專利名稱：電氣觸點(diǎn)老化狀態(tài)診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用多種檢測(cè)手段對(duì)電氣觸點(diǎn)的老化狀態(tài)進(jìn)行診斷的方法。
背景技術(shù)：
在加工兩接觸導(dǎo)體時(shí)，很難保證兩者的接觸表面完全平整，因?yàn)闊o(wú)論兩導(dǎo)體的接觸表面經(jīng)過(guò)怎樣精細(xì)的加工，在微觀上總是凹凸不平的，兩導(dǎo)體真正發(fā)生接觸的部位可能只是一個(gè)或多個(gè)微小的點(diǎn)。當(dāng)電流流經(jīng)接觸表面時(shí)，收縮于接觸點(diǎn)(導(dǎo)電斑點(diǎn))處，使電流流過(guò)的路徑增長(zhǎng)，有效導(dǎo)電面積變小，出現(xiàn)附加的電阻。如果電流流過(guò)的導(dǎo)電斑點(diǎn)不是純金屬接觸，而是存在導(dǎo)電的表面膜，則會(huì)引起膜電阻。膜電阻具有如下特征(1)膜層為不良導(dǎo) 體，隨著膜層厚度的增加，接觸電阻會(huì)迅速增大；(2)在較高接觸壓力下會(huì)發(fā)生機(jī)械擊穿；在較高電壓或電流下會(huì)發(fā)生電擊穿；(4)在較小接觸壓力或電壓、電流僅為mV或mA級(jí)的情況下，膜層電阻不易被擊穿，接觸電阻會(huì)呈現(xiàn)高阻特性，影響電信號(hào)的傳輸。在電氣觸點(diǎn)中，老化的觸點(diǎn)表面會(huì)出現(xiàn)較厚的膜層，膜層電阻在微電流條件下表現(xiàn)的較為明顯。當(dāng)電流很小時(shí)，膜層不易被擊穿，此時(shí)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)；電流較大時(shí)，膜層被擊穿，顯出常態(tài)的接觸電阻。觸點(diǎn)老化程度越明顯，膜層越厚，接觸電阻顯示出穩(wěn)定值所需要的電流就越大，在接觸電阻變化趨勢(shì)圖中拐點(diǎn)處的二階導(dǎo)數(shù)以及曲率就越小。當(dāng)電流增大至正常工作電流時(shí)，仍不足以使膜層被擊穿時(shí)，即出現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良的現(xiàn)象。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)電氣觸點(diǎn)的研究主要集中在接觸電阻產(chǎn)生的原因、接觸電阻的數(shù)學(xué)模型及測(cè)量方法、電氣觸點(diǎn)的失效分析等方面，在電氣觸點(diǎn)老化領(lǐng)域的研究成果較為少見。但是電氣觸點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用極其廣泛，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)觸點(diǎn)的老化降級(jí)，可能導(dǎo)致后續(xù)運(yùn)行中出現(xiàn)由于接觸不良導(dǎo)致的拒動(dòng)，造成嚴(yán)重后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電氣觸點(diǎn)老化狀態(tài)診斷方法，該方法綜合利用了包括微電流接觸電阻跟蹤檢測(cè)、觸點(diǎn)表面微觀檢測(cè)、觸點(diǎn)表面成分分析、觸點(diǎn)壓力以及觸點(diǎn)表面鍍層厚度測(cè)量在內(nèi)的多種檢測(cè)手段，能夠準(zhǔn)確判斷觸點(diǎn)當(dāng)前的老化狀態(tài)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案電氣觸點(diǎn)老化狀態(tài)診斷方法，包括
(1)利用微電流接觸電阻變化趨勢(shì)跟蹤儀測(cè)量微安級(jí)電流下觸點(diǎn)的接觸電阻，并且在設(shè)定的電流范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)地跟蹤測(cè)量觸點(diǎn)接觸電阻的變化趨勢(shì)，然后在變化趨勢(shì)的圖上計(jì)算出拐點(diǎn)處二階導(dǎo)數(shù)的大小以及曲率變化的大小，初步判斷觸點(diǎn)的老化狀態(tài)；
(2)對(duì)觸點(diǎn)表面的形貌進(jìn)行微觀檢測(cè)，判斷觸點(diǎn)的老化狀態(tài)；
