Способ определения степени загрязнения электрического контакта Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в электронной промышленности, в частности при контроле качества очистки контактов герконов перед сборкой. Известен способ определения степени загрязнения поверхности электрического контакта с использованием оптической или электронной микроскопии. Недостатком этого способа является трудность формализации процесса измерения и из-за этого неизбежный субъективизм в выводах. Известен способ определения степени загрязнения поверхности электри ческого контакта по контактному элек рическому сопротивлению 1 . Недостатком электрического способа является зависимость результатов от ряда дополнительных весьма значимых факторов, таких, как контактное нажатие, микрогеометрия поверхности контакта и других, определяющих реальную поверхность контактирования Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому изобретению являются способ и устройство определения степени загрязнения образца по изменению коэффициента передачи тепла его поверхностью 2 . Недостатком этого способа является невозможность отйёсёния результантов измерения к определенному участку поверхности образца, так как происходит усреднение по всей поверхности. Цель изобретения - получение более достоверной оценки степени загрязнения определенного участка поверхности образца диэлектрической пленкой. Цель достигается тем, что приводят в контакт с участком поверхности термостатированное тело, устанавливают перепад температур между телом и поверхностью 10-30 С, определяют тепловое сопротивление как отношение перепада температур к тепловому потоку между ними, измеряют контактное электрическое сопротивление между телом и поверхностью, вычисляют разность между контактным электрическим сопротивлением и тепловым сопротивлением и по отклонению разности от нуля судят о степени загрязнения участка поверхности диэлектрической пленкой. На чертеже изображена схема, реализующая описываемый способ для одного контакта. 3 ; Способ основывается на том, что контактное электрическое сопротивле ние и тепловое сопротивление, измеренное как отношение перепада темпе ратур между контактами к TeffjTrofioW потоку между ними, одновременно убы вают при увеличении реальной поверхности контактирования и увеличивают ся при ее уменьшении. Влияние диэлектрической загрязняющей пленки на электрическое и тепловое сопротив ления контакта различно из-за того, что удельные электрические сопротивления металлов и диэлектриков отлича ются на 9 порядков и более,а коэффици1у1ты теплопроводности - всего, на 4 порядка. Так,золото имеет удельное электрическое сопротивление О,0230м коэффициент теплопроводности 250 ккал/м-час.град,а полиэтилен име ет удельное электрическое сопротивление 10 Ом-см, коэффициент теплопроводности 0,12 ккал/м-чао-град. Поэтому диэлектрическая пленка толщи ной в единицы микрометров почти полностью прекращает токопрохождение между контактами, но практически не сказывается на величине теплового сопротивления. Для заведомо незагрязненной контактной поверхности отношение элеКтр ческого контактного сопротивления к теЛловому равно К. При появлении диэлектрической загрязняющей пленки контактное электрическое -сопротивление будет состоять из двух слагаемых Первое слагаемое равно тепловому сопротивлению контакта, которое не изменится, умноженному на коэффициен К, а второе - это электрическое сопротивление диэлектрической пленки. Таким образом, для определения величины электрического сопротивления диэлектрической пленки необходимо вычислить разность между контактным электрическим сопротивлением загрязненного контакта и величиной теплового сопротивления, умноженной на коэс фициент К. Для почти незагрязненного контакта эта разность близка к нулю. Чем значительнее .загрязнение, тем сильнее эта разност отличается от нуля. В то же время факторы, определяющие реальную поверхность контактирования, влияют на рассчитанную указанным образом разHocTjb значительно меньше, чем на контактное электрическое сопротивление, как ,их влияние компенсирует ся одновременным, изменением теплового сопротивления контакта. Устройство содержит тёрмостатироданное тело 1 с нагревателем 2, измё ритель 3 теплового потока, дифференциальную термопару 4, измеритель 5 электрич еского сопротивления, о.бра зец б. Термостатированное тело 1 в .виде алюминиевого цилиндра массой 0,2 кг нагревается на 10 ... 30° С электрическим нагревателем сопротивления мощностью 5 Вт. Тело 1 крнтактгирУёт с Т58ра омё через измеритель теплового потока в виде алюминиевой пластины толщиной 3 мМ, в тепловом контакте с ближней и дальней относительно тела гранями которой находятся спаи термобатареи. Так как тепловое сопротивление пластины постоянно, то перепад температур между ее гранями пропорционален тепловому потоку через нее, и напряжение, развиваемое термобатареей, пропорционально тепловому потоку от термостатированного.тела к образцу. Перепад температур 20°С,под действием которого существует измеряемый поток, определяется с помощью дифференциальной термопары 4. Термобатарея и термопара развивают напряжения порядка 100 мкмВ. Эти напряжения измеряются нановольтамперметрами. Электрическое сопротивление между телом 1 и образцом измеряется миллиомметром по четырехпрородной схеме и составляет около 100 мом. Его значение изменяется в широких пределах в зависимости от условий контактирования (микрометрии поверхности образца, контактного нажатия, материала образца) и наличия загрязнений на поверхности образца. В качестве образца использовался пермалоевый электрод геркона КЭМ-1 с золотым покрытием. Так как пределы изменения измеряемых температур узкие, можно торировку термопар не производить и все вычисления выполнять в отнрсительньк единицах. Применение способа для контроля качёства очистки деталей электрокоммутационных изделий перёд сборкой позволит уменьшить технологические потери (увеличить выход годных изделий) в производстве герконов, реле, переключателей. Формула изобретения СпосОб определения степени загрязнения электрического контакта, заключающийся в измерении коэффициента : передачи тепла поверхностью образца, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения достоверности . контроля, устанавливают перепад температур между исследуемой поверхностью и дополнительным термостатированным обрэзцом, определяют тепловое и электрическое сопротивление между ними, а степень загрязнения

определяют по разности измеренных величин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

748215

1.Авторское свидетельство СССР № 491167, кл. Н 01 Н 49/00, 1972.

2.Патент США 3810009, кл. 324-65, 1969.