提。单元电路通电后,首先应测量静态工作点,通过静态工作点的调试,调整各级电路无输入信号时的工作状态,测量其直流工作电压和电流是否符合设计要求。

因测量电流需将电流表串入电路,需要变动电路板的连接,而测量电压时只需将电压表并联在电路两端,比较方便,因此静态工作点的测量通常都是测量直流电压。若要知道直流电流的大小,可根据阻值进行计算。有些电路根据测试需要,也可在印制电路板上留有测试用的断点,即工艺开口,待串入电流表测出电流数值后,再进行补焊。

3)波形、频率测试与调整

静态工作点调试正常后,便可进行波形、频率的调试。电子产品需要进行波形、频率测试和调整的单元部件较多。测试单元部件各级波形时,通常需要在单元部件的输入端加入交流信号。测试时应注意仪器与单元部件的连接线,特别是测试高频电路时,测试仪器应使用高频探头,连接线应采用屏蔽线,且连线应尽量短,以避免杂散电容、电感以及测试引线两端的耦合对测试波形、频率测试准确性的影响。

4)频率特性的测试与调整

频率特性是指当输入电压幅度恒定时,网络输出电压随输入信号频率变化的特性,是发射机、接收机等电子产品的主要性能指标,因此,在电子产品的调试中,频率特性的测量是一项重要的测试技术。

频率特性的测量方法一般包括点频法和扫频法两种,在单元电路的调试中通常采用扫频法,调试中应严格按工艺文件要求进行频率特性的测试与调整。扫频法测量是利用扫频信号发生器实现频率特性的自动或半自动测试。因信号发生器的输出频率是连续扫描的,因此,扫频法简捷、快速,而且不会漏掉被测频率特性的细节。但用扫频法测出的动态特性与点频法测出的静态特性相比还存在一定的测量误差。

5)性能指标综合测试

单元部件经静态工作点、波形、频率以及频率特性等项目调试后,还应进行性能指标的综合测试。不同类型的单元部件其性能指标各不相同,调试时应根据具体要求进行,确保将符合整机功能要求的单元部件提供给整机安装。

在以上调试过程中,可能会因元器件、线路和装配工艺等因素出现一些故障。发现故障应及时排除,对于无法排除的严重故障,应防止不合格部件进入下道工序。

4.整机调试

单元部件调试时,往往有一些故障不能完全反映出来。当部件组装成整机后,因各单元电路之间电气性能的相互影响,常会使一些技术指标偏离规定数值或出现一些故障。因此,单元部件经总装后一定要进行整机调试,确保整机的技术指标完全达到设计要求。

整机调试的过程通常应按以下原则进行:先调外部,后调内部;先调结构部分,后调电气部分;先调独立项目,后调存在相互影响的项目;先调基本指标,后调对质量影响较大的指标。

整机调试的工艺流程应根据整机的功能、结构及组成等情况确定,不同的电子产品有不同的工艺流程。整机调试的一般工艺流程通常应包括整机的外观检查、结构调整、整机功耗测试、整机联调、整机技术指标测试等。

1)整机外观检查

整机的外观检查项目因产品的种类、要求不同而各异,具体要求可按工艺指导卡进行。外观不得出现元件脱落、把手松动、表面划伤等现象。

2)结构调整

电子产品是机电一体化产品,结构调整的目的是检查整机装配的牢固性和可靠性。如各单元电路板、部件与机座的固定是否牢固可靠,有无松动现象;各单元电路板、部件之间连接线的插头、插座接触是否良好;可调节装置是否灵活到位等。

3)整机功耗测试

整机功耗是电子产品设计的一项重要技术指标。测试时常用调压器对整机供电,即用调压器将交流电压调到220V,测量正常工作整机的交流电流,将交流电流值乘以220V便得到该整机的功率损耗。如果测试值偏离设计要求,说明机内有短路或其他不正常现象,应进行全面的检查。

4)整机联调

调试好的各单元部件经整机总装后,其性能参数会受到一些影响。因此,应对装配后的整机各单元部件再进行必要的调试,使各单元部件的功能符合整机要求,使整机的功能符合设计要求。

5)整机技术指标的测试

已调整好的整机应进行技术指标测试,以判断它是否达到了设计要求的技术水平。不同类型的整机有不同的技术指标,且应具有相应的测试方法。

5.故障的排除

在单元电路或整机调试过程中,经常会遇到各种单元电路或整机故障,可按以下步骤进行故障的查找与排除:

(1)明确故障现象。调试部件、整机出现故障后,首先要进行初检,了解故障现象及故障发生的经过,并做好记录。(2)故障分析。根据产品的工作原理、整机结构及维修经验,正确分析故障,确定故障的位置和产生故障的原因。

查找时应确定科学合理的逻辑程序,按照程序逐次检查。通常可按照先外后内、先粗后细、先易后难、先常见现象后罕见现象的程序进行。在查找过程中尤其应重视供电电路的检查和静态工作点的测试,确保电路正常工作所需的电压。(3)故障处理。对于线头脱落、虚焊等简单故障可直接处理,而对有些需拆卸部件才能修复的故障,必须做好处理前的准备工作,如做好必要的标记或记录,准备好需用的工具和仪器等。在故障处理过程中,应避免拆卸后造成新的故障。对于需更换的元器件,应使用原规格、原型号的器件或者性能指标更优的同类型元器件。

(4)部件、整机的复测。修复后的部件、整机应进行重新调试,如修复后影响到前一道工序测试指标,则应将修复件从前道工序起按调试工艺流程重新调试,使其各项技术指标均符合规定要求。(5)修理资料的整理归档。

部件、整机修理结束后,应将故障原因、修理措施做好记录,并及时进行修理记录资料整理归档。同时,还可为所用元器件的质量分析、装配工艺的改进提供依据。8.1.6调试与检测安全

