连接器接触阻抗.docx

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1、连接器接触电阻检验在显微镜下观看连接器接触件的外表，尽管镀金层非常光滑，那么仍能观看到5-10微米的凸起局部。会看到插合的一对接触件的接触，并不整个接触面的接触，而是散布在接触面上一些点的接触。实际接触面必定小于理论接触面。依据外表光滑程度及接触压力大小，两者差距有的可达几千倍。实际接触面可分为两局部；一是真正金属与金属直接接触局部。即金属间无过渡电阻的接触微点，亦称接触斑点，它是由接触压力或热作用破坏界面膜后形成的。局部约占实际接触面积的5-10%。二是通过接触界面污染薄膜后相互接触的局部。由于任何金属都有返回原氧化物状态的倾向。实际上，在大气中不存在真正干净的金属外表，即使很干净的金属外表

2、，一旦暴露在大气中，便会很快生成儿微米的初期氧化膜层。例如铜只要23分钟，银约30分钟，铝仅需23秒钟，其外表便可形成厚度约2微米的氧化膜层。即使特殊稳定的贵金属金，由于它的外表能较高，其外表也会形成一层有机气体吸附膜。止匕外，大气中的尘埃等也会在接触件表面形成沉积膜。因而，从微观分析任何接触面都是一个污染面。综上所述，真正接触电阻应由以下几局部组成；1）集中电阻电流通过实际接触面时，由于电流线收缩（或称集中）显示出来的电阻。将其称为集中电阻或收 缩电阻。2）膜层电阻由于接触外表膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。从接触外表状态分析；外表污染膜可分为较 坚实的薄膜层和较松散的杂质污染层。故准确地

3、说，也可把膜层电阻称为界面电阻。3）导体电阻实际测量电连接器接触件的接触电阻时，都是在接点引出端进行的，故实际测得的接触电阻还包 含接触外表以外接触件和引出导线本身的导体电阻。导体电阻主要取决于金属材料本身的导电性能，它与 四周环境温度的关系可用温度系数来表征。为便于区分，将集中电阻加上膜层电阻称为真实接触电阻。而将实际测得包含有导体电阻的称为 总接触电阻。在实际测量接触电阻时，常使用按开尔文电桥四端子法原理设计的接触电阻测试仪（毫欧计）， 其专用夹具夹在被测接触件端接部位两端，故实际测量的总接触电阻R由以下三局部组成，可由下式表示:R=RC + Rf + Rp,式中：RC集中电阻；Rf膜层电

4、阻；Rp导体电阻。接触电阻检验目的是确定电流流经接触件的接触外表的电触点时产生的电阻。假如有大电流通过 高阻触点时，就可能产生过分的能量消耗，并使触点产生危急的过热现象。在很多应用中要求接触电阻低 且稳定，以使触点上的电压降不致影响电路状况的精度。测量接触电阻除用毫欧计外，也可用伏安计法，安培-电位计法。在连接微弱信号电路中，设定的测试数条件对接触电阻检测结果有肯定影响。由于接触外表会附 有氧化层，油污或其他污染物，两接触件外表会产生膜层电阻。由于膜层为不良导体，随膜层厚度增加， 接触电阻会快速增大。膜层在高的接触压力下会机械击穿，或在高电压、大电流下会发生电击穿。但对某 些小型连接器设计的接

5、触压力很小，工作电流电压仅为mA和mV级，膜层电阻不易被击穿，接触电阻增 大可能影响电信号的传输。在GB5095”电子设施用机电元件基本试验规程及测量方法”中的接触电阻测试方法之一，“接触电 阻毫伏法”规定，为防止接触件上膜层被击穿，测试回路沟通或直流的开路峰值电压应不大于20mV,沟 通或直流的测试中电流应不大于100mA。在GJB1217”电连接器试验方法”中规定有“低电平接触电阻”和“接触电阻”两种试验方法。其中 低电平接触电阻试验方法基本内容与上述GB5095中的接触电阻一毫伏法相同。目的是评定接触件在加上不 转变物理的接触外表或不转变可能存在的不导电氧化薄膜的电压和电流条件下的接触电

6、阻特性。所加开路 试验电压不超过20mV,试验电流应限制在100mA。在这一电平下的性能足以表现在低电平电激励下的接 触界面的性能。而接触电阻试验方法目的是测量通过规定电流的一对插合接触件两端或接触件与测量规之 间的电阻。通常采纳这一试验方法施加的规定电流要比前一种试验方法大得多。如军标GJB101 “小圆形快 速分别耐环境电连接器总法律规范”中规定；测量时电流为1A,接触对串联后，测量每对接触对的电压降, 取其平均值换算成接触电阻值。影响因素主要受接触件材料、正压力、外表状态、使用电压和电流等因素影响。1）接触件材料电连接器技术条件对不同材质制作的同规格插配接触件，规定了不同的接触电阻考核指

