李蓉，尚紹環(huán)

（中國工程物理研究院電子工程研究所，四川 綿陽 621900）

0 引言

內部有多余物的缺陷電真空器件在使用過程中會帶來致命的故障，直接導致產品失效。但在電真空器件的制造過程中，因工藝環(huán)節(jié)較多，個別產品的內部會不可避免地被引入或殘留多余物，這就要求我們不僅要嚴格控制工藝過程，盡量減少產生帶有多余物的缺陷產品，也要加強檢測手段，盡量減少缺陷產品逃逸至合格品中?，F在常用的電真空器件內部多余物檢測手段有隨機振動和顆粒碰撞噪聲檢測兩種方式，它們各有優(yōu)勢：隨機振動篩選因產品是在帶電條件下進行檢測的，對產品中金屬可移動多余物的檢測率較高，但對非金屬可移動多余物的檢出率不高；顆粒碰撞噪聲監(jiān)測是在產品非工作狀態(tài)下進行檢測的，對金屬與非金屬可移動多余物的檢出率相當。就我們目前的隨機振動和顆粒碰撞噪聲檢測對電真空器件內部可移動多余物檢測的兩種條件及方式，對比兩種方式對缺陷產品的檢出率，給出比較合理的電真空器件可移動多余物檢測流程，以期盡可能地降低缺陷產品的逃逸率，使合格品中盡量少含缺陷產品并合理設計工藝流程，提高生產效率。

1 腔體電真空器件的基本結構及多余物對其性能的影響

腔體電真空器件通常為陶瓷-金屬結構，是將金屬電極封裝在陶瓷管殼上，構成密閉腔體，結構示意如圖1所示。

在工作過程中，一般一個電極施加直流高壓，另一個電極接地；陶瓷管殼作為絕緣子，如果腔體中存在可移動的多余物，就會引起電場畸變，導致工作異常。

圖1 腔體電真空器件的結構示意圖

2 隨機振動和顆粒碰撞噪聲檢測對腔體內可移動多余物的原理分析

2.1 隨機振動

隨機振動是一種最常見的非確定性振動形式。物體在作隨機振動時，它們的振動參數瞬時值無法用確定的函數來描述。隨機振動的特征是采用在相同的試驗條件下得到的多個隨機振動樣本的統(tǒng)計特性來描述的[1]。用隨機振動試驗來篩選腔體電真空器件，一方面可以更真實地反映產品的抗振性能；另一方面在振動過程中對器件兩電極間施加適當的高電壓，隨著器件的振動，腔體內的可移動多余物在腔體中移動，使兩電極間的電場發(fā)生畸變，導致兩電極間的電場擊穿，并通過線路的設計，使電場擊穿時報警，由此可檢測出帶有可移動多余物的缺陷產品。電真空器件在加電情況下進行隨機振動試驗，是檢測電真空器件耐震性能和腔體內多余物的常用手段，隨機振動的能譜圖如圖2所示。

圖2 隨機振動振動能譜圖示

2.2 顆粒碰撞噪聲檢測 (PIND)

PIND原理：PIND試驗是一種多余物檢驗的有效手段，其原理是利用振動臺產生一系列指定的機械沖擊和振動，通過沖擊使被束縛在產品中的顆粒(即多余物)松動，再通過一定頻率的振動，使多余物在系統(tǒng)內產生位移?；顒佣嘤辔镌诋a品中發(fā)生位移的過程，是多余物相對產品殼體的滑動過程和撞擊過程的一個隨機組合過程。在這個過程中，將產生應力彈性波和聲波。兩種波在產品殼體中傳播，并形成混響信號，這個混響信號被定義為位移信號。采用壓電傳感器拾取到位移信號后，經前置放大器放大，位移信號由檢測裝置的主機采集、處理并顯示。檢測人可以依據顯示的信號波形判定出信號性質，以此得出檢測結論[2]。PIND檢測腔體電真空器件內是否有多余物的示波器波形如圖3所示。

圖3 是否有多余物的示波器波形

3 隨機振動和顆粒碰撞噪聲檢測對產品缺陷率的對比試驗

3.1 取樣

為了使試驗對比結果更明顯，選取了生產過程中分別經振動篩選和顆粒碰撞噪聲檢測兩種試驗的4組樣品，樣品情況見表1。

表1 試驗樣品

3.2 對比試驗

將第一組顆粒碰撞檢測不合格的樣品全部進行隨機振動試驗，將第二組隨機振動檢測不合格的樣品全部進行顆粒碰撞檢測；將顆粒碰撞檢測100%合格的樣品進行隨機振動試驗，將隨機振動試驗100%合格的產品進行顆粒碰撞檢測，檢測結果見表2。

表2 顆粒碰撞及隨機振動試驗對比

對第二組隨機振動不合格而顆粒碰撞檢測合格的30%的樣品再次進行隨機振動試驗，試驗結果為100%合格。出現這種結果的初步原因分析為，首次隨機振動檢測不合格表明該樣品內確實含有可移動顆粒，但在首次隨機振動檢測的過程中，隨著電場擊穿放電，該微小顆粒在電場放電過程中燃燒分解為更加微小的顆粒，并在隨后的顆粒碰撞噪聲檢測中不足以產生讓儀器能夠識別的噪聲，也在隨后的再次隨機振動試驗過程中不足以引起電場畸變而產生擊穿。

第一組10只噪聲檢測出的缺陷產品在隨機振動中未檢出一只缺陷產品，而第二組隨機振動100%不合格的缺陷產品在顆粒碰撞中檢測出70%的缺陷產品，另外30%合格的產品再次進行隨機振動試驗，試驗結果全部合格，初步原因分析已經在上文中說明。第三組顆粒碰撞檢測100%合格的樣品在隨機振動試驗中也是100%合格，第四組隨機振動試驗100%合格的樣品在顆粒碰撞檢測過程中有3%的不合格。以上4組對比試驗結果表明：對檢測腔體電真空器件內是否有多余物的檢測手段而言，顆粒碰撞噪聲檢測是目前檢出率較高的方式。經顆粒碰撞噪聲檢測后沒有必要再進行針對多余物檢測的隨機振動試驗。

4 腔體電真空器件內部多余物檢測流程

總結實踐經驗并分析以上對比試驗結果而得出腔體電真空器件內部多余物檢測流程，如圖4所示。按該流程檢測，不但能夠達到檢測出缺陷產品的目的，還容易將檢測過程中出現的不合格現象原因進行定位，便于控制產品質量。

圖4 腔體電真空器件內部多余物檢測流程

5 結論

對比試驗和長期生產實踐表明，針對腔體電真空器件內部是否有可移動多余物的檢測方法而言，顆粒碰撞噪聲檢測可以達到檢測目的，缺陷產品的檢出率很高，但須在檢驗產品耐震性能的隨機振動之前進行。

[1]季馨.電子設備振動環(huán)境適應性設計 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2012：33.

[2]王楠.應用顆粒碰撞噪聲檢測技術檢驗航天產品多余物[C]//制造業(yè)數字化技術——2006中國電子制造技術論壇論文集.北京：中國電子學會電子制造與封裝技術分會，2006.