熔斷器在使用過(guò)程中,由于電流及外界環(huán)境的影響，不可避免地會(huì)發(fā)生老化[1]。熔斷器主要由陶瓷或玻璃、石英砂及熔絲材料組成。陶瓷與玻璃均需經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，強(qiáng)度高、耐高溫、具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度，不易老化，使用壽命在30年左右。石英砂是一種堅(jiān)硬、耐磨、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、絕緣度高、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2，使用壽命在30年左右。所以，熔斷器的老化主要包括熔絲的老化以及電極的老化。
　由于熔斷器使用數(shù)量巨大，不易通過(guò)全部檢測(cè)來(lái)判斷是否老化；而且，一旦發(fā)生熔斷，很難鑒定是由于電路異常引發(fā)的正常熔斷還是熔斷器老化引起的誤動(dòng)作。這種現(xiàn)象對(duì)于某些重要電路或負(fù)載，存在重大安全隱患。
　現(xiàn)有對(duì)熔斷器進(jìn)行測(cè)試的手段主要有熔斷器電阻測(cè)量、熔斷器溫度測(cè)量、熔斷性能測(cè)試以及X-RAY檢測(cè)技術(shù)，這些檢測(cè)的主要目的是生產(chǎn)廠家對(duì)新熔斷器產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試與篩選。在熔斷器老化狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)方面的研究相對(duì)落后，無(wú)法及時(shí)察覺(jué)熔斷器的老化狀態(tài)，導(dǎo)致大量老化的熔斷器繼續(xù)使用的情況。因此，如何及時(shí)地檢測(cè)出熔斷器的老化狀態(tài)是亟待解決的問(wèn)題。
　鑒于此，本文提出了一種熔斷器老化狀態(tài)多因子檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括紅外測(cè)溫系統(tǒng)[2]、接觸式測(cè)溫系統(tǒng)、高精度電阻測(cè)量系統(tǒng)、X－RAY檢查系統(tǒng)以及SEM檢查系統(tǒng)[3,4]。通過(guò)紅外測(cè)溫以及接觸式測(cè)溫，可得到熔斷器的“電流-溫度”曲線、“電流－溫升速度”曲線以及熔斷電流特性曲線；通過(guò)高精度電阻測(cè)量系統(tǒng)，可得到熔斷器阻值變化量；結(jié)合X－RAY檢查、解體SEM檢查的結(jié)果，能夠綜合地判定熔斷器的老化狀態(tài)。1 檢測(cè)系統(tǒng)
1.1 硬件構(gòu)成
   圖1為本文提出的熔斷器多因子狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖，主要包括如下幾部分。

   (1)可調(diào)恒流源
　可調(diào)恒流源與待測(cè)熔斷器相串聯(lián)，其量程與精度能夠調(diào)整，用于為不同容量等級(jí)的待測(cè)熔斷器提供需要的模擬電流。根據(jù)不同試驗(yàn)要求，電流輸出信號(hào)可調(diào)波形有：階躍、正弦（工頻）、脈沖及其他特定波形；調(diào)控方式為微機(jī)控制。
   (2)可調(diào)恒溫箱
　可調(diào)恒溫箱用于模擬待測(cè)熔斷器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況，其內(nèi)部設(shè)有用于將待測(cè)熔斷器安裝在其中的測(cè)試板。
    (3)溫度采集裝置
　溫度采集裝置包括與待測(cè)熔斷器相接觸用于測(cè)量熔斷器上多點(diǎn)溫度的小型、高精度熱電偶以及與熱電偶輸出端相連接的多通道采集卡。
   (4)紅外檢測(cè)裝置[2]
　紅外測(cè)溫裝置通過(guò)紅外熱成像技術(shù)直觀地檢測(cè)熔斷器上的溫度分布，精確定位熱點(diǎn)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞給微機(jī)處理。
   (5)外觀檢測(cè)
　外觀檢測(cè)裝置通過(guò)判斷熔斷器的形狀與尺寸是否發(fā)生變化，初步判斷熔斷器是否出現(xiàn)老化跡象。
   (6)電阻測(cè)量
　通過(guò)高精度萬(wàn)用表定期或?qū)崟r(shí)測(cè)量待測(cè)熔斷器在恒溫箱內(nèi)的電阻數(shù)據(jù)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞給微機(jī)處理。
   (7)PC機(jī)
　PC機(jī)根據(jù)多通道采集卡的溫度數(shù)據(jù)以及紅外檢測(cè)結(jié)果可得到熔斷器的“電流-溫度”曲線、“電流－溫升速度”曲線以及熔斷電流特性曲線，同時(shí)結(jié)合電阻測(cè)量?jī)x得到的電阻數(shù)據(jù)對(duì)熔斷器是否老化進(jìn)行判斷。
　PC機(jī)可分別與可調(diào)恒流源及可調(diào)恒溫箱進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，在測(cè)量過(guò)程中，PC機(jī)對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并以圖表方式顯示。
　另外，PC機(jī)設(shè)置有人機(jī)交互界面，在根據(jù)不同熔斷器及不同現(xiàn)場(chǎng)工況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定后，系統(tǒng)對(duì)待測(cè)熔斷器狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。
    (8)X-RAY、SEM檢測(cè)
　通過(guò)X-RAY檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)熔斷器進(jìn)行透視檢測(cè)；通過(guò)SEM檢測(cè)可以對(duì)經(jīng)過(guò)開(kāi)封處理的熔斷器進(jìn)行微觀檢測(cè)，這兩種檢測(cè)手段可用于進(jìn)一步評(píng)估熔斷器當(dāng)前的老化狀態(tài)。
1.2 軟件系統(tǒng)
　圖2為該系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，主要包括三大部分：