1.测试环境的安全措施

(1)测试场所应保持适当的温度和湿度,场地周围不应有强烈的振动和电磁干扰。

(2)调试台及部分工作场地应敷设绝缘橡胶垫,以使调试人员与地绝缘。在调试高压电路时,应在机器周围敷设符合规定的地板或绝缘橡胶垫,备好放电棒,在调试工位的醒目处挂上高压警示牌。(3)工作场地应备有四氯化碳灭火器等适用于扑灭电气起火,且不会腐蚀仪器设备的消防设备。

(4)调试MOS器件的工作台面,应使用金属接地台面或防静电垫板,并保证其可靠接地。存放MOS器件时,应用接地的金属盒等带静电屏蔽的器具,防止MOS器件因静电感应而被击穿。

2.供电安全

大部分故障检测过程中,整机设备都必须加电,所有调试检测过的设备仪器最终都要加电检验。

(1)检测场所的总电源开关,应放在明显且易于操作的位置,并设置相应的指示灯。调试检测场所应有漏电保护开关和过载保护装置,电源开关、电源线、保险丝及插头、插座必须符合安全用电要求,任何带电导体不得裸露,所用电器材料的工作电压和电流均不能超过额定值。(2)当调试设备需使用调压变压器时,应注意交流调压器的接法。检测中通常要使用交流调压器进行加载和调整试验,因调压器的输入端与输出端不隔离,接入电网时必须使公共端接零线,以确保后面所接电路不带电,必须正确区分相线与零线的接法,使用二线插头座容易接错线,使用三线插头座则不会接错。

(3)在调试检测场所最好应装备隔离变压器,一方面可以保证检测人员操作安全,另一方面可以防止检测设备故障与电网之间的相互影响。在调压器前面接入1∶1隔离变压器之后,再接调压器,则输入线无论如何连接,均可确保安全。

3.测量仪器安全

(1)所用的测试仪器应定期检查,仪器外壳及可接触的金属部分应可靠接地,不应带电。凡金属外壳仪器必须使用三线插头座,并保证外壳良好接地。电源线一般不超过2m,并具有双重绝缘。

(2)测试仪器通电时若保险丝烧断,应更换同规格熔丝管后再通电。若第二次再烧断则必须停机检查,不得更换大容量保险丝。

(3)带有风扇散热的仪器,如果通电后风扇不转或有故障,应停机检查。

(4)功耗较大的仪器(>500W)断电后,应冷却一段时间后再通电(一般3~10min,功耗越大,时间越长),避免烧断保险丝或仪器零件。

4.操作安全

在设备调试和仪器使用过程中,必须注意以下安全操作问题,这些问题在设备的操作和调试过程中往往会被忽视。

(1)不通电不等于不带电。大容量高压电容只有进行放电操作后才不带电。

(2)断开电源开关不等于断开了电源。有时虽然电源开关处于OFF位置,但相关部分仍然带电,只有拔下电源插头才真正断开了电源。

(3)电气设备和材料安全工作的寿命有限。无论是简单的电气材料还是复杂的电子仪器,由于材料的老化变质及自然腐蚀,其安全工作寿命是有限的,决不可无限制地使用。

5.安全注意事项

在操作时必须注意采取以下安全操作措施:

(1)在接通被测机器的电源前,应检查电路及连线有无短路等不正常现象;接通电源后,应观察机内有无冒烟、高压打火、异常发热等情况。如有异常现象,则应立即切断电源,查找故障原因,以免故障范围扩大或造成不可修复的故障。

(2)禁止调试人员带电操作,如须与带电部分接触时,应使用带有绝缘保护的工具。(3)在进行高压测试调整前,应做好绝缘安全准备,工作场地应铺绝缘胶垫,应穿好绝缘工作鞋、戴好绝缘工作手套等。在接线之前,应先切断电源,待连线及其他准备工作完毕后,再接通电源进行测试与调整。

(4)使用和调试MOS电路时必须佩戴防静电腕套并接地。在更换元器件或改变连接线之前,应关掉电源,待滤波电容放电完毕后再进行相应的操作。

(5)调试时至少应有两人在场,以防事故发生。其他无关人员不得进入工作场所,任何人不得随意拨动电源总闸、仪器设备的电源开关及各种旋钮,以免造成事故。

(6)调试工作结束后或离开工作场所前,应关掉整机及调试用仪器设备等电器的电源,并拉断总闸。8.1.7调试技术

电子装配是将电子元器件按照电路原理连接起来,使电路具有预期的功能而组成电子产品的过程。使电子元器件的连接实现特定功能的关键步骤就是调试。

1.调试技术及特点

调试技术包括调整和测试两部分。调整主要是指对电路中可调元器件以及电路参数进行调节,使电路达到预定的功能和性能要求。测试主要是指对电路的各项技术指标和功能进行测量和试验,并与设计要求的性能指标进行比较,以确定电路是否合格。调整与测试相互依赖、相互补充,统称为调试,通过测试→调整→再测试→再调整的过程,实现电路的设计指标。调试是对装配技术的总检查,装配质量越高,调试的通过率越高。调试是对设计工作的检验,通过调试可以发现设计工作中存在的问题或工艺缺陷,各种装配缺陷和错误都会在调试中暴露,为改进和完善产品性能提供依据。

调试与装配相比,对操作者的技术等级和综合素质要求较高,特别是样机调试是技术含量很高的工作。

2.调试工作的类型

调试包括产品调试和样机调试两种完全不同类型的工作。

(1)产品调试。从产品装配开始直到合格品入库的流程中,要经过若干个调试阶段。调试是装配工作中的若干个工序,完全按照生产流水线的工艺过程进行,在调试工序中检测出的不合格品,将其淘汰出生产线由其他工序处理。(2)样机调试。样机不是指单纯的电子产品试制中制作的样机,而是指各种实验电路、电子工装以及通称为“电子制作”的各种电子线路。在这种样机的调试过程中,故障检测占了很大比例,而且调试和检测工作都是由技术人员完成的。这里的调试不是一个工序,而是产品设计的过程之一,是产品定型和完善的必由之路。

