CN107132428A - 噪声测试***与方法 - Google Patents

Abstract

一种噪声测试***，包括测试箱，所述测试箱含有吸波材料，所述测试箱内固定有机械手臂及测试夹具，所述机械手臂末端固定设置有测试模块，所述测试模块包括可自动更换的探棒/探针，所述测试夹具用于固定待测设备。本发明的探棒/探针设置在测试箱内，可隔绝外界环境对测试造成的噪声和辐射干扰。

Description

噪声测试***与方法

技术领域

本发明涉及一种噪声测试***，特别涉及一种采用探针探棒测试噪声的噪声测试***。

背景技术

一般电磁干扰（Electro-Magnetic Interference, EMI）工程师在除错时通常要花费大量时间，利用近场测试工具找出噪声源，工程师首先得手拿近场探棒(测量H:磁场)慢慢的在待测物做扫描的动作，找出幅射较大的区域，然后再进一步使用近场探针(测量E:电场)去测量电路板上该区域的每个信号，去找出噪声源所在线路，在测试的过程中，可能会受到外界环境的噪声和辐射干扰。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种噪声测试***，以解决上述问题。

一种噪声测试***，包括测试箱，所述测试箱含有吸波材料，所述测试箱内固定有机械手臂及测试夹具，所述机械手臂末端固定设置有测试模块，所述测试模块包括可自动更换的探棒/探针，所述测试夹具用于固定待测设备。

本发明的探棒/探针设置在测试箱内，可隔绝外界环境对测试造成的噪声和辐射干扰。

附图说明

图1是本发明一较佳实施方式的噪声测试***示意图。

图2是本发明一较佳实施方式的测试箱的内部结构图。

图3是图2中测试箱体的旋转门的结构。

图4是图2中机械臂的结构图。

图5是图2中的测试模块的立体图。

图6是图2中的测试夹具的立体图。

图7为本发明一较佳实施方式的测试控制装置的模块图。

图8为本发明一较佳实施方式的测试控制***的方法流程图。

图9为本发明一较佳实施方式的数据导入流程图。

图10为本发明一较佳实施方式的校正流程图。

图11为本发明一较佳实施方式的3D扫描流程图。

图12为本发明一较佳实施方式的机械手臂扫描流程图。

图13为本发明一较佳实施方式的电磁仿真流程图。

主要元件符号说明

噪声测试***	1000
		测试箱	1
测试控制装置	2
		信号分析仪器	3
箱体	10
		旋转门	12
旋转门本体	120
		支撑轴承	122
支撑轴	124
		旋转门驱动装置	126
机械手臂	14
		X轴机械臂	140
Y轴机械臂	142
		Z轴机械臂	144
机械臂传动装置	146
		测试模块	16
探测模块	160
		第一驱动模块	161
第二驱动模块	162
		连接杆	167
固定座	163
		通孔	164
探棒/探针	165
		连接器	166
拍摄装置	17
		测试夹具	18
固定部	180
		翻转驱动部	182
连接部	184
		待测装置	110
测试控制***	20
		重置校正模块	202
数据导入模块	204
		3D扫描模块	206
机械手臂探测模块	208
		电磁仿真模块	210
存储器	22
		处理器	24
显示器	26

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种噪声测试***1000，所述测试***1000可控制探棒探针自动进行测试，并根据探针探棒测试扫描数据进行电磁仿真以确定真正的噪声原因并提供可能的优化方案。

所述噪声测试***1000包括测试箱1与测试控制装置2。所述测试箱1用于采用探棒探针对待测装置（Equipment Under Test， EUT)进行扫描测试获取噪声扫描数据。所述测试控制装置2用于控制所述测试箱1进行测试并根据所述测试箱1的噪声扫描数据进行分析处理以确定噪声原因并获取可能的解决方案。在其他实施方式中，所述噪声测试***1000还可包括一信号分析仪器3（例如一示波器）3，所述信号分析仪器3用于与所述测试箱1及所述测试控制装置2相连，用于接收来自所述测试箱1所探测得到的信号并通过所述示波器2输出，所述测试控制装置2可获取所述示波器2输出的波形进行进一步的分析处理。

参阅图2所示，为本发明较佳实施方式的一种测试箱1的内部结构图。所述测试箱包括箱体10、旋转门12、机械手臂14、测试模块16、拍摄装置17及测试夹具18。所述箱体10大致为方形结构，所述箱体的材质含有吸波材料，从而可隔绝外界对箱体内的辐射干扰。所述旋转门12可旋转地设置在所述箱体10的一侧，并可相对所述箱体10在一开启位置和一关闭位置之间旋转，以开启或关闭所述箱体10。所述旋转门12可采用与所述箱体相同或类似的材料制成，当所述旋转门12处于关闭位置时，可隔绝外界的噪声干扰，亦即可避免外界环境对待测装置EUT110的测试造成干扰。所述拍摄装置17用于对所述待测装置110进行3D扫描。所述拍摄装置17可包括一个或多个摄像头，为便于描述，在如下实施例中，所述拍摄装置17包括一个摄像头。

