一种用于电路板温度场的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于电路板温度场的测量装置，它包括XYZ三轴单挂龙门架单元、集成传感单元、电机驱动电路、电机控制电路、数据采集模块、模拟信号线、串行总线，所述集成传感单元固定在XYZ三轴单挂龙门架单元的X轴滑台上，集成传感单元的输入端采集印刷电路板热辐射信息，其输出端通过模拟信号线与数据采集模块的输入端相连，数据采集模块的输出端通过串行总线与电机控制电路的输入端相连，电机控制电路的输出端与电机驱动电路的输入端相连，电机驱动电路的输出端与XYZ三轴单挂龙门架单元三个方向轴的步进电机的输入端相连。本实用新型专利技术采用步进电机驱动，实现了自动化检测印刷电路板温度场，并具有操作方便、测量精度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电路板温度场的测量装置
本技术涉及一种温度场检测装置，具体涉及一种移动式印刷电路板温度场测量装置。
技术介绍
热特性是影响印刷电路板可靠性最关键的一个因素。随着电子设计与制造技术的发展，电子及相关产业追求小型化、集成化、高频率和高运算速度，电子元器件和设备的单位面积或体积功率密度愈来愈高。印刷电路板的集成度也越来越高，单位体积内的热流密度随之越来越大，由此引发的热失效问题已经成为印刷电路板最常见的故障。相关数据表明，印刷电路板失效55%是由其工作负荷累积过高而引起的。著名的10℃法则指出，电子元器件发热效率随其工作温度升高呈指数增长，结温每升高10℃，其使用寿命约降低一半，故障发生率约增加一倍。国内外学者都试图在建立印刷电路板温度场分析模型时，能够全面的考虑影响印刷电路板及其周围环境的温度场分布的各种因素，以便真实的反映印刷电路板产生的热量散发情况，从而得到比较准确的印刷电路板温度场。目前大部分研究者主要采用热电偶、红外测温仪、光学高温计、CCD比色测温、声学法温度场检测技术、有限元模拟等方法对印刷电路板温度场进行研究，由于印刷电路板涉及的元器件较多，经过各元器件的电流与电压无法精确测量，并且电流经过元器件时，元器件的做功功率与发热功率的关系没有一个确定关系，在进行印刷电路板温度场分析计算时，利用了不少假设进行简化。故尽管国内外学者在这方面的研究比较多，但所有这些研究还是很难获得精确的测量数据。利用红外测温仪测温不准确，也不便于印刷电路板温度场的实时检测；利用CCD比色测温测温精度不高；利用有限元模型计算，温度场的计算靠假设值作为输入值而带来很大的误差。
技术实现思路
为了解决现有测量装置测量印刷电路板温度场过程复杂、测量精度不高的技术问题，本技术提供一种安装调试简便、运行可靠、测量精度高的用于电路板温度场的测量装置。本技术解决上述技术问题的技术方案是：一种用于电路板温度场的测量装置，它包括XYZ三轴单挂龙门架单元、集成传感单元、电机驱动电路、电机控制电路、数据采集模块、模拟信号线、串行总线，所述集成传感单元通过夹具固定在XYZ三轴单挂龙门架单元的X轴滑台上，集成传感单元的输入端采集印刷电路板热辐射信息，其输出端通过模拟信号线与数据采集模块的输入端相连，数据采集模块的输出端通过串行总线与电机控制电路的输入端相连，电机控制电路的输出端与电机驱动电路的输入端相连，电机驱动电路的输出端与XYZ三轴单挂龙门架单元三个方向轴的步进电机的输入端相连。进一步的，所述集成传感单元由红外镜头和红外焦平面探测器阵列组成。进一步的，所述红外焦平面探测器阵列为非制冷红外焦平面探测器阵列。进一步的，所述电机驱动电路采用专用电机驱动芯片L298N。进一步的，所述串行总线包括但不限于RS232、RS485、RS422、MBUS中的任何一种串行总线。进一步的，所述电机控制电路采用处理器STM32F103RBT6。本技术相对现有技术产生的有益效果是：1、本技术结构设计新颖，采用步进电机驱动，不需要人工移动红外热探测传感器，可实现自动化检测印刷电路板温度场，操作方便，智能简捷，安全高效。2、本技术中的红外热探测传感器测温速度快、测温范围广、灵敏度高、对被测温度场无干扰、热惰性误差小和远距离测温准，可得到拍摄范围内比较清晰的温度分布云图，适合于快速反映印刷电路板中被测点温度的变化情况，并具有操作过程简便高效等优点，实现了检测装置较高的测量精度，同时能够实现对印刷电路板温度场的实时测量。3、本技术测得印刷电路板的温度场云图使得观测变得形象直观，能够测得所拍温度差范围内任意一点的热循环曲线，极大地满足了研究人员对实验数据的需求。4、本技术具有抗干扰能力强、结构简单、安装操作方便等特点。附图说明图1为本技术的结构框图。图2为本技术中数据采集模块的原理框图。图3为本技术中电机驱动电路的电原理图。图4为本技术中电机控制电路的电原理图。图5为本技术测得的热循环曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的说明。