IP防护等级的测试与装置

摘  要：在我们生活中，与水有接触或者可能接触的电器产品，在国家标准中都对其有相应的防护要求。一般IP防护等级实际的生产过程中經常要用水来测试，然而由于我司射频无源器件产品本身有电镀要求，产品一旦进水可能会对器件造成不可修复的伤害，而且测试结果不直观，作业效率很低，为此我们通过实验换算对应IP等级的气密性测试参数关系，改变测试方法，引入差压式气密性测试仪进行产品防护等级检验。并结合本公司的产品特点和品质要求设计一种气动原理的自动测试装置，用于改善测试环节依靠人工、效率低下、异常品无法追溯历史记录以及出厂品质得不到保证等问题。

关键词：IP防护等级;测试参数;测试方法;联动测试;数据保存

中图分类号：TP274;TH138.51      文献标识码：A 文章编号：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

射频无源器件主要应用于无线通信系统基站建设和室内分布系统中，将基站发射的信号通过射频无源器件进行连接或分路，经由馈线分散到各覆盖点天线处，从而达到室内无线信号连续良好的覆盖。我司POI产品内部器件受环境的影响较大，为保证性能的稳定性，通常设计产品需要满足IP65防护等级，对应的防水等级IPX5为防喷射型保护等级，即任意方向直接受到水的喷射无有害的影响。按传统喷射方法进行实验的缺点为：产品一旦进水，会对器件造成不可修复的伤害、实验效率低下，数据不量化且依赖人为判断，缺乏严谨性，因此传统方法不适合产品的检测。为此我们通过实验寻找IPX5防护等级与气密性测试参数的对应关系，采用气密性测试仪进行产品防护等级的测试检验;另外，由于手动测试过程操作不便，容易漏检或错检，因此设计一款匹配射频器件并且高效的测试装置，以满足快速测试需求，并自动保存测试数据以便质量数据追溯。

1  POI产品气密性参数确定

室外POI产品防护等级为IP65，对应防水等级采用淋水实验检测密封性，因IPX5淋水实验的条件与气密性测试无法完全相同或对等，测试压力和时间以及泄漏量均无法通过公式转换;因此我们通过实验采集数据：样品按IPX5的防水要求做实际淋水实验，将不进水的产品用气密性测试仪检测，将其中的条件作为判定标准。

1.1  实验思路及目的

思路：人为制造泄漏点进行淋水实验，对比有泄漏与无泄漏情况下产品的测试数据，从中制订标准。

目的：需从此次实验中对比选定关键测试参数：充气压力、测试时间、泄漏量。

直压式与差压式气密性压力测试仪的差别在于检测方式不同，直压测试是直接充气测试被测件内部压力变化，而差压测试是对比测试件与标准件中的压力差来判断泄漏量，其原理相当于测试天平。差压式测试设备原理如图1所示。

1.2  实验前准备

实验前，除上述提及的关键参数待实验验证外，还需确定产品充气时间、平衡1时间、平衡2时间以及是否需接标准件。

充气时间：不同体积、不同测试压力，充气时间不同。

平衡1时间：平衡1时间是充气时间的延续，此状态下仍对标准件及测试件充气，但标准件与测试件之间连接通路关闭，其目的是为了更好地平衡两端测试压力。该时间值的设定以保证充气充分为依据，通过实验设置为10秒即可。

平衡2时间：平衡2时间是停止加压后给予气体均匀扩散的时间，目的是减少气体扩散带来的压降，提高测试准确性。该时间值的设定以产品内部压力变化变缓为依据，不同体积稍有不同。为保证测试数据的可对比性，经实验，该值统一设置为15秒。

标准件：通过对比分析，接入标准件状态下测试的泄漏值比不接标准件测试泄漏值小20%～30%左右，但两种状态下测试数据的稳定性无太大区别。后续实验数据均在接入2L标准件状态下测试。

1.3  实验过程、数据及图片记录

共进行了6批次淋水实验，其中新加坡POI 3批次，铁塔POI 3批次，各状态下气密性测试数据如表1所示。

1.4  实验数据分析——充气时间的设定

新加坡POI因体积较大，所需充气时间较长，随充气压力增加所需时间相应延长，且因两台泄漏量不一致，同一充气压力下所需充气时间也有差异。铁塔POI体积较小，基本上30秒内可达到所需的充气气压，充气时间与压力关系如表2所示。

