摘要：近幾年中國打火機(jī)市場發(fā)展突飛猛進(jìn)，不僅在國內(nèi)市場表現(xiàn)活躍，更在世界市場上取得了驕人的成績。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年的打火機(jī)需求量為160億只，而中國打火機(jī)產(chǎn)量就能達(dá)到100億只左右，年銷售額70億元人民幣，約占世界打火機(jī)生產(chǎn)量的70％。如何優(yōu)化打火機(jī)的質(zhì)量，是本文研究的重點(diǎn)。
　　
　　目前中國國內(nèi)大部分打火機(jī)生產(chǎn)都是采用壓電效應(yīng)技術(shù)。壓電效應(yīng)是某些介質(zhì)在力的作用下產(chǎn)生形變時(shí)，在介質(zhì)表面出現(xiàn)異種電荷的現(xiàn)象。這種實(shí)現(xiàn)力──電轉(zhuǎn)換等功能的神奇效應(yīng)已被應(yīng)用到與生產(chǎn)、生活、軍事、科技密切相關(guān)的許多領(lǐng)域，國內(nèi)的打火機(jī)廠商基本都是選用壓電陶瓷作為原材料。
　　
　　在打火機(jī)的生產(chǎn)過程中測量陶瓷元件產(chǎn)生的瞬間電壓是非常重要的工作，在傳統(tǒng)的生產(chǎn)線上，國內(nèi)打火機(jī)廠商缺乏專業(yè)測量儀器，市場上*的打火機(jī)電子測試儀功能單一，不能進(jìn)行擴(kuò)充應(yīng)用，并且操作復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)自動化，再加上昂貴的價(jià)格，導(dǎo)致其無法為打火機(jī)生產(chǎn)廠商提供價(jià)值。
　　
　　如果選用其他儀器進(jìn)行測量，因?yàn)殡妷好}沖持續(xù)時(shí)間甚短，指針慣性較大，導(dǎo)致普通指針式多用電表的指針無法同步體現(xiàn)電壓的變化zui大幅偏轉(zhuǎn)；由于液晶顯示響應(yīng)速度較慢，普通的數(shù)字顯示型多用電表也來不及顯示zui高瞬間電壓，只能顯示電壓降落（較平緩階段）過程中的隨機(jī)電壓讀數(shù)，同樣不能實(shí)際應(yīng)用。因此，只有高性能的數(shù)字示波器才具有對此的測試能力，例如本則案例中在溫州部分生產(chǎn)線開始使用的北京普源精儀科技有限責(zé)任公司（RIGOL）DS1000數(shù)字示波器。
　　
　　RIGOL數(shù)字示波器應(yīng)用測試方案
　　
　　RIGOL推出的DS1000系列高性能數(shù)字示波器帶寬達(dá)到100M，實(shí)時(shí)采樣率400MSa/s，存儲深度1M采樣點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子線路測試、混合信號電路測量等眾多領(lǐng)域。在打火機(jī)瞬時(shí)電壓測試中RIGOLDS1000發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢。用RIGOLDS1000示波器測量打火機(jī)電壓波形和脈沖持續(xù)時(shí)間的過程如下：
　　
　　*步，設(shè)置探頭和CH1通道的衰減系數(shù)為1：1000。
　　
　　第二步，進(jìn)行觸發(fā)設(shè)定。按下觸發(fā)（TRIGGER）控制區(qū)域“MENU”按鈕，顯示觸發(fā)設(shè)置菜單。在此菜單下分別應(yīng)用1～5號菜單操作鍵設(shè)置觸發(fā)類型為“邊沿觸發(fā)”、邊沿類型為“上升沿”，信源選擇為“CH1”、觸發(fā)方式“單次”或“普通”，“觸發(fā)設(shè)置”耦合為“直流”。然后調(diào)整水平時(shí)基和垂直檔位至適合的范圍。接下來旋轉(zhuǎn)觸發(fā)（TRIGGER）控制區(qū)域“LEVEL”旋鈕，調(diào)整適合的觸發(fā)電平。zui后按“RUN/STOP”執(zhí)行按鈕，等待符合觸發(fā)條件的信號出現(xiàn)。　　　　　　
　　如果有某一信號達(dá)到設(shè)定的觸發(fā)電平，即采樣一次，顯示在屏幕上。（利用此功能即可以輕易捕捉到偶然發(fā)生的事件，例如壓電陶瓷受壓放電的波形變化：將觸發(fā)電平設(shè)置到剛剛高于正常波形電平，按“RUN/STOP”按鈕開始等待，則當(dāng)放電波形發(fā)生時(shí)，機(jī)器自動觸發(fā)并把觸發(fā)前后一段時(shí)間的波形記錄下來。）
　　
　　測量過程zui后一步，探頭輸入接線柱上的兩根導(dǎo)線的鱷魚夾需分別接在打火機(jī)壓電元件的兩個電極上。迅速按下黑色塑料壓桿，可以看到原來位于中央高度的水平亮線向上（或向下）跳動并保持。此時(shí)示波器上顯現(xiàn)幅值讀數(shù)為18.6kv，顯示脈沖下降沿時(shí)間8.6μs。調(diào)整光標(biāo)位置，得到脈沖持續(xù)時(shí)間約為10.0μs。