3.调试技术的发展

当代调试技术的发展包括如下三个明显的趋势。

(1)强调整体调试。

微电子技术和电子设计自动化(EDA)技术的飞速发展和日臻完善,使电子产品元器件的数量减少,设计制造水平不断提高,使得大批产品内的同一功能电路之间的差别微小,不同功能块之间的配合能够在产品设计中解决。因此,一个电子产品内各功能块不需要或很少需要调试。调试工作主要集中在整体调试,极大提高了效率,降低了产品制造成本。(2)趋向免调整、少测试。

采用高集成度的专用集成电路和大规模、超大规模通用集成电路,以及高质量的外围电路元器件,再加表面组装技术(SMT)高的可靠制造技术,使电子产品走出传统的反复调整和测试的模式,向免调整、少测试方向发展。例如现代采用单片集成电路和SMT技术制造的数字调谐收音机,几乎不用调整,只须很少测试便可达到较高的指标。(3)发展自动测试。

基于计算机软硬件技术和VXI仪器(基于计算机的用于仪器领域的专用总线——VXI总线的模块化、规范化的系列虚拟电子仪器)上的自动测试技术,是现代电子产品调试的主流和未来的发展方向,特别是最先进的计算机集成制造系统(CIMS)将使电子产品的测试完全由计算机控制,产品的一致性和质量都达到了空前的水平。8.1.8样机调试

样机调试是产品研制、开发或电子制造中的重要技术环节,对调试工作者的专业理论、动手能力以及实际经验要求较高,通常由产品设计人员完成调试工作。

1.调试注意事项

由于样机所采用的电子电路未经实际验证,没有进入正常工作状态,样机调试中故障存在的范围和概率远远大于产品调试。调试过程中可能会出现各种意想不到的错误,它们给调试工作带来了一定的难度。在样机调试工作中必须注意以下几个方面的问题:(1)注意检查元器件的装配差错。样机大部分采用单独装配,元器件大都未经过使用过程的验证,调试时应首先考虑装配差错和元器件的参数差错。

检查中不仅容易碰到错装、漏焊、虚焊、桥接等各种常见装配问题,而且元器件位置、极性和方向等不常见的差错也时有出现。调试前应仔细审视、扫描,花费一些时间和精力,可以做到事半功倍,使得调试工作省时、省力。(2)不可忽视工艺问题。样机调试时还会遇到工艺设计欠缺造成的故障。常见的工艺问题可能包括:元器件种类、规格选用不当,造成样机性能指标达不到设计要求;印制板设计有错误,造成电路不能正常工作;印制板设计时防干扰措施不当或欠考虑,导致样机出现干扰,达不到设计要求;印制板制造过程出现错误,例如常见的金属化孔不通,短路或断路等。(3)考虑电路设计原理的问题。当样机经过反复调试,各种可能的故障全都排除后,若仍然达不到设计指标要求,或者根本无法实现设计要求的功能指标时,应考虑样机电路是否有原理性错误或缺陷。

一方面可能由于电路设计时考虑不周或忽略了电路某些因素,另一方面可能由于各种参考资料提供的电路存在错误或未经实践。在这种情况下应该结合调试过程和测试参数,仔细分析电路原理,找出问题所在。

2.样机调试准备

(1)样机调试的技术准备。在样机调试前,一定要准备好样机的电路原理图、印制板装配图、主要元器件功能接线图和主要技术参数等。如果不是自己设计的样机,还应熟悉样机的工作原理、主要技术指标及功能要求。(2)样机调试的条件准备。根据样机规模准备场地和电源、必需的仪器仪表及辅助设备,检查仪器设备的完好程度及精度。对不常用或不熟悉的仪器设备,应先阅读使用说明并进行练习,做好调试准备工作。在调试高压或有危险的电路时,应在调试场地敷设绝缘胶垫并在调试现场挂出警示标记。(3)样机准备。在通电调试前一定要对样机进行直观检查,重点查验电源接线是否正确,熔断丝是否装入并符合要求;重点元器件的型号、规格及安装是否符合设计要求;输出有无负载,有无短路或接线错误;印制板常规检查,是否有错装、漏装、桥接等缺陷。

(4)确认测试点和调整元器件。如果对样机不是很熟悉,应先在装配图上标记出测试点和调整点,并尽可能给出测试参数范围和波形图等技术资料。

3.调试要点

(1)先调电源。

空载初调时,应先切断电源所有负载,在空载条件下加电,测量输出电压是否正确。对于有稳压器的电源,空载输出与带载基本一致,有些开关稳压器需要带一定负载测量。如果电源有可调电位器,应调整到预定设计值,必要时还须用示波器观测纹波值。

进行加载细调时,初调正常后可接入负载。对某些功率较大的电源,应先接模拟等效负载,如滑线电阻或大功率电阻器,防止真实负载有故障时造成电源冲击损坏。

进行测量精调时,在等效负载下工作正常后接入真实负载,测量电源的各项参数并调整到最佳状态,锁定调整电位器并观察一段时间,确认电源正确后再进入下一阶段调试。(2)先静后动。

电源调试完成后,应按照先静后动的原则调试样机的电路,即按照先进行静态调试,后进行动态调试的步骤进行。

对于模拟电路,通常先不加输入信号并将输入端接地,进行直流测试和调节,对各部分直流工作点、静态电流等参数进行相应的调整,使其符合设计要求,然后加上输入信号,测量和调整电路。

对数字电路来说,先不送入数据而测量各逻辑电路的有关直流参数,然后再输入数据进行功能调试。(3)先分后合。

对于多级信号处理电路或多种功能组合电路,应采用先分级、分块调试,最后进行整体或整个系统联合调试的方法。这种方法一方面可使调试工作条理清楚、要求明确,另一方面可以避免因一部分电路失常影响或损坏其他相关电路。

多功能组合电路有时在一个功能模块中又可分为若干功能块,有些功能块中又可分为若干级,有时存在多重嵌套的组合电路。对这样的电路进行调试时,各个模块应分别进行独立的调试,可采取由前向后或由后向前的顺序分别调试。待几部分电路全部调好后,再连接成整机进行联调。(4)使用稳压稳流电源。

