上海航天技术研究院808研究所/杨奋为
摘 要
线束导通检测是保证线束质量和可靠性的最基本的检验项目。通过导通检测可剔除断路、短路、误配线等早期失效产品。本文较详细地阐述了日本耐可公司生产的几种新型线束导通检测仪的工作原理、特点及其应用。
一.引言
线束是指由铜材冲制而成的接触件端子与电线电缆压接后，外面再塑压绝缘体或外加金属壳体等，以线束捆扎形成连接电路的组件。是当今电子化、信息化时代行业中发展最快，市场需求量最大，安装最为方便的产品之一。从普及的家用电器到通讯设备、计算机及外部设备，以及飞机、汽车和军用仪器设备等均广泛采用线束。深受电子、电器设计工程师的青睐。
为保证线束的安全可靠地使用，必须按产品标准在线束生产线上或用户使用前，对其进行严格的工艺筛选和补充筛选。以便及时发现和剔除接触不良（断路、瞬断），绝缘不良（短路）及装配错误（误配线）等不合格失效产品。但目前有许多单位在生产或使用现场检测线束导通的手段还相当落后，有些用于重点型号的军用线束至今还在用万用表、蜂鸣器或指示灯用手工逐点搭接，观察有否电、声或光信号来判断每条连接线的通断。这样进行导通检测不仅速度慢、效率低、工人易疲劳，还十分容易造成错检或漏检。
近年来，日本耐可公司相继研制出多种新型的线束导通检测仪，配上相应的测试工装，一次插合后通过仪器内部数字逻辑电路，即可十分方便、准确、迅速地进行线束导通检测。现已被航天、航空、交通、通讯、计算机、家电等许多行业选用。作者认为：这类智能化的导通检测仪具有十分广阔的发展前途。虽目前部分仪器价格较贵，限制了它的推广应用。但只要我们认真做好消化吸收和国产化工作，这类仪器必将会获得更大的发展空间和应用。
二.线束的常见失效模式
为了更形象地说明线束的常见失效模式，下面用5个回路、10个接点的线束来举例说明。图1分别列出了正常和常见的几种失效模式。
图1中A为正常连接方式。B为短路，其中第一条线B端与第二条线短路。C为断路，其中第二条线B端断路。D为误配线，其中第一条线和第二条线误配。E为接触不良，其中第四条线导通回路电阻超过标准规定值。F为绝缘不良，其中第三条线与第四条线之间的绝缘电阻低于标准规定值。G为瞬间断路，其中第五条线有瞬间断路现象。
三.导通检测仪的工作原理
图2为导通检测仪的工作原理图。图中U2A、U4A为漏极开路输出反向器，U1A、U3A为输入反向器。仪器上每个检测点均由输出和输入两端组成。输出端子与U2A、U4A漏极开路输出反向器连接，输入端与U1A、U3A输入反向器连接。导通检测时，通过仪器内部的控制电路，按次序逐点输出正值，并同时检查每一点的输入，根据其输入端的正（负）值，判定线路通断。
图2 导通检测仪工作原理图
检查次数按下式计算；N=(n2+n)/2]-n
式中；N为检查次数、n为线束的检测点数。
如果n=128，代入上式可算出检查次数为8128次。在逐点检查导通时，在检查第一点时，仪器控制电路对该点输出正值，而对其余127点均输出负值。在检查第二点时仪器控制电路对第二点输出正值，而对已检测过的第一点外的其余126点均输出负值。以次类推。
3.1 被检线束的某条连接线为断路
根据图2原理图，导通检测时，按次序对线束的每个接点输出正值，即由U2A的1输出正值，经U2A反向后U2A的2变为负值，由于U1A的1和U2A的2相连接，故U1A的1也为负值，经U1A反向后U1A的2输入为正值。
由于在对该检测点输出正值之同时，对其余检测点均输出负值，故该连接线的另一端检测点输出负值，即U4A的1输出负值。由于该连接线为断路，则经过U4A和U3A二次反向后，U3A的2的输入也为负值。
故若输入处逻辑值为负值的话，该点就和输出正值的那点断路（开路）。
3.2 被检线束的某条连接线为通路
由于U2A的1输出正值，经U2A反向后U2A的2变为负值。由于该连接线为通路，故U2A的2和U3A的1相连接，U3A的1也为负值。经过U3A反向后，U3A的2输入为正值。此时U4A的1虽输出负值，由于U4A的2也与U2A的2相连接，根据负值优先原理，U4A为开路不起反向作用。
故若输入处逻辑值为正值的话，该点就和输出正值的那点通路。
根据以上原理，一般线束导通检测仪还可发现短路和误配线等失效现象。如图1（B）所示，若对A1点输出正值，同时有二点（B1、B2）输入处逻辑值为正值的话，说明该二点和输出正值的那点通路，即A1-B1和A2和B2二条连接线之间有短路失效现象。如图1（D）所示，若对A1点输出正值时，发现B1点输入为负值，而B2点输入为正值。同样，若对A2点输出正值时，发现B1点输入为正值，而B2点输入为负值，说明A1-B2和A2-B1形成通路，即误配线。将取样时取得的配线图和导通试验时实际取得的配线图进行比较，从而判断断路、短路、配线等失效有否发生及发生位置。
