IP防護等級的測試與裝置

摘 ?要：在我們生活中，與水有接觸或者可能接觸的電器產品，在國家標準中都對其有相應的防護要求。一般IP防護等級實際的生產過程中經常要用水來測試，然而由于我司射頻無源器件產品本身有電鍍要求，產品一旦進水可能會對器件造成不可修復的傷害，而且測試結果不直觀，作業效率很低，為此我們通過實驗換算對應IP等級的氣密性測試參數關系，改變測試方法，引入差壓式氣密性測試儀進行產品防護等級檢驗。并結合本公司的產品特點和品質要求設計一種氣動原理的自動測試裝置，用于改善測試環節依靠人工、效率低下、異常品無法追溯歷史記錄以及出廠品質得不到保證等問題。

關鍵詞：IP防護等級;測試參數;測試方法;聯動測試;數據保存

中圖分類號：TP274;TH138.51 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：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

射頻無源器件主要應用于無線通信系統基站建設和室內分布系統中，將基站發射的信號通過射頻無源器件進行連接或分路，經由饋線分散到各覆蓋點天線處，從而達到室內無線信號連續良好的覆蓋。我司POI產品內部器件受環境的影響較大，為保證性能的穩定性，通常設計產品需要滿足IP65防護等級，對應的防水等級IPX5為防噴射型保護等級，即任意方向直接受到水的噴射無有害的影響。按傳統噴射方法進行實驗的缺點為：產品一旦進水，會對器件造成不可修復的傷害、實驗效率低下，數據不量化且依賴人為判斷，缺乏嚴謹性，因此傳統方法不適合產品的檢測。為此我們通過實驗尋找IPX5防護等級與氣密性測試參數的對應關系，采用氣密性測試儀進行產品防護等級的測試檢驗;另外，由于手動測試過程操作不便，容易漏檢或錯檢，因此設計一款匹配射頻器件并且高效的測試裝置，以滿足快速測試需求，并自動保存測試數據以便質量數據追溯。

1 ?POI產品氣密性參數確定

室外POI產品防護等級為IP65，對應防水等級采用淋水實驗檢測密封性，因IPX5淋水實驗的條件與氣密性測試無法完全相同或對等，測試壓力和時間以及泄漏量均無法通過公式轉換;因此我們通過實驗采集數據：樣品按IPX5的防水要求做實際淋水實驗，將不進水的產品用氣密性測試儀檢測，將其中的條件作為判定標準。

1.1 ?實驗思路及目的

思路：人為制造泄漏點進行淋水實驗，對比有泄漏與無泄漏情況下產品的測試數據，從中制訂標準。

目的：需從此次實驗中對比選定關鍵測試參數：充氣壓力、測試時間、泄漏量。

直壓式與差壓式氣密性壓力測試儀的差別在于檢測方式不同，直壓測試是直接充氣測試被測件內部壓力變化，而差壓測試是對比測試件與標準件中的壓力差來判斷泄漏量，其原理相當于測試天平。差壓式測試設備原理如圖1所示。

1.2 ?實驗前準備

實驗前，除上述提及的關鍵參數待實驗驗證外，還需確定產品充氣時間、平衡1時間、平衡2時間以及是否需接標準件。

充氣時間：不同體積、不同測試壓力，充氣時間不同。

平衡1時間：平衡1時間是充氣時間的延續，此狀態下仍對標準件及測試件充氣，但標準件與測試件之間連接通路關閉，其目的是為了更好地平衡兩端測試壓力。該時間值的設定以保證充氣充分為依據，通過實驗設置為10秒即可。

平衡2時間：平衡2時間是停止加壓后給予氣體均勻擴散的時間，目的是減少氣體擴散帶來的壓降，提高測試準確性。該時間值的設定以產品內部壓力變化變緩為依據，不同體積稍有不同。為保證測試數據的可對比性，經實驗，該值統一設置為15秒。

標準件：通過對比分析，接入標準件狀態下測試的泄漏值比不接標準件測試泄漏值小20%～30%左右，但兩種狀態下測試數據的穩定性無太大區別。后續實驗數據均在接入2L標準件狀態下測試。

1.3 ?實驗過程、數據及圖片記錄

共進行了6批次淋水實驗，其中新加坡POI 3批次，鐵塔POI 3批次，各狀態下氣密性測試數據如表1所示。

1.4 ?實驗數據分析——充氣時間的設定

新加坡POI因體積較大，所需充氣時間較長，隨充氣壓力增加所需時間相應延長，且因兩臺泄漏量不一致，同一充氣壓力下所需充氣時間也有差異。鐵塔POI體積較小，基本上30秒內可達到所需的充氣氣壓，充氣時間與壓力關系如表2所示。