样机调试时,应避免由于电源的问题而影响调试工作顺利进行的现象,在条件许可的情况下,应采用稳压稳流电源,可避免由于电源造成的调试问题。

稳压稳流电源通常都具有稳压、稳流自动转换,在整定电流范围内,电源以稳压方式工作,超过整定电流即以稳流方式工作(此时输出电压降低),使用时将样机自身的电源断开,通过电流表接到稳压稳流电源上。电源在接入电路前应先调好电压电流,调试时,电压采用设计工作电压,电流可调到工作电流的1.2~1.5倍。如果电路设计时没有给出电流,可根据电路原理或经验估算。接通电路时注意观察电压表,如电压下降则应立刻关机检查。

电路调试正常工作后,再接入已调好的样机电源。8.1.9产品调试

编制先进的、合理的调试工艺文件是保证调试质量的重要环节。调试工序的合理编制,调试质量的严格控制,直接影响着产品的质量和性能指标。在批量生产中,每一道工序都应有相应的工艺文件。

1.调试工艺三要素

调试工艺三要素包括技术要求、生产效率要求和经济要求。

1)技术要求

制定调试工艺文件的首要任务是保证产品设计技术要求的实现。系统或整机技术指标应分解落实到每一个部件或单元的调试技术指标中,这些分解的技术指标应能保证系统或整机调试中达到设计技术指标。

在确定部件调试指标时,应确定比整机调试指标高的调试要求,整机调试指标应比设计指标高。从技术要求角度讲,部件要求越高,整机指标越容易达到。

2)生产效率要求

要提高生产效率,要求调试工序中每道工序应尽可能省时省工。提高生产效率的关键在于合理选用调试设备。通用设备操作一般较复杂,对批量生产而言,每个工序应尽量简化操作,尽可能选取专用设备及自制工装设备,并有一定冗余,尽量采用先进的智能化设备和方法,降低对调试人员技术水平的要求。

同时调试步骤及方法应尽量简单、明了,仪表指示及监测点数不宜过多,通常超过三个点时就应考虑采用声、光等监测信息。

3)经济要求

经济要求是指调试工作的成本应尽量降低。经济要求与技术要求、效率要求基本上是一致的,但有时在具体工作中又是矛盾的,需要统筹兼顾。

技术要求高、保证质量和信誉的产品,经济效益必然高。但如果调试技术指标定得过高,将使调试难度增加,成品率降低,引起经济效益下降。效率要求高,调试工时少,经济效益必然也高。但如果强调效率而大量研制专用设备或采用高价值智能调试设备而使设备费用增加过多,也会影响经济效益。

2.产品调试的特点

进入批量生产的产品通常都已经过原理设计、电路试验、样机制作和调试、小批量试生产等阶段,有些较复杂的产品还经过了原理性样机和工艺性样机等多次试验、调整和完善才能投入批量生产。因此,产品的调试与样机调试有很大的不同,具体表现在以下几方面:

(1)正常情况下产品调试没有原理性错误,工艺性问题也不会造成调试障碍。

(2)电子元器件和零部件按正常生产程序都经过检验和测试,一般情况下,调试仅解决元器件特性参数的微小差别,在拷机之后、调试之前不用考虑它们的失效和参数失配问题。(3)由于批量生产采用流水作业,如果出现装配性故障,通常都有一定的规律。

(4)产品调试是装配车间的一个工序,调试要求和操作步骤完全按调试工艺卡进行,生产产品调试的关键是制定合理的工艺文件。

(5)调试的质量与生产管理和质量管理水平有直接关系。

3.调试工艺文件的制定

调试工艺文件是产品调试的依据和质量保证,制定合理的调试工艺文件对技术人员的技术和工艺水平要求较高。制定调试工艺时的基本要求如下:

(1)了解产品要求和设计过程。

通常情况下,设计部门和工艺部门在企业中是两个技术部门,或是同一技术部门的两个技术部,负责工艺技术的人员应参加产品设计方案及试制定型的过程,全面了解产品的背景和市场要求、工作原理、各项性能指标及结构特点。(2)样机调试工艺的制定。

样机的调试过程也就是调试工艺的制定和完善过程。技术人员在参与样机的装配、调试过程中,应对影响整机性能指标的部分作深入、细致的调查和研究,在一定范围内变动调试条件和参数,寻求最佳调试指标、步骤和方法,初步制定调试工艺。(3)小批量试生产调试。

产品在投入大批量生产前需进行小批量试生产,以便检验生产工艺是否合理,发现存在的问题。这个过程中必须随时关注和修订调试工艺中的问题,努力寻求效率、指标和经济性的最佳配合。(4)生产过程中必要的调整和完善。

调试工艺必须在实际调试中不断调整、完善,这种调整和完善必须由负责该项工作的技术人员签字生效后才能实行。

4.调试工艺文件内容

调试工艺文件应包括如下内容:调试工位顺序及岗位数;每个调试工位的工作内容;调试工作的特别要求及其他说明,如调试责任者的签署及交接手续等。

确定每个调试工位的工作内容时,应为每个工位制定工艺卡,工艺卡包括以下内容:工位需要的人数及技术等级、工时定额;需要的调试设备、工装及工具、材料;调试线路图,包括接线和具体要求;调试所需要的资料即要求记录的数据表格;调试技术要求及具体、明确的方法和步骤。8.1.10故障检测方法

故障检测的关键是采用适当的方法,确定故障的具体部位及其原因。故障检测方法很多,具体应用中应针对检测对象灵活运用,达到快速、准确、有效地排除故障的目的。

1.观察法

观察法是通过目测观察发现电子线路故障,是一种最简单、最安全的方法,是各种仪器设备通用的检测过程的第一步。观察法又可分为静态观察法和动态观察法。(1)静态观察法。静态观察法为不通电观察法,是在电子线路通电前通过目测检查找出故障。通过目测可发现并排除焊点失效、导线接头断开、电容器漏液或炸裂、接插件松脱、电接点生锈等外在故障。