四.仪器分类及功能
表1列出了日本耐可公司研制生产的导通、瞬断及多功能自动检测等三个系列仪器型号和功能。
图1 线束的正常连接及常见失效
由表1可见，日本耐可仪器均具有检测线束及连接器导通的功能。除下面我们将详细介绍导通检测系列各型号的用途和特点外，其它二个系列，瞬断检测系列仪器是专门用于检测线束及连接器振动试验时的接触可靠性，可监测瞬断时间。多功能自动检测系列仪器中30X系列可通过设定绝缘电阻和介质耐压试验条件，判断线束及连接器有否存在如图1（F）所示的绝缘不良等失效现象。800系列可通过设定导通回路电阻、绝缘电阻和介质耐压等试验条件，判断被检测线束的各回路接触是否可靠良好、介质耐压和绝缘电阻是否合格。剔除接触不良或绝缘不良等失效产品。有关这二个系列仪器的用途和特点将另文介绍。
表1 日本耐可仪器分类及功能
五.线束导通检测仪的用途和特点
5.1EE-30、EC64、EC128导通检测仪
5.1.1用途
检测线束是否导通，判断有否短路、断路和误配线等失效现象。特别适用于生产线上的在线工艺筛选。
5.1.2特点
EE-30是目前在生产线上应用最广泛的超小型、高性能、多功能线束导通检测仪。可检测60个点之内任意配线形式都能检测。仪器具有10个样本的记忆功能，把复杂的线路准确完整的记录下来。可分别对10个记忆样本取名，即使电源被切断也不影响内存，检测中若断电，再次接通后便可继续检测。检测结果由指示灯和警铃来提示，布线内容和所发生的故障现象均由液晶画面显示，还可与打印机连接打印检测结果。仪器具有自检功能，判断仪器是否正常。仪器有自动和手动两种检测方式；自动检测是线束接通后自动开始测试，以提高工作效率。手动检测可外接脚踏开关，设定在规定的1（2）秒内作出判定，即要求在形成第一个回路的1（2）秒内，将所有线路插好，否则仪器将误判为故障。也可设定插入测试工装的被检线束合格前，仪器将不做出判定。仪器有点测试功能，通过外接检测棒对单端线束进行导通检测。利用仪器所具有的反复检测功能，可选择检查次数1~99次，在一定时间内连续多次导通检测，最终作出是否检测到瞬断的判断。仪器对超长线束导通检测可设定延时测试功能，设定测试时间1~10ms。
EC-64可检测128点、64回路范围内的线束。可单台使用或二、三台并联使用，最多增加检测点数至384点（192回路）。EC128可检测256点，128回路范围内的线束。这两个型号仪器可记忆32个样本。用不同的显示灯和声音来提示检测结果合格与否，故障内容在显示窗口显示。根据用户需要通过RS-232C可连接电脑。和EE-30一样，仪器也具有自检和外接打印机打印检测结果的功能。
以上三个型号导通仪的用户遍布全国各地，尤其是广东、江苏、浙江等沿海地区的线束生产厂选用最多。
5.2.EEDX64、EEDX128、EEDX192导能检测仪
5.2.1用途
该系列产品是在原EC64、EC128导通检测仪基础上，根据用户检测线束导通阻抗的实际需求，研制开发的新型仪器。可通过设定导通阻抗的判定值，判别每个回路中是否存在高阻抗接点。特别适用于接触可靠性要求较高的线束导通检测。
5.2.2特点
可设定导通判定值（1Ω~20KΩ）判定有否短路、断路、误配线和接触不良等故障。可设定非导通，发生瞬断的判定(10Ω~200Ω),通过和超小型台式振动台NM-12V振动台配套使用，判定检测线束上有否发生瞬断现象。仪器有点测试功能，可测试单端线束或测试工装配线情况。仪器有内存记忆功能，断电后记忆不会消失。并可随时对仪器进行自检，以确定仪器状态是否正常。仪器通过液晶显示、中文菜单操作，并配合中文语言提示、操作简单可靠。EEDX64、EEDX128和EEDX192导通检测仪的测试点数分别为128、256和384。根据用户需要可定制512、640、768、896、1024等测试点数的仪器。
5.3 NM-SUPER POINT导通检测仪
5.3.1用途
特别适用于汽车线束电路、印刷电路板、配电盘、控制器等复杂多芯线束的导通检测。
5.3.2特点
外接计算机进行控制,全中文画面显示,对应软件为基于WIN95之上的应用软件.能自动读出配线内容,显示正在检测的数据内容。显示不合格数据内容可按断路、短路、误配线与其它分类记录，还可查看检测数据历史记录。除画面显示外，也可打印不合格数据。单台仪器检测点数为512点，根据用户需要可多台仪器并联，增加检测点数至32768点。仪器内部有自检功能。