进一步结合图3所示，所述箱体10的一侧设置有支撑轴124，支撑轴承122及旋转门驱动装置126，所述旋转门本体120转动地固定在所述支撑轴124上。所述旋转门驱动装置126可驱动所述支撑轴124旋转从而带动固定在所述支撑轴124上的旋转门本体120相对所述箱体10转动。在本实施例中，所述旋转门驱动装置126可为一气缸，在其他实施方式中，所述旋转门驱动装置126还可以是其他任何适宜的驱动装置，例如电机等。

进一步结合图4所示，所述机械手臂14包括X轴手臂140，Y轴手臂142及Z轴手臂144。所述X轴手臂140、Y轴手臂142及Z轴手臂144可分别沿X轴、Y轴、Z轴运动，从而带动固定在所述机械手臂14上的测试模块16进行上下左右全方位移动以进行测试。每一机械手臂140、142、144均与一机械臂传动装置146相连接，所述机械臂传动装置146在机械手臂驱动装置（图未示）的驱动下带动所述机械手臂14做相应的运动。

请参阅图5所示，所述测试模块16包括探测模块160、连接杆167、第一驱动模块161及第二驱动模块162。所述探测模块160包括固定座163及探针/探棒165。所述固定座163设置有多个通孔164，每一通孔164用于容纳一探针/探棒于其内。所述连接杆167用于连接所述固定座163与所述第一驱动模块161，所述探针/探棒165上连接所述连接杆167的一端设置有连接器166，所述连接器166用于与所述连接杆167相连接，在所述第一驱动模块的驱动下，所述探针/探棒165可伸出所述固定座163以进行测试。

所述第二驱动装置162用于驱动所述固定座旋转，从而可使得容纳在不同通孔164中的不同探针/探棒与所述探棒连接杆167连接，从而实现自动更换探针/探棒的目的。所述第一驱动模块161及所述第二驱动模块162可以为气缸、马达等具有驱动功能的设备。在本实施方式中，第一驱动模块161为一笔型气缸，所述第二驱动模块162。

请参阅图6所示，为本发明一较佳实施方式之测试夹具18的结构图。所述测试夹具18用于固定待测装置110于所述探针/探棒165下方，以便所述探针/探棒165进行测试扫描。所述测试夹具18包括对称设置的两固定部180，翻转驱动部182及两连接部184。所述固定部180固定于所述箱体10内部，所述两连接部184分别将所述待测装置110相对的两端连接至对应的固定部180。所述翻转驱动部180可驱动所述连接部184沿着图中所示箭头方向翻转从而带动所述待测装置110随之翻转。所述待测装置110可在0至180度之间以任意角度翻转，从而使得所述测试模块16能对所述待测装置110的背面及多个不同角度进行测试。

请参阅图7所示，为本发明较佳实施方式的一种测试控制装置2的模块图。在该实施例中，所述测试控制装置2可包括，但不限于，存储器22、处理器22及显示器26。存储器22可为所述测试控制装置2的内部存储单元，例如，硬盘或内存，也可为插接式存储装置，例如：插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）。所述存储器22也可既包括内部存储单元也包括插接式存储装置。所述处理器24可为一中央处理器（Central Processing Unit, CPU），微处理器或其他数据处理芯片。

测试控制***20安装并运行于所述测试控制装置2中。在本实施例中，所述的测试控制***20包括，但不仅限于，重置校正模块202、数据导入模块204，3D扫描模块206、机械手臂探测模块208、电磁仿真模块210。本发明所称的功能模块是指一种能够被测试控制装置2的处理器24所执行并且能够完成固定功能的一系列程序指令段，其存储于所述测试控制装置2的存储器22中。

所述重置校正模块202用于控制所述拍摄装置17的摄像头角度及所述机械手臂14在进行测量前进行定位校正，以使得所述拍摄装置17扫描所得到的图片更精准，所述机械手臂14能更准确无误地移动到目的位置。

所述数据导入模块204用于导入参考数据，所述参考数据包括，但不限于，噪声频率、待测装置的3D图、电路图、电路板文件等数据文件。

所述3D扫描模块206用于控制所述拍摄装置17对待测装置110进行3D扫描以获取所述待测装置的三维坐标网格图。

所述机械手臂探测模块208用于控制所述机械手臂14进行移动以使得固定在所述机械手臂14上的测试模块16上的探棒/探针165对所述待测装置110进行探测扫描以得到所述待测装置110不同部位的噪声数据。