静态观察应先外后内,循序渐进。首先检查电子设备外表有无碰伤,按键、插口、电线电缆有无损坏,保险是否烧断等。打开机壳后,先看机内各种装置和元器件有无短路、断线、烧坏等现象,然后用手或工具拨动一些元器件、导线等进一步检查。对于试验电路或样机,应对照原理图检查接线有无错误,元器件是否符合设计要求,IC管脚有无插错或折弯,有无漏焊、桥接等故障。

当静态观察未发现异常,或将外在故障排除后,可进一步用动态观察法进行检查。(2)动态观察法。动态观察法为通电观察法,即设备或线路通电后,运用人体视觉、嗅觉、听觉、触觉等感觉器官来检查线路是否有故障。

通电观察时,特别是较大设备通电时应尽量采用隔离变压器和调压器逐渐加电,防止故障扩大。一般情况下还应使用电流表、电压表等监视电路状态。

通电后,应观察电路内有无打火、冒烟等现象,听有无异常声音;闻电器内有无烧焦、烧糊的异味;触摸一些管子、集成电路等是否发烫,注意高压、大电流电路须防触电、防烫伤,发现异常情况应立即断电。

通电观察,发现故障,有时可以确定故障原因,但大部分情况下并不能确认故障的确切部位及原因,必须配合其他检测方法,经过分析判断,找出故障所在。

2.测量法

测量法是故障检测中使用最广泛、最有效的方法,根据检测的电参数特性又可分为电阻法、电压法、电流法、逻辑状态法和波形法等。

1)电阻法

电阻是各种电子元器件和电路的基本特征,利用万用表测量电子元器件或电路各点之间的电阻值来判断故障的方法称为电阻法。

电阻值的测量包括离线测量和在线测量两种基本方式。离线测量时,应将被测元器件或电路从印制板或整个电路上脱焊下来,该测量结果准确、可靠。在线测量时,应考虑被测元器件受其他并联支路的影响,测量结果应对照原理图进行分析、判断。用电阻法测量集成电路,通常先将一个表笔接地,用另一个表笔测各引脚对地电阻值,然后交换表笔再测一次,将测量值与正常值进行比较,相差较大者往往是故障所在。

电阻法对确定开关、接插件、导线、印制板导电图形的通断及电阻器的变质、电容器短路、电感线圈断路等故障非常有效而且快捷,但对晶体管、集成电路以及电路单元来说,一般不能直接判定故障,需要对比分析或兼用其他方法。

采用电阻法进行测量时必须注意:应在线路断电、大电容已放电的情况下进行测量,否则结果不准确,还可能损坏万用表;在检测低电压(≤5V)供电的集成电路时,应避免用指针式万用表的10kΩ电阻挡;在线测量时应将万用表表笔交替测试,对比分析。

2)电压法

电子线路正常工作时,线路各点都有一个确定的工作电压,通过测量电压来判断故障的方法称为电压法。电压法是通电检测手段中最基本、最常用的方法。根据电源性质又可分为直流电压测量和交流电压测量两种方法。

(1)直流电压测量。

直流电压检测方法要求操作者具有电路分析能力,并应尽可能收集相关电路的资料数据,以取得满意的检测效果。检测直流电压通常包括三步:测量稳压电路输出端是否正常;各单元电路及电路的关键点的电压是否正常;电路主要元器件如晶体管、集成电路各管脚电压是否正常,对于集成电路,首先应测电源端。

完善的产品说明书中应该给出电路各点的正常工作电压,有些维修资料中还提供集成电路各引脚的工作电压。若各点的标准电压未提供,可对比正常工作的同种电路测得各点电压。偏离正常电压较多的部位或元器件通常就是故障所在部位。(2)交流电压测量。

一般电子线路中的交流回路较为简单,对50/60Hz市电电压,只须使用万用表选择合适的AC量程即可,测高压时应注意安全并养成用单手操作的习惯;对非50/60Hz的电源,如变频器输出电压的测量时,应考虑所用电压表的频率特性,通常指针式万用表为45~2000Hz,数字式万用表为45~500Hz,超过范围或非正弦波测量结果都不正确。

3)电流法

电子线路正常工作时,各部分工作电流是稳定的,偏离正常值较大的部位通常是故障所在位置,这就是用电流法检测线路故障的原理。

电流法包括直接测量和间接测量两种方法。

直接测量是将电流表直接串接在要检测的回路中测得电流值。这种方法直观、准确,但由于电流表只能串接在电路中测量,通常需要断开导线、脱焊元器件引脚等处理后,才能进行测量,因而不大方便。对于整机总电流的测量,通常可通过将电流表两个表笔接到开关上测得,对使用220V交流电的线路必须注意测量安全。间接测量法实际上是用测电压的方法测得采样电阻上的电压值,再换算成电流值。这种方法快捷方便,但如果所选测量点的元器件有故障,则不容易准确判断。

采用电流法检测故障,应先对被测电路正常工作电流值进行估算,或查阅相关的资料。大部分线路说明书或元器件样本中都给出了正常工作电流值或功能值,也可根据实践积累的经验数值,判断各种电路和常用元器件的工作电流范围,通常运算放大器、TTL电路静态工作电流不超过几毫安,CMOS电路则在毫安级以下等。

4)波形法

对交变信号产生和处理的电路来说,采用示波器观察信号通路各点的波形是最直观、最有效的故障检测方法。采用波形法进行测量时,应注意波形的有无和形状、波形的失真情况以及波形的具体参数等。

(1)波形的有无和形状。

电子线路中各点的波形有无和形状通常是确定的,各点波形的形状及幅值都是确定的。如果测得某点没有波形或形状相差较大,则故障发生于该电路的可能性较大。当观察到不应出现的自激振荡或调制波形时,虽不能确定故障部位,但可从频率、幅值大小分析故障原因。(2)波形失真。

电子线路工作中,若电路参数不匹配、元器件选择不当或损坏时,都会引起波形失真,通过观测波形和分析电路可以找出故障原因。(3)波形参数。

利用示波器测量波形的幅值、周期、相位等各种参数,与正常工作时的波形参数对照,找出故障原因。

应用波形法进行检测时应注意:电路高电压和大幅度脉冲不能超过示波器的允许电压范围。必要时采用高压探头或对电路观测点采取分压或取样等措施;示波器接入电路时,示波器本身的输入阻抗对电路有一定的影响,特别是在测量脉冲电路时,应采用有补偿作用的10∶1探头,否则观测的波形与实际不符。

