鞠婧袆应用--智能手表PCB板高精度应力应变量测系统-智能制造预测性维护与大数据应用

鞠婧袆应用||智能手表PCB板高精度应力应变量测系统-智能制造预测性维护与大数据应用

鞠婧袆智能手表由于精密紧凑的特性，不得不将内部电路板的尺寸、厚度、重量极力缩小，同时因在生产的流程中要包含多种装配与测试流程并使用相对脆弱的无铅焊料取代传统锡铅焊料，需要对于PCB的应力应变控制极为严格，以避免发生芯片与PCB板的锡裂现象。为解决此问题，厂商导入高精度应力量测方案，以避免PCB板锡裂的问题，提升整体产品良率。

系统概述
该系统量测智能手表PCB板应力和应变，使用4组应变片，先将黏贴于PCB板上的应变片与PCLD-8813连接，透过此讯号调理板先将噪声滤除，再接到PCIE-1813应变量测卡，并依照应变片的规格设定PCIE-1813的参数、取样频率、放大率与激励电压之后，即可开始采集应变片上的讯号应力应变。量测系统包含紧凑型模块化计算机MIC-7500与4通道26位同步应变量测卡PCIE-1813，并搭配PCLD-8813讯号调理版，提供隔离的DIO以及讯号滤波功能。

传感器与惠斯通电桥
应力是物体由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。应变又称“相对变形”，是物体由于外因(载荷、温度变化等）使它的几何形状和尺寸发生相对改变的物理量。

应力应变量测是利用应变片(Strain Gauge)中金属导线阻值之变化来量测应变量。为了量测应变量，此系统需要提供激励电压(Excitation Voltage)，以测试应变片中金属导线阻值之变化。

外力对应变片所造成的电阻变化极小，需要有内建惠斯通电桥(Wheatstone bridge)桥接电路的高精度数据采集卡来量测应变片的电阻变化量，至少需提供24bits以上的分辨率来量测微小的变化量；此外，为使应变量分析结果更为精确，数据采集卡的各通道之间必须能够同步取样，以避免不同通道间数据因取样时间延迟而使分析的结果产生偏差。

关键产品特性
系统中最重要的产品是能提供极高分辨率的PCIE-1813板卡，其高达26位分辨率可让客户精准量测应变片上的微小变化量；而内建的激励电压输出让板卡可以直接连接应变片，无须使用额外的模块来提供激励电压。PCIE-1813板卡也提供极佳的放大率，输入范围可达±31.25 mV/V。四通道同步采样，采集速度为每通道38.4k。

除了有四组数字模拟转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)可以同时采集四个通道的讯号之外，PCIE-1813板卡还提供触发功能(Trigger Function)来进行多通道的同步采集，满足精准同步取样的需求。另外提供2通道模拟输出、4通道编码器输入、32开关量输入输出等功能。提供DAQNavi配置软件进行应变片参数的设置与测试并支持多种编程开发语言。

该系统通过能提供高精准应力量测的数据采集产品PCIE-1813，实现板高分辨率、高性价比量测系统，客户还可以依照不同的应变测试需求，搭配可弹性选择更多插槽数工业计算机，通过多卡同步功能快速建置更多通道的高精度应力应变量测系统。

参考资料
研华测试与测量解决方案2018Q3
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圆度测试：PCIE-1812实现编码器与模拟输入同步
PCIE-1802多卡同步采集振动信号同步性能验证！