2016年3月1
医疗植入物和飞船突然可以死了,经常出于同样的原因:裂缝陶瓷电容器、设备,在电子电路中存储电荷。这些裂缝,起初无害的和经常隐藏,可以开始进行电力耗尽电池或短路的电子产品。
NIST的研究人员展示了一种方法用于检测隐藏缺陷陶瓷电容器、电子医疗植入物和储存能量的宇宙飞船。NIST的研究3-millimeter-long电容器(图),寻找裂缝类似美国宇航局所示图(下图)。信贷:NIST / NASA
现在,经过多年的努力,制造商和研究人员,国家标准与技术研究院(NIST)和合作者已经展示了一种无损检测方法裂缝变坏之前陶瓷电容器。
在这项研究中,原型方法拒绝了超过90%的样本电容器与可见裂缝。一旦量化和进一步的研究确认检测水平,这项新技术可以帮助防止医疗设备,如心脏起搏器和除颤器的失败,也避免电子故障卫星和其他航天器。新方法还可能发现结构性缺陷在其他类型的材料,研究人员说。欧洲杯足球竞彩
NIST的研究人员发明的技术,研究裂纹检测水平进行了在马里兰大学的合作者,NASA戈达德太空飞行中心,和科罗拉多州立大学。
国际电子制造业的研究源于倡议(iNEMI)联合工作组。这组,包括NIST员工,专注于改进的多层陶瓷电容器的可靠性至关重要的电子产品。应该开发小组得出的结论是,非破坏性方法检测裂缝电容器才演变成导电通路,导致失败。
因为他们可以存储大量的能量的大小,多层陶瓷电容器被广泛使用,每年数十亿美元的市场。但是他们的失败率,而低,长期以来被认为是一个问题在某些应用程序中。美国国家航空航天局(NASA)的一项研究指出,电容是电子元件最可能会失败。电容器可以裂纹在制造、装配或使用因为陶瓷脆性和设备暴露在热和机械应力。工业筛选这样自动化视觉检测、x射线和声学microscopy-may找不到地下裂缝,特别是电容器结束描述下角落附近,压力会是最高的。
食品和药物管理局的研究数据几百万起搏器和除颤器植入在1990 - 2002年发现一个150年失败,这些失败的四分之一电池/电容器异常,由于设备故障和61人死亡。
NIST裂纹探测新方法依赖于声学测量频率远高于人类能听到。研究人员简要应用电场在电容器的电极,激动人心的一个特定频率的振动。然后他们测量随时间衰减的信号(称为铃流)。这些数据进行分析以确定轻微变化频率与振动的大小。这些变化时更大的裂缝。这个非线性方法在频率变化相对于频率变化信号强度而不是一国特别有用,因为它不受轻微影响电容器的大小的变化。
非线性声学效应的一个熟悉的例子是小提琴的语调变化当弓拉更有力。陶瓷在NIST的研究是高度非线性,即电容器变得不那么僵硬,他们的共振频率下降时更强烈振动。新的国家标准方法措施模式这口气如何改变随着时间的推移与振动的强度。
研究人员测量41多层钛酸钡陶瓷电容器,每个大约2×3毫米大小,加热到高温前后(189°C)和淬火在冰水中。这个热处理生成surface-breaking裂缝在27个样本。非线性声学结果强烈与可见裂缝的存在:测量25日27个明显了电容器产生的结果是没有裂缝的电容器的范围之外。
研究得出的结论是,非线性声学测量提供一种很有前途的无损检测方法的裂缝在电容器电气故障,和进一步的工作应该追求量化检测的水平。NIST的员工继续这项研究与电容器制造商合作。
9:柔约翰逊,S.A. Kim白色,j .赫兹伯格K.L. Peterson和公关Heyliger》2015。时域分析裂缝产生的共振声非线性多层陶瓷电容器。论文发表于2015年评审进展定量无损评价。网上发布的2016年2月。DOI: dx.doi.org/10.1063/1.4940511
来源:http://www.nist.gov/