5)逻辑状态法

对数字电路而言,只须判断电路各部位的逻辑状态即可确定电路工作是否正常。数字逻辑主要有高、低两种电平状态,另外还包括脉冲串及高阻状态。

测量时可以使用逻辑笔进行电路检测。逻辑笔具有体积小、携带使用方便的优点。功能简单的逻辑笔可测单种电路(TTL或CMOS)的逻辑状态,功能较全的逻辑笔除可测多种电路的逻辑状态外,还可定量测脉冲个数,有些还具有脉冲信号发生器的作用,可发出单个脉冲或连续脉冲供检测电路用。

3.跟踪法

信号传输电路包括信号获取(信号产生)、信号处理(信号放大、转换、滤波、隔离等)以及信号执行电路,在现代电子电路中占有很大比例。这种电路的检测关键是跟踪信号的传输环节,具体应用中按照电路的种类可包括信号寻迹法和信号注入法两种。

1)信号寻迹法

信号寻迹法是针对信号产生和处理电路的信号流向寻找信号踪迹的检测方法,具体检测时,又可分为正向寻迹、反向寻迹和等分寻迹三种。

正向寻迹由输入到输出顺序查找,是常用的检测方法。检测时可以借助示波器、频率计、万用表等测试仪器逐级定性、定量检测信号,从而确定故障部位。根据该级电路功能及性能可以判断信号是否正常,逐级观测,直到查出故障。

反向寻迹检测的检测顺序与正向寻迹不同,是由输出到输入顺序查找。等分寻迹对于单元较多的电路是一种高效的方法。等分寻迹法是将电路分为两部分,先判定故障在哪一部分,然后将有故障的部分再分为两个部分进行检测。显然,等分寻迹法效率大为提高。等分寻迹法适用于多级串联结构、各级电路故障率大致相同及每次测试时间差不多的电路。对于有分支、有反馈或单元较少的电路则不适用。

2)信号注入法

信号注入法常用于本身不带信号发生电路,或信号发生电路有故障的信号处理电路,是有效的检测方法。所谓信号注入,就是在信号处理电路的各级输入端输入已知的外加测试信号,通过指示仪表、扬声器、显示器等终端指示器或检测仪器来判断电路的工作状态,从而找出电路故障。采用信号注入法检测时应注意以下几个方面:

(1)信号注入顺序根据具体电路可采用正向、反向或中间注入的顺序。

(2)注入信号的性质和幅度应根据电路和注入点变化,通常可以估测注入点工作信号作为注入信号的参考。

(3)注入信号时应选择合适的接地点,防止信号源和被测电路相互影响。一般情况下可选择靠近注入点的接地点。

(4)信号与被测电路应选择合适的耦合方式,如交流信号应串接合适的电容,直流信号应串接适当的电阻,使信号与被测电路阻抗匹配。

(5)信号注入有时可采用简单、易行的方式,有时也必须注意感应信号对外加信号检测的影响。

4.替换法

替换法是用规格和性能相同的正常元器件、电路或部件代替电路中可能存在故障的相应部分,并判断故障所在位置的一种检测方法,是电路调试、检修中最常用、最有效的方法之一,在模块化设计的电子设备调试和维护中应用尤为广泛。

实际应用中,替换对象可以包括以下几种类型:

(1)元器件替换。元器件替换通常用于电路结构较为方便的场合,如带接插件的IC、开关、继电器等,对于需要拆焊、操作比较麻烦且容易损坏电路或印制板的场合通常不采用。在其他检测方法均难判别时采用元器件替换的方法,应尽量避免对电路板上多个元器件进行拆焊。如某两个引线元器件可能开路时,可直接焊上一个新元件进行试验;若某个电容容量减小,可再并上一只电容试验。(2)单元电路替换。若某一单元电路可能存在故障时,可用另一相同的正常电路替换相应的单元电路,可判定此单元电路是否正常。

当电子设备采用单元电路多板结构时,替换试验是比较方便的。因此对现场维修要求较高的设备,尽可能采用方便替换的结构,使设备维修性良好。(3)部件替换。集成电路和安装技术的发展,使得电子产品迅速向集成度更高、功能更强、体积更小的方向发展,不仅元器件级的替换试验困难,单元电路替换也不方便。电路的检测、维修逐渐向板卡级甚至整体方向发展。

较为复杂的部件替换试验应遵循以下三个原则:用于替换的部件与原部件必须型号、规格一致,或者是主要性能、功能兼容,并且能正常工作的部件;需替换的部件的接口必须工作正常,至少电源及输入、输出口正常,不应使替换部件损坏,这一点要求在替换前分析故障现象并对接口电源作必要的检测;替换部件应单独逐个试验,不应一次换多个部件。

5.比较法

在用多种检测手段及试验方法都不能判定故障所在位置时,可采用比较法。常用的比较法包括整机比较法、调整比较法、旁路比较法及排除比较法等四种方法。

(1)整机比较法。整机比较法是将存在故障的设备与同一类型正常工作的设备进行比较,以查找故障的方法。这种方法适用于缺乏资料且本身较复杂的设备的检测和调试。

整机比较法以检测法为基础,对可能存在故障的电路部分进行工作点测定和波形观察或者信号监测,比较好设备和坏设备的差别。由于每台设备都不可能完全一致,检测后还应分析判断检测结果。(2)调整比较法。调整比较法是通过调整整机设备中的可调元件或改变参数、条件,比较调整前后电路的变化以确定故障的一种检测方法。这种方法适用于放置时间较长或经过搬运、跌落等外部条件变化引起故障的设备。

