密封电子元器件与装置多余物检测发展综述

密封电子元器件与装置作为航天系统中的重要组成部分,具有高精密性、高可靠性以及高复杂性的典型特点,而多余物问题是严重影响其高可靠性的主要因素之一。随着航天技术的快速发展,多余物检测技术也在不断改进与深入。该文以认识多余物、控制多余物产生以及检测多余物为主线,围绕多余物的防控方法、检测方法、检测标准进行综合论述。着重分析了检测方法中的颗粒碰撞噪声检测(PIND)方法,分别从小型元器件多余物检测、中大型装置多余物检测两个角度,针对现有研究进展逐一进行了详细的介绍。在此基础上,结合现有国内多余物检测研究的现状,针对多余物检测的难点与未来发展趋势进行归纳,并提出了期望与目标。

电磁继电器触簧系统关键装配参数退化建模与可靠性评估

分析了继电器触簧系统在循环载荷作用下退化失效过程,进行了不同工况下继电器触簧系统性能退化试验;根据试验数据结合随机不确定性理论,实现了继电器触簧系统性能退化的建模与分析。基于装配参数间隙退化模型,完成了考虑触簧系统关键装配参数退化的电磁继电器可靠寿命评估,为电磁继电器可靠寿命设计奠定基础。

拍合式继电器衔铁内折角测试装置的结构设计与实际效果

电磁系统为铁路信号拍合式继电器的重要组成部分,电磁系统中衔铁行程对铁路信号拍合式继电器的电气特性有直接影响,衔铁折角角度更是影响衔铁行程的重要因素。为了提高衔铁折角角度的筛选精度,以铁路信号拍合式继电器中的衔铁零件作为研究对象,提出一种模拟衔铁在继电器中运动过程的衔铁内折角的测试方法,并设计了衔铁内折角测试装置。在实际生产试用过程中,发现使用所设计装置筛选出来衔铁的角度测试结果更加符合正态分布,且通过筛选的衔铁组装成继电器的电气特性一致性更好,证明了通过所设计装置筛选比现有的方法筛选误差更小。

直流大功率继电器电弧研究综述

近年来从航空、航天到新能源产业迎来了一个快速发展的黄金时期,作为其中直流配电、管理及控制等系统中完成执行分断、功率切换及故障保护等功能的关键元器件——直流大功率继电器也得到广泛关注。在直流大功率继电器动作过程中,电弧的产生将极大地影响直流开断过程,因此对于电弧特性和电弧侵蚀的研究是提高直流大功率继电器可靠性和进行定量评估预测电寿命的关键问题。电弧是一个涉及等离子体物理、电磁场、流体力学、热传导等多学科交叉的基础科学问题,由于实验和理论研究均存在一定困难,目前对继电器类开关电器直流电弧触头侵蚀的物理机理和电弧特性了解尚不够完善清晰。该文以电弧问题为研究对象,从数值仿真与试验测量两个方面,综述国内外直流继电器类开关电弧侵蚀数学模型和电弧特性,并对下一步直流大功率继电器类开关电器电弧相关的研究工作进行展望。

直流电器 讲座 第二讲 考虑弹跳的直流接触器动态特性计算方法研究

接触器触头的碰撞接触及其所引起的弹跳现象是影响接触器寿命的重要因素,对接触器动态特性的研究具有重要的意义。基于直流接触器的结构特征提出了利用分段线性动力学模型来计算包含弹跳特征的结构动态特性,应用数值计算的方法研究了接触器运动的全过程,尤其是触头间的闭合弹跳现象。首先建立接触器的电磁模型,利用三维有限元非线性动态分析方法,求解出衔铁的电磁吸力;然后借助FLUXADAMS耦合计算技术获得动触头和衔铁的位移-时间曲线、速度-时间曲线等,并从中提取触头弹跳的相关参数;最后将仿真结果与试验结果进行对比,发现其吻合良好,证明了所提方法研究接触器动态特性的准确性。

常开型继电器触点回弹抑制仿真与试验研究

电磁继电器作为控制元件被广泛应用于各种电子设备和系统。以某型号单组常开触点电磁继电器为研究对象,通过试验确认其失效模式为触点熔焊,其失效机理是由静触点回跳引起的电弧重燃,导致触点熔焊。以此为基础,提出在动、静触点间加挡板的方法,来达到抑制静触点释放回跳,并通过ADAMS软件分析和继电器试验验证了该方法的可行性。

基于微观形貌的直流电器接触建模研究综述

首先比较了微观形貌的各表征方法、测量仪器和试验研究方法的优势与局限性,总结了粗糙表面的分形描述是目前非线性研究的主要方法及利用三维参数取代二维表征方法的必然性,展示了粗糙表面理论在接触分形建模方向应用的新进展。最后,结合直流电器工作环境和性能需求,指出接触建模在微观形貌多场耦合研究方向的发展趋势。