所述电磁仿真模块210用于根据导入的数据及扫描得到的噪声数据进行电磁仿真，以判断噪声来源及原因，并提供可能的优化方案。

请参阅图8所示，为本发明较佳实施方式的一种测试控制方法400的流程图。该测试控制方法可被图7中的测试控制装置2所执行。流程起始于步骤402，根据不同需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。

步骤402，所述数据导入模块204基于用户的选择导入参考数据，所述参考数据包括，但不限于，噪声频率、待测装置的3D图、电路图、电路板文件等数据文件。可以理解的是，所述参考数据也可以是预先存储在所述测试控制装置2的存储器22中，此时，该数据导入步骤可省略。

步骤404，所述重置校正模块202控制所述拍摄装置17及所述机械手臂进行校正，校正的详细流程图参图10所示。可以理解，所述步骤402与所述步骤404可调换顺序。

步骤406，所述3D扫描模块206控制所述拍摄装置17对所述待测装置110进行3D扫描，并将扫描所得的三维坐标网格图结合参考数据做定位。具体地，所扫描得到的3D坐标网格图与所述参考数据中的电路图或电路板图进行对齐匹配，从而得到电路图或电路板图中的元器件或线路的三维坐标位置数据。具体地，可参考图11所示。

步骤408，所述机械手臂探测模块208控制所述机械手臂14对所述待测装置110进行近场探测扫描以获得所述待测装置110的噪声扫描数据。具体的可参考图12所示。

步骤410，所述机械手臂探测模块208从所述测试箱1读取所扫描得到的噪声数据，并根据所述噪声数据确定所述待测装置110上噪声较强的区域。在其他实施方式中，所述噪声数据还可输出至所述信号分析仪器3，以更直观地显示所扫描得到的噪声数据。

步骤412，所述机械手臂探测模块208还用于根据该区域的电路图等参考数据确定该噪声较强区域内可能有问题的线路和探测点。

步骤414，所述机械手臂探测模块208再根据所确定的可能有问题的线路和探测点控制探针对该可能有问题的线路和探测点进行进一步的扫描测量得到辐射数据。类似于所述噪声数据，所述辐射数据亦可输出至所述信号分析仪器3以更直观地显示所得到的辐射数据。

步骤416，所述机械手臂探测模块208根据该辐射数据确定辐射源线路。

步骤418，所述电磁仿真模块210根据所述近场扫描所得的噪声数据，锁定噪声源区域进行电磁仿真，以辅助确定噪声源区域。

步骤420，所述电磁仿真模块210基于用户操作或预定规则设置电磁仿真参数。所述电磁仿真参数可包括，但不限于，PCB迭构、物理参数、元器件特性、材料属性，输入电压源、电流源等参数。

步骤422，所述电磁仿真模块210根据设置的电磁仿真参数、步骤418仿真的结果及辐射源线路进行进一步的PCB电路及***仿真。

步骤424，所述电磁仿真模块210根据仿真数据及信号完整性，找出可能的耦合路径。

步骤426，所述机械手臂探测模块208控制所述机械手臂14持探针对所确定的耦合路径进行量测得到进一步的辐射数据。

步骤428，所述电磁仿真模块210确定真正的噪声来源及原因。

步骤430，所述电磁仿真模块210生成参考解并优化电路。具体地，所述电磁仿真模块210可变更电路设置及相关参数，并进行仿真确定可能的噪声数据，确定较小噪声对应的电路即为参考解，根据需求在参考解中选择其中一个来优化电路。

请参阅图9所示，为本发明较佳实施方式的一种数据导入方法500的流程图。该数据导入方法可被图7中的测试控制装置2所执行并可应用于图8所示的流程中需要数据导入的步骤。流程起始于步骤502，根据不同需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。

步骤502，所述数据导入模块204根据用户选择或输入确定数据导入路径。所述数据路径可以是所述测试控制装置2的本地存储路径，还可以是网络存储路径，例如FTP或互联网的云存储路径等。

步骤504，所述数据导入模块504确定待导入的数据的类型，具体地，可根据数据文件的后缀名进行判断。

步骤506，所述数据导入模块506判断待导入的数据是否符合读取规则。所述读取规则为预定的规则，例如，可为文件大小、文件类型、文件命名等文件属性值。

步骤508，所述数据导入模块508根据导入的数据生成对应的图，并通过所述测试控制装置2的显示器26显示出来。在一些实施例中，当显示的图不是所需要的图时，可重复步骤502至步骤506重新导入。