整机设备调试、检测完成后不应随便变动可调部件。设备在搬动或运输中受外力作用可能改变出厂的整定而引起故障,检测时可在事先做好复位标记的前提下,改变某些可调电容、电阻、电感等元件,并注意比较调整前后设备的工作状况。有时还需要触动元器件引脚、导线、接插件或者将插件拔出重新插接,或者将印制板部位重新焊接等,注意观察和记录状态变化前后设备的工作状况,发现故障,并排除故障。(3)旁路比较法。旁路比较法是用适当容量和耐压的电容,对被检测设备电路的某些部位进行旁路,并加以比较的检查方法。这种方法适用于查找电源干扰、寄生振荡等故障。

旁路比较实际上是一种交流短路试验,一般情况下先选用一种容量较小的电容,临时跨接在待查电路部位和地之间,观察比较故障现象的变化。如果电路向好的方向变化,可适当加大电容容量再试,直到消除故障,根据旁路的部位可以判定故障的部位。(4)排除比较法。整机或系统中往往有若干相同功能和结构的组件,调试中发现系统功能不正常,且不能确定引起故障的组件时,常采用排除比较法确认故障所在位置。

排除故障法的处理方法是逐一插入组件,同时监视整机或系统。如果系统工作正常,再插入另一块组件试验,直到找出故障。

采用排除比较法排除故障时,可递加排除,也可采用递减排除;多单元系统故障有时不是一个单元组件引起的,这种情况下应多次比较才可排除;采用排除比较法时应注意,每次插入或拔出单元组件时都应关断电源,防止带电插拔造成系统损坏。

6.计算机自动检测

利用计算机强大的数据处理能力并结合现代传感器技术,可以使电路检测实现自动化和智能化。计算机自动检测多用于程控设备,如程控交换机的开机自检和系统检测等。

(1)开机自检。开机自检是一种初级检测方法,利用计算机ROM中固化的通电自检程序对计算机内部的各种硬件、外设及接口等设备进行检测,另外还能自动测试机内硬件和软件的配置情况。当检出错误或故障时,进行提示,显示故障位置和类型。

开机时通过软件检测硬件各部分的特征参数,并通过将测试结果与预先存储的标准值对比的方式可以判定硬件的好坏,但一般情况下只能确定故障模块,不能确定故障具体的位置,也不能进行深入测试。(2)检测诊断程序。让计算机运行一种专门设计编制的检测诊断程序,可以由操作者设置和选择测试的目标、内容和故障报告方式,对大多数故障可以定位至芯片。

这类专用程序很多,如计算机中的PCTOOLS等工具软件,随着版本升级,功能越来越强。如程控用户交换机中的自检程序,可分别检测CPU、用户板、中继板、信号板等模块的功能,根据不同的故障,给出相应的故障告警信号。

这种检测方法的前提是必须保证计算机本身工作正常。(3)智能监测。智能监测是最新技术发展趋向,是最先进的保证机器正常工作的模式。这种方法利用装在计算机内的专门硬件和软件对系统进行实时监测,如对CPU的温度、工作电压、机内温度等不断进行自动测试,一旦超出范围立即显示出报警信息,或采取措施改变相关参数,保证机器正常运转。

智能监测方式在一定范围内还可自动采取措施消除故障隐患,如机内温度过高时,可自动打开风扇或增加风扇转速进行强迫散热,而在机内温度较低时,可降低风扇转速或使风扇停转,同时可节能和降低噪声。

这种自动调整运行的模式是检测最理想的方法,现在主流计算机和以计算机为主体的设备大都具有这种先进功能。随着技术的发展,智能监测方式将会在更多的产品上应用,使电子产品向更高的水平迈进。 8.2检验

8.2.1检验的基本方法

电子产品的检验方法包括全检和抽检两类。应根据产品的特点、要求及生产阶段等情况确定产品的检验方法,既要保证产品质量,又应坚持经济合理的原则。

1.全检

全检是对全部产品进行检验。全检可提高产品的可靠性,但会消耗大量的人力、物力,增加产品的生产成本。通常只对军品等可靠性要求特别高的产品、试制产品以及在生产条件、生产工艺改变后生产的产品进行全检。

2.抽检

抽检是目前生产中广泛应用的检验方法。电子产品在批量生产过程中,不可能也没有必要对生产出的零部件、半成品、成品都采用全检的方法进行检验。通常可从待检产品中抽取若干件样品进行检验,即进行抽检。

抽检应在产品设计成熟、工艺规范、设备稳定、工装可靠的前提下进行。抽取样品的数量应根据待检产品的基数和国家标准中的抽样标准确定。样品抽取时,不应从连续生产的产品中抽取,而应从该批产品中随机抽取。抽检的结果应做好记录,对抽检产品中的故障应对照有关产品故障判断标准进行判定。

3.检验结果的判定

电子产品故障通常包括致命缺陷、重缺陷和轻缺陷。致命缺陷是指安全性缺陷,为否决性故障,即样品中只要出现致命缺陷,抽检批次的产品就被判为不合格。重缺陷即为A故障,轻缺陷即为B故障。在无致命缺陷的情况下,应根据抽检样品中出现的A、B故障数和国家标准中的抽样标准来判断抽检产品是否合格。

电子产品的质量常用产品合格水平(AQL)来判定。不同质量要求的产品,其质量指标也不同,检验时应根据被检产品在规定AQL值下所允许的A、B故障数来确定。8.2.2验收检验

验收检验是对包括元器件、原材料、半成品、成品在内的所有产品进行的一项检验工作,借助某些手段测定出产品质量特性,与国标、部标、企业标准或技术协议等公认的质量标准进行比较,作出产品合格与否的判定。

验收检验工作的内容一般包括三个环节:①元器件、零部件、整件等在入库前的检验;②装配车间在生产过程中的检验;③整机检验。

1.入库前的检验

入库前的检验是保证产品质量可靠性的重要前提。

产品生产所需的原材料、元器件、外协件等在包装、存放、运输过程中可能会出现变质和损坏的现象,甚至有的材料本身就不合格,因此,这些材料或器件在入库前应进行外观检验,或按产品技术条件、技术协议进行有关性能指标的测试,检验合格后方可入库。被判断为不合格的材料或器件不能使用,并应进行严格隔离,以免混淆。在工艺筛选过程中,应对每一项内容都做好记录,填写工艺筛选合格证,封盒交付使用。对于特殊筛选的元器件,应在封盒合格证上注明“特选”、“专用”等字样。进行批量筛选的元器件,若失效或不合格的百分比超出了规定,此批元器件应停止使用,待技术主管部门分析后再作做处理。