(3)對(duì)觸點(diǎn)表面進(jìn)行微區(qū)成分分析，獲得觸點(diǎn)表面有關(guān)碳化程度、氧化程度以及硫化程度的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步判斷觸點(diǎn)的老化狀態(tài)；(4)利用壓力傳感器測(cè)量觸點(diǎn)的壓力，判斷觸點(diǎn)的彈簧是否發(fā)生老化降級(jí)；
(5)利用顯微技術(shù)對(duì)觸點(diǎn)表面的鍍層厚度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果能夠驗(yàn)證上述各步驟中關(guān)于觸點(diǎn)老化狀態(tài)的判斷結(jié)果；
在上述每個(gè)步驟中，獲得的觸點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)或結(jié)果是需要和對(duì)比觸點(diǎn)的相應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)或結(jié)果進(jìn)行對(duì)比判斷的。由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)利用微電流接觸電阻變化趨勢(shì)跟蹤儀在微電流下自動(dòng)跟蹤測(cè)量觸點(diǎn)的接觸電阻隨電流增大的變化趨勢(shì)，并在變化趨勢(shì)的圖上計(jì)算出拐點(diǎn)處二階導(dǎo)數(shù)的大小以及曲率變化的大小，初步判斷被測(cè)觸點(diǎn)的老化狀態(tài)，二階導(dǎo)數(shù)或者曲率越大，表示老化程度越低；然后對(duì)觸點(diǎn)表面形貌微觀檢測(cè)與觸點(diǎn)表面成分分析，進(jìn)一步推斷被測(cè)觸點(diǎn)的老化狀態(tài)，再結(jié)合觸點(diǎn)壓力、觸點(diǎn)表面鍍層厚度的測(cè)量，最終實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地判斷觸點(diǎn)當(dāng)前的老化狀態(tài)。


附圖I為1#觸點(diǎn)和2#觸點(diǎn)的接觸電阻隨電流增大的變化趨勢(shì) 附圖2為1#觸點(diǎn)的表面形貌 附圖3為2#觸點(diǎn)的表面形貌 附圖4為1#觸點(diǎn)表面的微區(qū)成分分析結(jié)果 附圖5為2#觸點(diǎn)表面的微區(qū)成分分析結(jié)果 附圖6為1#觸點(diǎn)接觸部位的鍍層厚度測(cè)量結(jié)果 附圖7為2#觸點(diǎn)接觸部位的鍍層厚度測(cè)量結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明的方法在于通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段，測(cè)量觸點(diǎn)的不同老化狀態(tài)指標(biāo)，進(jìn)而準(zhǔn)確有效地判斷觸點(diǎn)的老化狀態(tài)。對(duì)某型號(hào)觸點(diǎn)開關(guān)的1#觸點(diǎn)和2#觸點(diǎn)進(jìn)行多種老化狀態(tài)指標(biāo)的測(cè)量，具體實(shí)施步驟如下
(I)利用微電流接觸電阻變化趨勢(shì)跟蹤儀在OlmA電流范圍內(nèi)跟蹤測(cè)量1#觸點(diǎn)和2#觸點(diǎn)的接觸電阻隨電流增大的變化趨勢(shì)，如附圖I所示。相對(duì)于1#觸點(diǎn)，2#觸點(diǎn)的接觸電阻能夠在較短時(shí)間內(nèi)趨于穩(wěn)定，2#觸點(diǎn)的接觸電阻隨電流增大的變化趨勢(shì)圖在拐點(diǎn)處的二階導(dǎo)數(shù)和曲率(即曲線的彎曲程度)更大，2#觸點(diǎn)的接觸電阻最終穩(wěn)定在0.01Ω左右，而1#觸點(diǎn)的接觸電阻最終穩(wěn)定在O. I Ω左右，從而初步判斷1#觸點(diǎn)已出現(xiàn)老化降級(jí)。上述微電流接觸電阻變化趨勢(shì)跟蹤儀為現(xiàn)有儀器，具體參見中國(guó)實(shí)用新型專利授權(quán)文獻(xiàn)，授權(quán)號(hào)ZL200920141692.6，但根據(jù)觸點(diǎn)微電流接觸電阻變化趨勢(shì)圖拐點(diǎn)處二階導(dǎo)數(shù)的大小以及曲率變化的大小判斷觸點(diǎn)的老化狀態(tài)，是本申請(qǐng)首次提出。