参数优化支持向量机的密封电子设备多余物定位方法研究

在密封电子设备的生产制造过程中,对多余物进行检测和定位至关重要。针对设备体积大和多余物位置难以确定的问题,使用参数优化支持向量机对设备内部的多余物进行定位。通过设计信号调理电路与多通道信号同步采集电路,调理和采集微弱的多余物信号,设计两级双门限脉冲提取算法和多通道脉冲匹配算法对信号进行预处理,得到有效的信号数据。提取和选择性能优良的时频域特征构建定位数据集,比较不同分类算法在数据集上的性能表现,对更优的支持向量机进行参数优化设计,将优化后的支持向量机定位模型用于实物测试。测试结果表明,参数优化支持向量机的定位模型在航天电源内部的多余物定位测试的平均精度达82.58%,定位模型的泛化能力良好,达到航天系统工程的精度要求,该方法理论上可以推广应用于类似产生机理的碰撞信号定位。

桥式极化磁系统电磁继电器虚拟样机模型与衔铁位置偏移影响研究

桥式极化磁系统电磁继电器具有体积小、重量轻、灵敏度高等优点,但实际生产中出现的衔铁位置偏移问题对吸力与反力产生影响,不利于继电器电寿命的提升。首先建立电磁继电器的虚拟样机模型,通过电磁系统与触簧系统仿真模型实现继电器吸力和反力的静态特性仿真。然后基于实测衔铁位置偏移量,通过解析与仿真,研究衔铁位置偏移时电磁吸力与反力的变化过程。最后基于吸反力特性配合,分析衔铁位置偏移对继电器吸合电压、释放电压及电寿命产生的影响,为严格控制衔铁与小轴的点焊能量,避免出现衔铁位置偏移的要求提供理论依据。

基于有限元方法TO-5射频继电器RF特性优化研究

射频特性是描述射频继电器的重要指标,通过基于有限元仿真的方法进行继电器射频性能优化,可以大大的提高优化效率,节省人力财力。通过对某型TO-5小型气密封射频电磁继电器插入损耗的优化为例,介绍了该方法的主要思路,并通过对继电器簧片的具体优化方案的制定阐述该方法的具体操作流程,并应用网络分析仪测试继电器射频性能,并将仿真结果与有限元仿真结果进行对比,验证了方法的有效性。

基于.NET的航天电磁继电器电寿命试验系统分析软件设计与实现

电寿命是表征航天电磁继电器性能的重要特征,航天工程中需要对其进行测试分析。现有试验系统条件下,使用者受软件兼容性差及定点作业的限制。针对上述问题,设计一套新的系统软件,由客户端软件与服务器软件组成。双方基于Socket建立通信连接,突破定点作业的局限。基于通信协议解析显示数据,基于双缓冲技术绘制波形,加强试验数据的直观分析。测试结果表明,通信连接稳定可靠,数据解析与波形分析准确流畅,具有很高的工程应用价值。

连接器密封橡胶件加速退化试验研究

随着中国对海洋资源的重视,海洋装备的研发工作发展更加迅速。我国对于水下连接器的研究始终落后于国外水平,很大程度上制约了我国的发展。密封用橡胶件作为水下连接器必备的零件,对水下连接器的密封性能起着至关重要的作用。一旦橡胶件在使用过程中失效,会造成整个水下连接器系统的瘫痪,因此,连接器密封用橡胶件的寿命预测工作十分重要。本文以氟硅橡胶件为研究对象,采用高温加速退化试验方法,得到橡胶件在不同温度下的加速因子,基于阿累尼乌斯原理,采用动力学直线法建立了常温下橡胶的老化寿命预测模型。本文分别研究了橡胶件在不同压缩量时,常温使用寿命。

基于时频域参数分析的直流电弧故障检测装置

针对现有的直流电弧故障检测方法容易受到环境影响,无法实现精准检测,且算法结构复杂,难以部署于实际应用,基于短时傅里叶变换设计一种直流电弧故障检测算法。通过分析电弧电流信号在频域上的幅值变化趋势,将频谱划分为不同的阶段,计算不同阶段频率积分的比值,根据大量实验结果得到判定的阈值从而实现电弧故障检测。最后,选择合适的单片机实现检测算法并进行测试,验证所提算法的有效性。结果表明,所提算法不仅能在多种类型负载并联的情况下及时检测出电弧故障,检测的准确率可达94.4%,而且在面对正常状态电流时的误判率为0,证明其具有较好的稳健性。

热场影响下新能源用接触器弹跳特性研究

多物理场耦合计算和弹跳特性研究是衡量接触器性能优劣的重要手段,而以往的弹跳力学模型往往忽略了温度场对接触器动态特性的影响。因此,深入研究热场影响下接触器的弹跳特性十分必要。该文首先建立了某型号新能源用大功率接触器的热场模型、电磁特性模型及振动碰撞力学模型,实现了接触器热场、电磁场和机械力场各节点参数的实时交互传递和耦合计算;之后通过与试验结果对比验证了接触器机-电-磁-热多物理场耦合计算结果的正确性;最后分析了温度、长时间反复短时工作、可动部件质量等因素对接触器弹跳特性的作用规律。研究成果可为新能源供电系统和相关设施的安全、可靠运行提供理论基础。