阻容器件应检查其结构、外形尺寸等是否符合产品的标准规定,标志是否牢固、清晰。电阻器还应进行实际阻值和绝缘电阻的测量,电容器应进行容量和漏电电流的测量。

电位器应检查其结构及外形尺寸是否符合技术条件,标志是否清晰、牢固,表面有无污垢,胶水有无裂纹,同时应进行实际阻值、零位阻值及阻值变化特性的测量。对晶体管或集成电路进行外观检查时,应注意玻璃管壳有无碎裂,管壳、管脚有无生锈,管腿有无松动、裂缝,是否有印记不清、掉漆层、封帽不端正等现象。

晶体管、部分阻容元件等元器件在装焊前还应进行老化筛选。老化筛选应在进厂验收合格的元器件中进行,其电气参数和外形应符合设计要求,否则不能进行老化筛选。老化筛选的内容通常包括温度老化试验、功率老化试验、气候试验及其他一些特殊试验。

电线、电缆应检查其绝缘表面是否平滑,有无机械损伤、杂质和气泡,有无显著的凹凸和竹节形,此外,还应测量导线的绝缘电阻是否符合要求。

2.生产过程检验

检验合格的原材料、元器件、外协件在部件的组装和整机装配的过程中,可能会因操作人员的技术水平、质量意识及装配工艺、设备、工装等各种因素影响,使得组装后的部件、整机有时不能完全符合质量要求,因此生产过程中的各道工序都应进行检验。生产过程检验可采用操作人员自检、生产班组互检和专职人员检验相结合的方式。

自检是操作人员根据本工序工艺指导卡的要求,对所装的元器件、零部件的装焊质量进行检查。对检出的不合格部件应及时调整或更换,防止其进入下道工序。互检是下道工序对上道工序的检验,操作人员在进行本工序操作前,应检查前道工序的装调质量是否符合要求。对有质量问题的部件应及时反馈给前道工序,决不能在不合格部件上进行本道工序的操作。

专职检验通常为部件、整机的后道工序。检验时应根据检验标准,对部件、整机生产过程中各装调工序的质量进行综合检查。检验标准一般以文字、图纸形式表达,对一些不便用文字、图纸表达的缺陷,应使用实物建立标准样品作为检验依据。

3.整机检验

整机检验是检查电子产品经过总装、调试之后是否达到了预定的功能要求和技术指标的过程。整机检验主要包括直观检验、功能检验和主要性能指标测试等内容。

1)直观检验

直观检验的项目包括产品是否整洁;面板、机壳表面的涂敷层及装饰件、标志、铭牌等是否齐全,有无损伤;产品的各种连接装置是否完好,是否符合要求;各金属件有无锈斑;结构件有无变形、断裂;表面丝印和字迹是否完整、清晰;量程覆盖是否符合要求;转动机构是否灵活;控制开关是否到位等。除此之外,还应检验元器件标号与导线线号是否与产品图纸(电路图、接线图等)相符;导线走线位置和元件布置是否与装配图、接线图以及样机相同;元件固定是否牢固,有无错装现象;导线绝缘有无损坏;有无虚焊、假焊、漏焊等现象。

对电路的检查必须利用万用表或专用仪表,根据电路图、接线图进行。检查应从电源开始,对级数较多的电路应按各级顺序进行检查。应测量有关器件对地电阻是否符合规定,检查各电压通断开关是否良好,旋转调谐机构是否灵活以及相关电参数指标是否正确等。

2)功能检验

功能检验就是对产品设计所要求的各项功能进行检查,不同的产品有不同的检验内容和要求,如收录机应检查收音、放音、录音、电平指示等功能。收录机一般通过功能操作及试听方式进行功能检查,试听过程中应注意声道是否平衡、相位是否正确、声音有无失真及有无机械噪声、电气干扰声等,同时各功能控制键、旋钮的操作应正常。

3)主要性能指标的测试

测试产品的性能指标是整机检验的主要内容之一。通过检验查看产品是否达到了国家或企业的技术标准,现行国家标准规定了各种电子产品的基本参数及测量方法。检验中一般只对其主要性能指标进行测试。

测试时应按产品技术指标和国家有关技术标准,选用符合标准的仪器、仪表对整机进行测试检查。对使用市电的产品,还应进行电源适应范围的抽查及绝缘和耐压抽测。电源的适应范围通常为:电压220V±10%,频率50±4Hz;绝缘和耐压测试通常在电源插头与机壳或电源开关之间,有绝缘要求的端子与机壳之间以及内部电路与机壳之间进行。耐压要求有500V、1000V、1500V、2000V、…、5000V等级别,根据产品使用环境按标准检测。8.2.3定型检验和周期检验

1.定型检验

定型检验内容除包括上述全部检验项目外,还应包括环境试验、可靠性试验以及安全性试验等,可在试制样品中按抽样方案抽样或将试制样品全部进行试验。试验目的主要是考核试制阶段中试制样品是否已达到产品标准或技术条件的全部内容。定型试验报告是提请上级履行鉴定定型必须具备的条件之一。

2.周期检验

周期检验又称例行检验,其内容与定型检验的内容基本相同。不论是独立批次的生产,还是连续大批量的生产,均为按批或定期(按一年或半年)进行抽样检验。当产品的主要设计、工艺及原材料有改变时,也应进行此检验。周期检验的目的主要是考核产品在生产中的工艺是否稳定、正常。 8.3例行试验

8.3.1环境试验

环境试验是一种检验产品适应环境能力,评价、分析环境对产品性能影响的试验,通常是模拟产品可能遇到的各种自然环境条件。环境试验可以是模拟一种环境因素的单

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