1.5 ?實驗數據分析——測試壓力選定

新加坡POI體積約為245L，為目前我們最大體積的POI產品，箱門結構，兩臺均在8kPa時無法保壓，降低其充氣壓力至7.6kPa時出現壓降超程現象（測試一段時間后不能保壓），其充氣壓力臨界點在7.6～8kPa左右。

鐵塔POI體積約為22.2L，封膠結構，測試氣壓充到9kPa時泄漏量出現劇變現象，10kPa時泄漏量劇增，11kPa時產品頂部封膠處被頂出，其測試情況如圖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8kPa，但從曲線觀測，小氣壓時各泄漏量相當，在4～6kPa時，泄漏量出現增長現象，故測試氣壓可在4、5、6kPa中選擇，為能更快暴露異常問題，測試氣壓選定6kPa。

1.6 ?實驗數據分析——測試時間選定

時間選定上主要對比淋水實驗合格與不合格品在測試時間段的泄漏量差值（差值過小易造成誤判），10秒、20秒時，1號合格與3號不合格件之間差值較小，不建議采用，結合如表3所示的測試時間與泄露量的關系并綜合效率因素，將測試時間選定為30秒。

1.7 ?實驗數據分析——泄漏量標準選定

測試氣壓6kPa時，泄漏量選定以1號POI淋水合格產品為標桿，結合實際應用擺放形式定為175Pa。

結合以上數據，確定測試參數為：充氣氣壓6kPa;平衡1時間10秒;平衡2時間10秒;測試時間30秒;泄漏量175Pa。

2 ?氣密性自動測試裝置設計

為保證產品可靠性，公司射頻產品要求氣密性全數檢驗。手動測試需要先旋緊測試轉接件，在連接氣管、設置測試參數后進行測試，存在速度慢、效率低、員工勞動強度大、浪費資源嚴重等等問題。為此，筆者作了許多研究和觀察，考慮通過密封氣嘴利用雙杠滑動的平穩運動的特性原理，控制工裝固定穩固的方式來實現，根據以上研究主導設計了一種自動氣動測試裝置，如圖4所示。

該裝置通過定位夾固定產品;連通氣管的氣嘴固定于連接板上，然后通過氣缸移動來控制其前進和后退，使之能實現與產品之間快速堵漏和快速分離的效果;利用電磁閥控制對應氣缸運動，上位機通過自動測試軟件聯動控制電磁閥;至此通過掛板、調節過濾閥、支腳、電磁閥、上位機、氣密性測試儀等組成自動的測試裝置。應用此設備可提高測試速度、降低員工勞動強度，以及實現測試數據自動上傳數據庫保存便于質量追溯。

3 ?氣密性自動測試方法

接通氣源、電源，登錄上位機自動測試軟件，調節過濾閥的氣壓表的壓力調到0.3Mpa，打開氣閥開關，檢查儀器設備是否正常。把濾波器放置于定位夾上，打開手動開關使氣缸向前運動，調節氣缸位置使氣嘴與被測產品透氣孔對齊，確保當氣嘴插入被測件透氣孔時使產品形成一個密閉空間;然后打開測試軟件并設置測試參數;完成準備工作后點擊一鍵測試按鈕，氣缸帶動氣嘴插入產品透氣孔，氣密性測試儀開始往產品中充氣，充氣10s達到6kPa后充氣完成，保壓平衡10s后開始進行測試，氣密性測試合格設備綠燈亮，軟件自動保存測試數據并聯動復位儀器、松開對應氣缸，取出被測產品，完成一次測試，將產品放入工裝內循環以上動作即可。

4 ?結 ?論

本文通過實驗給出了射頻無源器件IP65等級對應氣密性測試的參數和測試方法，提出了氣密性自動測試設備的設計思路和操作方法。這些方法我們可以推廣到其他產品，通過等效轉換測試方法、不斷優化測試參數，采用自動或半自動的設備來提高生產效率，降低員工勞動強度，節省人工成品，縮短產品生產周期，保存生產過程測試數據便于追溯質量記錄，提高產品競爭力。

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作者簡介：陳福文（1985.03-），男，漢族，廣東梅州人，工藝工程師，研究方向：電子產品工藝、產品結構設計、工裝夾具設計。