电子测试是什么？电子测试设备和电子测量设备介绍

我们都拥有某种形式的电子产品，因为它们在现代社会中发挥着巨大的作用，从信息处理、电信和信号处理到您正在阅读本指南的设备的开发和分发。 电子测试是什么？ 电子设备及其组件对我们的生活产生深远的影响，这就是为什么电子产品在生产和投放市场时必须通过严格的进行电子设备测试，以符合功能、法律和安全的标准。电子产品的生命周期也是如此，因为它们会随着时间的推移逐渐退化，导致故障、性能下降和安全问题。

电子测试设备的用途是什么？

电子测试设备常见的应用包括：

• 在研发（R&D）阶段测试电路性能和可能的缺陷
• 在生产测试期间识别组件缺陷、故障电路、过载连接和高电阻
• 检查电子设备的整体性能，并根据设计规范进行验证
• 在设备的设计阶段和测量仪器的定期维护时，验证电压、电流、电阻、电导和电容等基本电子参数

电子产品的测试在分发和使用之前分为几个阶段。目的是为了排除任何潜在问题，使产品能够在理想水平上运行。

如果您设计或制造任何类型的电子设备，则必须在产品生命周期的不同阶段完成相应的电子测试程序，包括：

• 概念验证的研发测试
• 设计——根据规范测试最终设计
• 生产的每个装置或其样品的制造或生产测试
• 专用设备的安装和调试测试
• 定期校准——测量仪器
• 故障排除——设备故障时
• 硬件的定期安全测试

认证测试

一旦各个阶段成功完成，DUT（被测设备）将适合使用。然而，还需要注意的是，电子设备必须继续按照制造商规范、法规和监管指南进行维护。

电子测试所需的设备

现在您知道为什么以及何时需要测试电子设备，重要的是要知道如何测试电子设备以及电子测试中使用的各种设备。本指南将介绍产品生命周期不同阶段所需的基本测试设备，从小规模组件测试到大规模生产测试。

组件测试

电子元件的测试无疑很重要，确保电路在安装到产品之前尽可能安全地构建。考虑到每年生产的数百万个电子元件，制造商无法对生产线上的每一个元件进行全面测试。统计过程控制和随机抽样确保其组件按照所需规格制造，重点关注四个方面：

• 将元件添加到PCB组件（PCBA）之前，可通过高加速寿命测试（HALT）和应力筛选（HASS），识别出产品寿命将早期失效的元件。包括振动和冲击测试、电应力测试和老化测试
• 电气测试验证组件是否符合额定电气规范，并确保PCBA符合基本电气要求。自动化测试设备可以至少检查裸PCB和成品PCB中的电气连接。设计师需要向制造商提供该阶段的测试数据
• PCBA和成批组件都经过了可靠性测试，以测试其承受极端机械负载或环境的能力
• 功能测试通常由测试工程师在原型制作完成后进行，此时系统会根据预定的性能要求进行测试。在这种情况下，仅在电路板出现故障时才对单个组件进行测试，并且需要将根本原因缩小到特定组件

通用组件测试设备

常见的组件测试设备包括：

• 组件和IC测试仪——集成电路（IC）测试仪是电池供电的便携式设备，非常适合测试电池、二极管、LED、SCR和晶体管等组件。它们可以测量电压、电阻、电容、连续性等参数
• 十进盒——用于替代电路中的标准值元件，十进盒由一系列电阻器、电容器和电感器组成，以复制不同的电气值。它们允许在使用前验证测试设备的准确性，并用于故障排除目的
• 欧姆表——欧姆表用于测量电路及其部件的电阻和连续性。通过将小电流通过样品，仪器可以通过电流通过样品时产生的压降测量电阻

电子测试设备

根据应用的性质，电子电路的全面测试需要不同的测试设备。这是为了确保DUT有足够的电源，由代表性信号供电，并根据规范评估输出。这也使测试工程师能够通过监测（并可能解码）电路的任何部分来了解整个电路的行为。

这些设备通常可以通过测试脚本进行远程控制和操作，以促进高速生产测试。

用于设计生命周期各个阶段的通用测试设备包括：

EMC测试

电磁兼容性测试（EMC）确保设备或系统能够在其环境中令人满意地运行，而不会对该区域的任何其他物体造成无法忍受的电磁干扰。这些测试还确保设备不会受到其他设备或自然发生的干扰源的不利影响（抗扰度测试）。