基于分断动能的小型密封电磁继电器过负载能力提升方法

过负载能力是衡量小型密封电磁继电器性能的一项重要指标。航空、航天等应用环境的多样化,对该类型继电器提出了更高的过负载要求。基于GJB65B 设计了产品实验,通过分断电弧拍摄与动态特性测试,分析了典型小型密封电磁继电器触簧分断速度对于继电器分断能力的重要性。针对传统的反力提升方法存在的弊端,提出了新的分断动能分析法,建立了分断动能计算模型。基于分断动能分析法对某型号典型小型密封电磁继电器进行产品改进,针对释放过程提出了基于折返簧片设计的动能提升改进思路。建立了继电器静态特性有限元模型与动态特性动力学虚拟样机模型,计算验证了该方法的有效性。试制了基于分断动能分析法的改进设计继电器,并进行了过负载实验,验证了该方法的有效性。

考虑空间形位偏差的万能式断路器 关键零件断裂失效研究

在万能式断路器合闸时,弹簧所储存的能量以撞击的形式经打击杆传递给连杆机构。由工艺因素引起的打击杆形位偏差对打击杆的断裂过程产生影响,使操作机构的使用寿命远低于设计指标。该文根据多体动力学理论,建立操作机构的虚拟样机模型。通过试验采集储能杠杆和联动轴的运动状态,对虚拟样机的准确性进行验证。然后使用实际产品的测量数据,获得打击杆端点相对滚子的空间形位偏差范围。再使用虚拟样机参数建模表现偏差情况,分析打击杆载荷峰值和裂纹萌生周期的变化。最后假设打击杆上已存在椭圆形裂纹,研究偏差对裂纹尖端应力强度因子的影响。该文给出打击杆空间形位偏差对其断裂过程的影响,可以为设计及工艺改进提供理论指导。

微小型继电器的刚柔耦合碰撞动力学建模方法与弹跳行为分析

微小型继电器被广泛应用于航空航天、兵器、船舶等工程领域,特殊的工作环境要求其具有良好的接触性能。该类继电器含有的簧片结构动作时会伴有弹性变形,传统以刚体为假设条件的动态特性分析法显然不能满足计算要求和分析精度。因此,以某微小型继电器为例,提出一种耦合可动部件的刚体运动、柔性变形与结构碰撞作用的刚柔耦合碰撞弹跳分析方法;继电器簧片被等效为悬臂梁结构,建立了基于电、磁、力和柔性簧片位移微分方程的接触弹跳动力学模型。分析簧片发生变形前后的受力情况,研究闭合簧片接触-分离-接触的动力学特性。据此,详细计算不同的接触间隙、连杆位置和控制电压下继电器的接触弹跳变化规律。设计实验验证所提模型的准确性。研究发现,簧片弹性变形与碰撞过程的相互作用是引发继电器不稳定接触的重要原因。此外,适当减小接触间隙、缩短连杆推动位置与接触点间的距离能有效提高微小型继电器的接触性能。

直流大功率接触器自磁场灭弧室电弧特性研究

新型轨道交通牵引系统配电系统一般为直流供电制,其额定电压与电流一般为kV和kA级,因此作为配电系统中的关键元器件,各类直流大功率接触器的需求也进一步提升。制约产品发展的核心问题是直流大功率感性负载条件下接触器灭弧能力及灭弧速率。基于此,该文研究一种自吹弧式灭弧室的电弧特性。通过仿真给出灭弧室主触头流过不同直流电流产生的自吹弧磁场分布,对比分析阻性与不同时间常数感性负载下的分断电弧特性和燃弧能量。最终提出灭弧室内“磁场竞争模型”用以解释燃弧过程中的电压临界值和时间常数临界值现象。自磁场吹弧式灭弧室接触器具有分断高电压、大电流及大时间常数感性直流负载的能力,具有很强的实际应用价值和理论研究意义。

电器多目标优化方法综述

基于电器的优化设计是典型的多目标优化问题,梳理了国内外电器及相关领域的多目标优化方法研究概况,并从多目标优化算法、多目标最优解的决策、近似模型快速计算3个方面对电器的多目标优化问题进行介绍。在多目标优化算法方面,主要使用正交试验、多目标智能算法等;在多目标最优解的决策方面,主要使用加权求和、模糊隶属度函数、熵权理想点法等;在近似建模快速计算方面,主要使用磁路法、响应面、神经网络近似模型等。最后,结合实际工程应用预测了未来电器领域多目标优化发展的方向。

磁保持继电器静态吸反力特性测试装置

针对当前已有的继电器吸反力特性测试装置无法精确测量磁保持继电器靠近稳态位置吸力的问题,提出了基于双拨针的稳态位置附近吸力测量方案。结合某型号小型磁保持继电器的具体结构与参数,进行了静态吸反力特性装置的机械结构设计和电控系统设计,编制了控制软件,实现了对应继电器不同动作位置的吸力与合力的精确测量。试验结果表明,研制的磁保持继电器静态吸反力特性测试装置很好地解决了原有设备无法测量稳态位置附近吸力的问题,为技术人员对磁保持继电器产品进行设计改进与制造过程质量控制奠定了测试基础。