该型号导通仪现已被许多汽车线束生产厂成功地应用于生产过程的在线检测。
5.4ECTS导通检测仪
5.4.1用途
特别适于128点范围以内的单端线束导通检测。
5.4.2特点
仪器具有接触式感知功能，用手指接触芯线时，立即显示被触摸的芯线号码，对没剥线的芯线也同样可鉴别。若感应效果差时，可用测试棒接触。仪器有样本设置功能，可把需检查的程序记忆到仪器内。仪器有锁定功能，保持已检查过的线束连接显示灯亮状态，使已检过的芯数一目了然。检测结果用声、光报警，同时准确地提醒操作人员，以减少错漏检。仪器有按序检测或随机检测等多种检测方法，可根据用户操作方便自行选择。如某航天连接器生产厂生产单端线束时，原由检验员用蜂鸣器逐根接触芯线，凭声响判定通断，尚不能判断短路或误配线等失效。后选用ECTS导通仪先采用随机触摸检测方式，若所有触摸过的芯数均正常，则发出合格的声、光信号。若发现有失效的芯数，可再用按序检测方式查出失效的芯线号码。能十分准确、方便地判断线束有否短路、断路或误配线等失效现象。
仪器装有RS-232C标准连接器，可直接连接电脑，也可直接外接打印机，打印必要的检测结果。
5.5ANG256导通检测仪
5.5.1用途
特别适用于已安装有电阻、二极管等分立器件的印刷电路板导通检测。可检查回路中有无安装电阻、二极管等器件，并检查二极管极性是否正确，检查印刷电路板有无断路、短路及误配线等失效现象。
5.5.2特点
可选择设定5种回路电阻（通、断）的判定值，用逐点扫描检查实际安装线路。并和样品记忆数据对照判定其安装和配线是否正确。检查前不需要编程，以样品扫描方式形成数据，易于操作使用。
用0.3~2.5V(0.1V/档)范围内可调节的低压进行检查，故对安装好的印刷电路板不会造成零部件损坏。仪器检测点数为256点（128回路），只要能连接成回路的一般线束都能检测。仪器通过双向检查可判定线路中有无二极管及其极性。检测时间短，用五种电阻设定值判断需5分钟，若只设定一种电阻值，仅需10秒即可确认结果。
仪器有记忆功能，切断电源后能保存最后检查数据，再次打开电源，即可继续检查。仪器有许多输出、输入端子，可连接指示灯、报警器、脚踏开关等便于检查的装置。仪器可用RS-232C连接电脑或外接打印机打印不合格品失效内容与合格品统计，方便确认与存档。
5.6其它
除上述型号外，NM512型是最近根据用户需要，新研制出的能分档设定被检线束导通回路电阻判定值的导通检测仪。其中通路判定值为1~200Ω,断路判定值200Ω～20KΩ。适用于要求接触稳定可靠，重要用途的控制电路线束导通检测。M410型是专门检测多芯连接器接触电阻的仪器。用美军标规定的低电压、低电流，用恒电流的四端子法测试，测试范围为1mΩ~10Ω(最小读数为0.1mΩ)。检测点数为100点，也可根据用户需要，扩展为200、300、400点。仪器可用RS-232C连接电脑，采用基于WIN95之上软件控制接触电阻、仪器自检或测试工装等检测，并对检测结果进行读入、编辑、显示、打印、删除等。
六.仪器选用注意事项
通过以上介绍，说明各个型号仪器都有其不同的特点和适用范围。因此，用户必须选型准确，选好型是用好仪器的前提条件。根据作者实践经验，建议用户在选用导通仪时要特别注意以下几点：
6.1 进行仪器使用可行性的论证
用户要仔细查阅仪器使用说明书及有关技术资料，了解仪器的主要技术参数指标、特点、功能及适用范围，了解已成功使用有关仪器的用户使用情况。有条件的话，还可携带样品做可行性试验。根据自己待测产品标准的检测要求，论证仪器的使用可行性。
6.2 准确选择仪器的技术参数
不同型号的线束导通检测仪，判定通、断的导通电阻值是不一样的。现在大部分仪器的通、断阈值都是内部设定的。如EE-30断路电阻判定值为9.5KΩ以上,而短路电阻判定值为7.5KΩ。这对要求接触电阻低和高可靠性的重要用途控制电路而言，选用它就不太合适。
6.3必须备有质量可靠的测试工装（治具）
根据导通仪的工作原理，仪器必须通过测试工装（治具）与被检线束形成回路，才能进行检测。故用户在选购仪器时必须同时考虑如何设计制作或订购测试工装（治具）。否则光有仪器，没有测试工装（治具）将线束连成回路，仪器将无法投入使用。
摘自《国际线缆与连接》
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