EMC在大多数市场是强制性的，包括欧洲和英国、美国、中国、韩国、澳大利亚和新西兰。

根据被测产品或设备的不同，需要进行不同的测试以获得EMC认证（称为符合性声明），包括但不限于：

• 天线输入抗扰度
• 天线屏蔽效果
• 传导干扰抗扰度
• 传导发射（连续和不连续干扰）
• 静电放电（ESD）抗扰度
• 电气快速瞬变/突发抗扰度
• 谐波电流发射
• 辐射场抗扰度
• 感应电压抗扰度
• 现场EMC测试
• 电源干扰
• 电源调节
• 辐射发射
• 辐射场抗扰度
• 电压波动/闪烁
• 电压浪涌抗扰度
• 电压骤降​​/中断抗扰度
• 磁场测量（EMF）
• 电场测量（EMF）
• 电磁场测量（EMF）
• 电场引起的感应电流密度（雷电设备的EMF）

ESD测试

静电放电（ESD）测试属于EMC测试范畴，是常见的EMC测试，并在众多行业中使用。ESD可能发生在两个带电物体之间，其中电流在它们之间突然传输，这可能由直接接触、电气短路或介电击穿引起。虽然这种放电或视觉火花本身并不致命，但它会导致设备和设备功能失调，从而导致更换或维修。

ESD事件在有电子设备的情况下发生时可能极其有害，因为随着时间的推移，它们可能会立即导致故障或缓慢损坏组件。虽然这是一个渐进的过程，但潜在的损坏最终将导致组件故障，导致成本高昂的更换，也可能导致更广泛系统的停机。

通过模拟运输或操作过程中可能发生的各种静电影响，ESD测试确定产品是否符合其ESD保护区域和程序的要求。这些测试可以通过以下两种方式之一进行——空气法或接触法：

• 空气法包括将带电的发生器或放电物体（例如静电放电枪）朝向被测设备放置。湿度和温度等变量会影响ESD测试，ESD事件更常发生在低温和低湿度环境中
• 接触测试消除了可能影响空气法的环境变量。使用这种方法，ESD发生器与被测器件直接接触，并在整个测试期间保持接触。虽然这种测试方法通常在不同的环境条件下保持一致，但接触ESD很少自然发生，因此结果可能被认为是不切实际的

便携式电器测试

虽然电子电路的测试主要集中在操作规范上，但确保整个产品（包括电源电压电路）对用户安全是另一个关键考虑因素。

设计必须符合产品供应国的相关电气标准，并且在运输前使用适当的测试设备根据这些法规进行测试。这包括接地连接测试仪、绝缘测试仪等。

当设备在使用中时，法律要求组织和个人（例如雇主和房东）创造安全的工作环境，而PAT测试是降低风险的好方法。

具有电子知识的有资质人员必须执行PAT测试以符合以下法规：

• 1974年《工作健康与安全法》
• 1989年《工作用电条例》
• 1998年《工作设备的提供和使用条例》
• 1999年《工作场所健康与安全管理条例》

您将需要使用适合被测产品的正确PAT测试设备。在相关人员完成测试且产品通过后，他们将颁发PAT证书，表明已满足相应标准并且产品可以安全使用。

您需要什么PAT测试？

有7类电器需要PAT测试：

• 固定电器
• 固定设备
• IT设备
• 可移动设备
• 便携式电器
• 电缆和充电器
• 手持设备

电器主要分为1级、2级或3级，其中1级不安全则最危险，3级不安全则最不危险。设备的类别有助于确定设备所需的PAT测试级别，以便可以安全使用。一类电器需要完整的PAT测试，二类电器需要PAT绝缘测试，三类电器根本不需要PAT测试。

一类电器通常由金属制成，具有三根电缆、一个金属接地插针和插头中的保险丝。它们包括小型和大型白色家电，例如微波炉、水壶、烤面包机、冰箱和微波炉。

二类电器包括额外的绝缘，因此不依赖金属接地针进行保护，吹风机、电视、电脑和复印机等物品属于这一类。但是，确保您的产品等级的最安全方法是查找2类电器符号。

三类电器是低压电器，被认为是最安全的电器，例如笔记本电脑、手机和低能灯泡。虽然物品本身可能不需要PAT测试，但它们的充电线和插头可能需要测试。

电子测量设备的校准

电气校准是一种验证或调整任何测量或测试电气参数（例如电压、电流、电阻、电感、电容、时间和频率）的仪器性能的方法。

使用评估这些关键特性性能的精确设备，电气校准可以让用户在需要时进行性能评估和校准调整，从而识别或最小化潜在错误。这些精密设备有两大类-校准器/标准和精密数字万用表。

• 校准器——校准器通常能够提供范围广泛的精密输出信号，例如大多数型号的电压设置范围从低至几微伏到最大约一千伏。现代校准器通常为各种电气功能提供输出，包括电压、电阻和电流
• 标准——被认为比校准器更精确，标准的性能至少比校准器好四倍，尽管这通常仅限于一种电气功能，相比之下只有一个或几个输出设置
• 精密数字万用表（DMM）——DMM通过多个值提供各种电气参数的出色测量性能，包括电压、电流和电阻。可以包括频率、电容和其他参数，但在数字万用表上不太常见

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