如图1所示，本技术包括由XYZ三轴单挂龙门架单元1、集成传感单元2、电机驱动电路3、电机控制电路4、数据采集模块5、模拟信号线6、串行总线7。所述集成传感单元2通过夹具固定在XYZ三轴单挂龙门架单元1的X轴滑台上，集成传感单元2的输入端采集印刷电路板热辐射信息，其输出端通过模拟信号线6与数据采集模块5的输入端相连，数据采集模块5的输出端通过串行总线7与电机控制电路单元4的输入端相连，电机控制电路单元4的输出端与电机驱动电路单元3的输入端相连，电机驱动电路单元3的输出端与XYZ三轴单挂龙门架单元1三个方向轴的步进电机的输入端相连。本技术的工作过程是：本技术上电之后，将被测印刷电路板放置在集成传感单元2下方，在数据采集模块5设置集成传感单元2的XYZ三轴坐标，数据采集模块5通过串行总线7发送坐标到电机控制电路4，电机控制电路4将接收到的坐标转化为步进电机控制信号，发送给电机驱动电路3，电机驱动电路3将接收信息进行D/A转换、放大后，驱动XYZ三轴单挂龙门架单元1的步进电机，调节集成传感单元2处于待测印刷电路板正上方；集成传感单元2输入端采集待测印刷电路板热辐射信息，其输出端与数据采集模块5的输入端经模拟信号线6相连，基于数据采集模块5将采集到的图像信号进行滤波放大处理，再经过A/D转换，将图像模拟信号转化为数字信号，进行处理后，实时显示在LCD液晶屏上。再次设置集成传感单元2的XYZ三轴坐标，移动集成传感单元2，重复上面系列操作，实现印刷电路板温度场实时检测。参见图2，图2所示为本技术中温度场检测的原理框图。它由集成传感单元2和数据采集模块5组成，数据采集模块包括滤波器、前置放大器、A/D转换器、数据处理单元、存储单元、LCD液晶显示屏、RS232接口，滤波器、前置放大器、A/D转换器依次串接连到数据处理单元，存储单元、LCD液晶显示屏、RS232接口分别与数据处理单元相连接。集成传感单元2由红外镜头和红外焦平面探测器阵列组成，集成传感单元2采集物体的红外辐射光经过红外镜头聚焦在集成传感单元2的焦平面探测器上，并在焦平面敏感元上成像，红外热敏感元件接受到红外辐射信号发生相应的反应，将光信号转换成电信号，电信号经过ROIC（硅读出电路）传输至CCD；CCD将接受到的电信号通过输出电路多路传输至前置放大器，前置放大器进行信号放大，经放大和滤波后的信号被传送至A/D转换器，由A/D转换器将电信号（模拟信号）转换为数字信号，数字信号被送到数据处理单元中，对这些图像数据进行色彩校正、白平衡处理，转换成为热成像仪所支持的图像格式、分辨率，然后被存储为图像文件并通过LCD液晶显示屏显示。图3为本技术的电机驱动电路3原理图，它以两片专用步进电机驱动芯片L298N为核心，并由稳压二极管作为辅助电路实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电路板温度场的测量装置，其特征在于：包括XYZ三轴单挂龙门架单元(1)、集成传感单元(2)、电机驱动电路(3)、电机控制电路(4)、数据采集模块(5)、模拟信号线(6)、串行总线(7)组成；所述集成传感单元(2)通过夹具固定在XYZ三轴单挂龙门架单元(1)的X轴滑台上，集成传感单元(2)的输入端采集印刷电路板热辐射信息，其输出端通过模拟信号线(6)与数据采集模块(5)的输入端相连，数据采集模块(5)的输出端通过串行总线(7)与电机控制电路(4)的输入端相连，电机控制电路(4)的输出端与电机驱动电路(3)的输入端相连，电机驱动电路(3)的输出端与XYZ三轴单挂龙门架单元(1)三个方向轴的步进电机的输入端相连；所述集成传感单元(2)由红外镜头和红外焦平面探测器阵列组成；所述红外焦平面探测器阵列为非制冷红外焦平面探测器阵列。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电路板温度场的测量装置，其特征在于：包括XYZ三轴单挂龙门架单元(1)、集成传感单元(2)、电机驱动电路(3)、电机控制电路(4)、数据采集模块(5)、模拟信号线(6)、串行总线(7)组成；所述集成传感单元(2)通过夹具固定在XYZ三轴单挂龙门架单元(1)的X轴滑台上，集成传感单元(2)的输入端采集印刷电路板热辐射信息，其输出端通过模拟信号线(6)与数据采集模块(5)的输入端相连，数据采集模块(5)的输出端通过串行总线(7)与电机控制电路(4)的输入端相连，电机控制电路(4)的输出端与电机驱动电路(3)的输入端相连，电机驱动电路(3)的输出端与XYZ三轴单挂龙门架单元(1)三个方向轴的步进电机的输入端相连；所述集成传感单元(2)由红外镜头和红外焦平面探测器阵列组成；所述红外焦平面探测器阵列为非制冷红外焦平面探测器阵列。


2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚凡，何宽芳，姜永正，廖贵文，彭延峰，李泽沛，卢伟，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43