   (1)輸入輸出界面
　人機(jī)交互的系統(tǒng)界面直觀友好，操作簡(jiǎn)單，智能化，通過(guò)人機(jī)交互界面可對(duì)待檢測(cè)的熔斷器的參數(shù)特征進(jìn)行設(shè)定。
   (2)自動(dòng)控制
　根據(jù)系統(tǒng)界面接收到的控制信號(hào)，能夠根據(jù)需要任意調(diào)制恒流源電流輸出波形，包括階躍、正弦、脈沖及其他特定波形等；能夠控制恒溫箱溫度，模擬熔斷器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況；能夠控制多通道溫度采集卡和紅外檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)、連續(xù)、斷續(xù)或特定時(shí)刻自動(dòng)采集數(shù)據(jù)；能夠定期對(duì)熔斷器的外觀、電阻進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量；所有的檢測(cè)過(guò)程以及檢測(cè)結(jié)果的記錄都能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制。
   (3)數(shù)據(jù)處理
　對(duì)自動(dòng)采集的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理，形成特性曲線、表格、圖片或視頻，并形成數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)崿F(xiàn)存儲(chǔ)、查詢與調(diào)用功能；綜合X-RAY檢測(cè)（能夠?qū)θ蹟嗥鬟M(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)熔斷器的熔絲或焊點(diǎn)是否存在缺陷）以及SEM檢測(cè)（對(duì)確認(rèn)存在缺陷的熔絲進(jìn)行開(kāi)封處理以及微觀檢測(cè)，從微觀的角度對(duì)缺陷進(jìn)行觀察與分析，有利于找出缺陷產(chǎn)生的原因）的結(jié)果對(duì)熔斷器的老化狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)估。
　(4)數(shù)據(jù)庫(kù)
   包括自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)以及處理后的數(shù)據(jù)，并以表格、曲線、圖片或視頻等方式存儲(chǔ)。
2 檢測(cè)實(shí)例
　本節(jié)將以某種型號(hào)的2 A熔斷器為例進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證上述方法能否有效地檢測(cè)出老化樣品。取3只樣品進(jìn)行試驗(yàn)，1只新樣品，2只已經(jīng)使用過(guò)尚未熔斷的樣品，在試驗(yàn)環(huán)境溫度為22℃的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)電流從0.2倍額定電流開(kāi)始逐步遞增至額定電流，間隔時(shí)間為10 min，該系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1(熔斷器的表面溫度)、表2(在線實(shí)時(shí)電阻值)；同時(shí)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果輸出“電流-溫度”特性曲線及“電流－電阻”特性曲線，分別見(jiàn)圖3、圖4。最后對(duì)三個(gè)試驗(yàn)樣品作SEM微觀分析驗(yàn)證，結(jié)果如圖5所示。

　試驗(yàn)結(jié)果表明：(1)熔斷器的表面溫度和電阻值均隨試驗(yàn)電流的增大而升高；(2)老化的樣品溫升以及電阻增大的趨勢(shì)更為明顯，且出現(xiàn)了未達(dá)到額定電流即熔斷的現(xiàn)象。
　這說(shuō)明溫度和電阻是熔斷器的老化敏感參數(shù)，通過(guò)電流—溫升特性以及電流—電阻特性能夠正確地檢測(cè)出熔斷器的老化狀態(tài)。
   通過(guò)SEM檢測(cè)結(jié)果可發(fā)現(xiàn)老化的樣品已經(jīng)出現(xiàn)了局部熔球狀凸起、凹陷、以及經(jīng)歷高溫后冷卻產(chǎn)生的凝固態(tài)毛刺等缺陷。
　熔斷器的溫度（熔體溫度、表面溫度）和電阻是熔斷器的老化敏感參數(shù)，通過(guò)電流-溫升特性以及電流-電阻特性能夠正確地檢測(cè)出熔斷器的老化狀態(tài)。
　提出了一種熔斷器老化狀態(tài)多因子檢測(cè)系統(tǒng)，能夠通過(guò)多種測(cè)量手段實(shí)現(xiàn)熔斷器的多因子老化狀態(tài)檢測(cè)；能夠結(jié)合X-RAY、SEM等檢測(cè)手段對(duì)熔斷器的老化狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)估,能夠保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。
　該檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)采購(gòu)、庫(kù)存以及在役的熔斷器進(jìn)行檢測(cè)，有效地增強(qiáng)熔斷器使用的安全性。
　該系統(tǒng)還可以與PC機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)多因子狀態(tài)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化控制，包括檢測(cè)手段自動(dòng)化控制與檢測(cè)結(jié)果的自動(dòng)化采集與自動(dòng)化處理。
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