(2)對(duì)1#觸點(diǎn)和2#觸點(diǎn)的表面形貌分別進(jìn)行了微觀檢測(cè)。參見圖2所示，1#觸點(diǎn)的表面有許多劃痕和雜質(zhì)，并且存在大片污濁物，而在圖3中，2#觸點(diǎn)表面比較平滑，且少有污濁物，則判斷1#觸點(diǎn)出現(xiàn)老化降級(jí)。(3)對(duì)1#觸點(diǎn)和2#觸點(diǎn)表面分別進(jìn)行了微區(qū)成分分析。如圖4所示，1#觸點(diǎn)表面的污濁物以碳元素為主，說(shuō)明該觸點(diǎn)已出現(xiàn)碳化，而碳為不良導(dǎo)體，其會(huì)直接影響觸點(diǎn)的接觸性能，觸點(diǎn)碳化嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致接觸不良而失效，而在圖5中，2#觸點(diǎn)表面以銀為主，其氧化與碳化程度均不明顯。結(jié)合步驟(2)、(3)，進(jìn)一步推斷1#觸點(diǎn)已出現(xiàn)老化降級(jí)。(4)利用壓力傳感器對(duì)1#觸點(diǎn)和2#觸點(diǎn)的壓力進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下表所示
權(quán)利要求
1.一種電氣觸點(diǎn)老化狀態(tài)診斷方法，其特征在于包括 (1)利用微電流接觸電阻變化趨勢(shì)跟蹤儀測(cè)量微安級(jí)電流下觸點(diǎn)的接觸電阻，并且在設(shè)定的電流范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)地跟蹤測(cè)量觸點(diǎn)接觸電阻的變化趨勢(shì)，然后在變化趨勢(shì)的圖上計(jì)算出拐點(diǎn)處二階導(dǎo)數(shù)的大小以及曲率變化的大小，初步判斷觸點(diǎn)的老化狀態(tài)； (2)對(duì)觸點(diǎn)表面的形貌進(jìn)行微觀檢測(cè)，判斷觸點(diǎn)的老化狀態(tài)； (3)對(duì)觸點(diǎn)表面進(jìn)行微區(qū)成分分析，獲得觸點(diǎn)表面有關(guān)碳化程度、氧化程度以及硫化程度的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步判斷觸點(diǎn)的老化狀態(tài)； (4)利用壓力傳感器測(cè)量觸點(diǎn)的壓力，判斷觸點(diǎn)的彈簧是否發(fā)生老化降級(jí)； (5)利用顯微技術(shù)對(duì)觸點(diǎn)表面的鍍層厚度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果能夠驗(yàn)證上述各步驟中關(guān)于觸點(diǎn)老化狀態(tài)的判斷結(jié)果； 在上述每個(gè)步驟中，獲得的觸點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)或結(jié)果是需要和對(duì)比觸點(diǎn)的相應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)或結(jié)果進(jìn)行對(duì)比判斷的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣觸點(diǎn)老化狀態(tài)的診斷方法，通過(guò)在微電流下跟蹤測(cè)量觸點(diǎn)的接觸電阻隨電流增大的變化趨勢(shì)，并在變化趨勢(shì)的圖上計(jì)算出拐點(diǎn)處二階導(dǎo)數(shù)的大小以及曲率變化的大小，初步判斷觸點(diǎn)的老化狀態(tài)，然后對(duì)觸點(diǎn)表面形貌微觀檢測(cè)與觸點(diǎn)表面成分分析，進(jìn)一步推斷被測(cè)觸點(diǎn)的老化狀態(tài)，再結(jié)合觸點(diǎn)壓力、觸點(diǎn)表面鍍層厚度的測(cè)量，最終實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地判斷出觸點(diǎn)當(dāng)前的老化狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01R31/02GK102818946SQ20121018221
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者石頡, 姚建林, 施海寧 申請(qǐng)人:蘇州熱工研究院有限公司, 中國(guó)廣東核電集團(tuán)有限公司