1.5  实验数据分析——测试压力选定

新加坡POI体积约为245L，为目前我们最大体积的POI产品，箱门结构，两台均在8kPa时无法保压，降低其充气压力至7.6kPa时出现压降超程现象（测试一段时间后不能保压），其充气压力临界点在7.6～8kPa左右。

铁塔POI体积约为22.2L，封胶结构，测试气压充到9kPa时泄漏量出现剧变现象，10kPa时泄漏量剧增，11kPa时产品顶部封胶处被顶出，其测试情况如图2、图3所示。

综上，新加坡POI最大充气气压为7kPa，而铁塔POI充气气压可超过8kPa，但从曲线观测，小气压时各泄漏量相当，在4～6kPa时，泄漏量出现增长现象，故测试气压可在4、5、6kPa中选择，为能更快暴露异常问题，测试气压选定6kPa。

1.6  实验数据分析——测试时间选定

时间选定上主要对比淋水实验合格与不合格品在测试时间段的泄漏量差值（差值过小易造成误判），10秒、20秒时，1号合格与3号不合格件之间差值较小，不建议采用，结合如表3所示的测试时间与泄露量的关系并综合效率因素，将测试时间选定为30秒。

1.7  实验数据分析——泄漏量标准选定

測试气压6kPa时，泄漏量选定以1号POI淋水合格产品为标杆，结合实际应用摆放形式定为175Pa。

结合以上数据，确定测试参数为：充气气压6kPa;平衡1时间10秒;平衡2时间10秒;测试时间30秒;泄漏量175Pa。

2  气密性自动测试装置设计

为保证产品可靠性，公司射频产品要求气密性全数检验。手动测试需要先旋紧测试转接件，在连接气管、设置测试参数后进行测试，存在速度慢、效率低、员工劳动强度大、浪费资源严重等等问题。为此，笔者作了许多研究和观察，考虑通过密封气嘴利用双杠滑动的平稳运动的特性原理，控制工装固定稳固的方式来实现，根据以上研究主导设计了一种自动气动测试装置，如图4所示。

该装置通过定位夹固定产品;连通气管的气嘴固定于连接板上，然后通过气缸移动来控制其前进和后退，使之能实现与产品之间快速堵漏和快速分离的效果;利用电磁阀控制对应气缸运动，上位机通过自动测试软件联动控制电磁阀;至此通过挂板、调节过滤阀、支脚、电磁阀、上位机、气密性测试仪等组成自动的测试装置。应用此设备可提高测试速度、降低员工劳动强度，以及实现测试数据自动上传数据库保存便于质量追溯。

3  气密性自动测试方法

接通气源、电源，登录上位机自动测试软件，调节过滤阀的气压表的压力调到0.3Mpa，打开气阀开关，检查仪器设备是否正常。把滤波器放置于定位夹上，打开手动开关使气缸向前运动，调节气缸位置使气嘴与被测产品透气孔对齐，确保当气嘴插入被测件透气孔时使产品形成一个密闭空间;然后打开测试软件并设置测试参数;完成准备工作后点击一键测试按钮，气缸带动气嘴插入产品透气孔，气密性测试仪开始往产品中充气，充气10s达到6kPa后充气完成，保压平衡10s后开始进行测试，气密性测试合格设备绿灯亮，软件自动保存测试数据并联动复位仪器、松开对应气缸，取出被测产品，完成一次测试，将产品放入工装内循环以上动作即可。

4  结  论

本文通过实验给出了射频无源器件IP65等级对应气密性测试的参数和测试方法，提出了气密性自动测试设备的设计思路和操作方法。这些方法我们可以推广到其他产品，通过等效转换测试方法、不断优化测试参数，采用自动或半自动的设备来提高生产效率，降低员工劳动强度，节省人工成品，缩短产品生产周期，保存生产过程测试数据便于追溯质量记录，提高产品竞争力。

参考文献：

[1] 中华人民共和国机械电子工业部.GB 4208-1993 外壳防护等级（IP代码） [S].北京：中国标准出版社，1993.

[2] 庄少红，许良纳，伍梓健.基于外壳防护等级（IP代码）检验标准差异的分析（一）——IEC 60529：2001与IEC 60598：200 [J].环境技术，2015，33（4）：65-69.

[3] 李敏.外壳防护等级的选择与应用 [J].环境技术，2017，35（5）：62-64.

作者简介：陈福文（1985.03-），男，汉族，广东梅州人，工艺工程师，研究方向：电子产品工艺、产品结构设计、工装夹具设计。