7、标。如小 圆形快速分别耐环境电连接器总法律规范GJB101-86规定，直径为1mm的插配接触件接触电阻，铜合金 45m。，铁合金与15mQ。2）正压力接触件的正压力是指彼此接触的外表产生并垂直于接触外表的力。随正压力增加，接触微点数量 及面积也渐渐增加，同时接触微点从弹性变形过渡到塑性变形。由于集中电阻渐渐减小，而使接触电阻降 低。接触正压力主要取决于接触件的几何外形和材料性能。3）外表状态接触件外表一是由于尘埃、松香、油污等在接点外表机械附着沉积形成的较松散的表膜，这层表 膜由于带有微粒物质极易嵌藏在接触外表的微观凹坑处，使接触面积缩小，接触电阻增大，且极不稳定。 二是由于物理吸附及化学吸附

8、所形成的污染膜，对金属外表主要是化学吸附，它是在物理吸附后伴随电子 迁移而产生的。故对一些高牢靠性要求的产品，如航天用电连接器必需要有干净的装配生产环境条件，完 善的清洗工艺及必要的结构密封措施，使用单位必需要有良好的贮存和使用操作环境条件。4）使用电压使用电压到达肯定阈值，会使接触件膜层被击穿，而使接触电阻快速下降。但由于热效应加速了 膜层四周区域的化学反响，对膜层有肯定的修复作用。于是阻值呈现非线性。在阈值电压四周，电压降的 微小波动会引起电流可能二十倍或几十倍范围内变化。使接触电阻发生很大变化，不了解这种非线*=就 会在测试和使用接触件时产生错误。5）电流当电流超过肯定值时，接触件界面微

9、小点处通电后产生的焦耳热O作用而使金属软化或熔化， 会对集中电阻产生影响，随之降低接触电阻。问题研讨1）低电平接触电阻检验考虑到接触件膜层在高接触压力下会发生气械击穿或在高电压、大电流下会发生电击穿。对某些 小体积的连接器设计的接触压力相当小，使用场合仅为mV或mA级，膜层电阻不易被击穿，可能影响电 信号的传输。故国军标GJB1217-91电连接器试验方法中规定了两种试验方法。即低电平接触电阻试验方 法和接触电阻试验方法。其中低电平接触电阻试验目的是评定接触件在加上不能转变物理的接触外表或不 转变可能存在的不导电氧化簿膜的电压和电流条件下的接触电阻特性。所加开路试验电压不超过20mV, 而试验

10、电流应限制在100mA,在这一电平下的性能足以满意以表现在低电平电激励下的接触界面的性能。 而接触电阻试验目的是测量通过规定电流的一对插合接触件两端或接触件与测量规之间的电阻，而此规定 电流要比前者大得多，通常规定为1A。2）单孔分别力检验为确保接触件插合接触牢靠，保持稳定的正压力是关键。正压力是接触压力的一种直接指标，明 显影响接触电阻。但鉴于接触件插合状态的正压力很难测量，故一般用测量插合状态的接触件由静止变为 运动的单孔分别力来表征插针与插孔正在接触。通常电连接器技术条件规定的分别力要求是用试验方法确 定的，其理论值可用下式表达。F=FN|J式中FN为正压力，p为摩擦系数。由于分别力受正

11、压力和摩擦系数两者制约。故决不能认为分别力大，就正压力大接触牢靠。现在 随着接触件制作精度和外表镀层质量的提高，将分别力掌握在一个恰当的水平上即可保证接触牢靠。作者 在实践中觉察，单孔分别力过小，在受振动冲击载荷时有可能造成信号瞬断。用测单孔分别力评定接触牢 靠性比测接触电阻有效。由于在实际检验中接触电阻件很少消失不合格，单孔分别力偏低超差的插孔，测 量接触电阻往往仍合格。3）接触电阻检验合格不等于接触牢靠。在很多实际使用场合，汽车、摩托车、火车、动力机械、自动化仪器以及航空、航天、船舶等军 用连接器，往往都是在动态振动环境下使用。试验证明仅用检验静态接触电阻是否合格，并不能保证动态 环境下使用接触牢靠。往往接触电阻合格的连接器在进行振动、冲击、离心等模拟环境试验时仍消失瞬间 断电现象。故对一些高牢靠性要求的连接器，很多设计员都提出最好能100%对其进行动态振动试验来考 核接触牢靠性。最近，日本耐可公司推出了一种与导通仪配套使用的小型台式电动振动台，已胜利地应用 于很多民用线束的接触牢靠性检验。