　　
　　RIGOLDS1000示波器的光標(biāo)追蹤測量方式是在被測波形上顯示十字光標(biāo)，通過移動光標(biāo)的水平位置，光標(biāo)自動在波形上定位，并顯示當(dāng)前定位點(diǎn)的水平、垂直坐標(biāo)和兩光標(biāo)間水平、垂直的增量。其中，水平坐標(biāo)以時(shí)間值顯示，垂直坐標(biāo)以電壓值顯示。
　　
　　此外，還可以調(diào)用RIGOLDS1000示波器U盤存儲功能對放電波形進(jìn)行保存。可以通過存儲菜單對示波器內(nèi)部存儲區(qū)和ΜSB存儲設(shè)備上的波形、設(shè)置文件進(jìn)行保存與調(diào)出操作，也可以對ΜSB存儲設(shè)備上的波形文件、設(shè)置文件、位圖文件以及CSV文件進(jìn)行新建和刪除操作，雖然不能刪除儀器內(nèi)部的存儲文件，但可將其覆蓋。　　　　　　　　
　　利用P/F功能實(shí)現(xiàn)自動化
　　
　　在電子發(fā)火的打火機(jī)生產(chǎn)線上，對于其點(diǎn)火裝置的檢驗(yàn)主要有兩個參數(shù)：1、一次性按下按紐后其輸出端輸出*波峰電壓達(dá)到18600V；2、其*波峰的上升時(shí)間約為10.0μs。但是即使是工廠的測量裝置，檢測這兩個參數(shù)也需要很大的人工成本。為了解決這個問題，RIGOL提出了用P/F模塊實(shí)現(xiàn)自動化測量的解決方案。
　　
　　通過采用自制純電阻分壓器和阻容式分壓器進(jìn)行分壓，我們發(fā)現(xiàn)由于其放電電壓是急劇等變得不可忽略，使得在其放電過程中各個電阻上分壓不同；而通常分壓器中的電感和電容上升的，上升時(shí)間在3μs左右，使得純電阻電路中很小的正常情況下忽略不計(jì)的感抗和容抗器件的震蕩和自激發(fā)電場在放電過程中又會通過電路作用于壓電陶瓷，使得壓電陶瓷再放電時(shí)產(chǎn)生巨大的介質(zhì)損耗或者極化，所以時(shí)常使得壓電陶瓷失效。
　　
　　RIGOLzui終提供了以下問題解決方案：
　　
　　1、使用純電阻分壓器，建議分壓倍數(shù)1：1000（沒有高壓電阻使用，100K:100M串連），測量100K電阻上的電壓；
　　
　　2、使用RIGOLDS1000采集一個正常點(diǎn)火器通過分壓器的放電曲線；
　　
　　3、參照這個曲線利用DG系列函數(shù)/任意波形發(fā)生器創(chuàng)建合適的波形輸出給示波器，RIGOLDS1000利用這一輸入創(chuàng)建P/F規(guī)則，設(shè)置合理的觸發(fā)電平，取普通觸發(fā)方式，這樣示波器輸出P的和不能觸發(fā)的點(diǎn)火裝置就是不合格產(chǎn)品。
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)的制定工作建議對點(diǎn)火器進(jìn)行測試，測量出可以點(diǎn)火的臨界曲線，并以此作為檢測標(biāo)準(zhǔn)。
　　
　　下面是采用此方案對一些點(diǎn)火裝置的檢驗(yàn)結(jié)果。雖然自動化測試系統(tǒng)已經(jīng)在部分生產(chǎn)線上開始應(yīng)用，但仍然有不少工廠還處于人工測試階段。這種人工測試方法是用人手指直接感受產(chǎn)品，每測試一個壓電元件工廠工人都要親身感覺一次電壓，如果麻痹感有異于正常電壓，則判斷為漏電產(chǎn)品。顯然，這種方法不僅會給工人身體帶來很大危害，身體長期處于麻痹狀態(tài)更不可能保證產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量。工業(yè)生產(chǎn)線上需要更多RIGOL這樣的安*方案，為勞動者的健康和產(chǎn)品質(zhì)量提供雙重保障。
　　
　　本文小結(jié)
　　
　　在工業(yè)生產(chǎn)中，壓電陶瓷將外力轉(zhuǎn)換成電能的特性還可以應(yīng)用于煤氣灶打火開關(guān)、炮彈觸發(fā)引信、擴(kuò)音器、電唱頭、地震儀等器件，利用壓電效應(yīng)制作的壓電驅(qū)動器更因?yàn)榫哂锌刂频墓δ艹蔀榫軝C(jī)械、微電子和生物工程等領(lǐng)域的重要器件，這些精密器件出廠質(zhì)量的保障都離不開的測量解決方案。作為中國大的基礎(chǔ)測量產(chǎn)品及解決方案供應(yīng)商，RIGOL此次在打火機(jī)生產(chǎn)線上的應(yīng)用是一個具有借鑒價(jià)值的成功案例，為批量測試很多元器件整體模擬輸出信號質(zhì)量提供了高可用測試環(huán)節(jié)的樣例。