步骤510，所述数据导入模块508提示导入完成。具体地，可通过弹出文字信息或指示灯或扬声器等方式输出该提示信息。

步骤512，若欲导入的文件不符合所述读取规则，所述数据导入模块204提示导入错误。所述提示信息可采用类似提示导入完成的方式。

请参阅图10所示，为本发明较佳实施方式的一种重置校正方法600的流程图。该重置校正方法600可被图7中的测试控制装置2所执行并可应用于图8所示的流程中需要重置校正的步骤。流程起始于步骤602，根据不同需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。

步骤602，所述重置校正模块202控制所述拍摄装置17调节摄像头角度，在其他实施例中，所述摄像头角度可根据用户自定义的角度值进行调整。在其他实施例中，所述重置校正模块202还可以根据用户操作设置摄像头的拍摄参数，例如，亮度、延迟、模式、快门速度等。

步骤604，所述重置校正模块204控制所述摄像头中心点对准指定的中心点。在一些实施例中，所述指定的中心点可为待测装置的几何中心点。

步骤606，所述重置校正模块204将所述摄像头所拍摄的图片与预设的图片进行比对。所述预设的图片可以是预先存储在所述测试控制装置2的存储器22中的，也可以是通过所述数据导入模块204导入的。

步骤608，所述重置校正模块202判断所述拍摄装置17所拍摄的图片与所述预设的图片的重合率是否超过了预定比率，例如75%。所述预定的比率可根据用户需求设定为任意适宜的值，例如80%，82%，78%等。若所述重合率超过了预定比率，则流程进入步骤610，否则，流程返回步骤602。

步骤610，所述重置校正模块202判断所述摄像头校正完成，并发出提示信息以提示用户摄像头校正完成。

步骤612，所述重置校正模块202根据所拍摄的3D图片生成坐标网格图。

步骤614，所述重置校正模块202根据用户操作设置探棒初始位置。所设定的位置可为三维网格图上的三维坐标值。

步骤616，所述重置校正模块202控制所述探棒移动到预定的初始位置。

步骤618，所述重置校正模块202记录并保存所述初始位置坐标值。

步骤620，所述重置校正模块202设置所述探针初始位置，并移动所述探针移动到所述初始位置。

步骤622，所述重置校正模块202保存记录所述初始位置的坐标值。

步骤624，所述重置校正模块202提示所述体携手校正完成。

请参阅图11所示，为本发明较佳实施方式的一种扫描方法700的流程图。该扫描方法700可被图7中的测试控制装置2所执行并可应用于图8所示的流程中需要3D扫描的步骤。流程起始于步骤702，根据不同需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。

步骤702，所述3D扫描模块206根据用户操作设置所述拍摄装置扫描参数。所述扫描参数包括，但不限于，快门速度、亮度、模式等。

步骤704，所述3D扫描模块704根据所设置的扫描参数控制所述拍摄装置17进行3D扫描生成带网格的坐标图。

步骤706，所述3D扫描模块704将所得到的带网格的坐标图进行设置、标注，并与导入的图进行对其。所述导入的图包括所述待测装置110的电路图、电路板图等。在其他实施例中，所述导入的图也可以是预先保存在所述测试控制装置2的存储器中的图。

步骤708，所述3D扫描模块704将所述带网格的坐标图与所述导入的图进行图层重迭，生成复合图。根据所述复合图，可获得所述待测装置110的电路板及其线路在坐标图上的坐标。

请参阅图12所示，为本发明较佳实施方式的一种探棒/探针扫描方法800的流程图。该探棒/探针扫描方法800可被图7中的测试控制装置2所执行并可应用于图8所示的流程中需要探棒/探针扫描的步骤。流程起始于步骤802，根据不同需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。

步骤802，所述机械手臂探测模块208根据用户操作判断是探棒扫描还是探针扫描。如果是探棒扫描，则流程进入步骤804，否则，流程进入步骤810。

步骤804，所述机械手臂探测模块208根据用户操作设置机械手臂的扫描参数。所述扫描参数包括，但不限于，扫描频率、扫描密度及扫描范围。

步骤806，所述机械手臂探测模块208根据所设置的扫描参数进行探测扫描。

步骤808，所述机械手臂探测模块208从所述测试箱1读取探测扫描所得的噪声数据，并根据探测扫描的数据生成场强图，在所述显示器26上显示。

步骤810，所述机械手臂探测模块208根据用户操作设置扫描参数，所设置的探针扫描参数包括，扫描频率、密度及范围。

步骤812，根据所设置的扫描范围选择探测点。

步骤814，所述机械手臂探测模块208对选择的探测点根据设置的探针扫描参数进行扫描以生成辐射数据并记录。

请参阅图13所示，为本发明较佳实施方式的一种电磁仿真方法900的流程图。该电磁仿真方法900可被图7中的测试控制装置2所执行并可应用于图8所示的流程中需要电磁仿真的步骤。流程起始于步骤902，根据不同需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。

步骤902，所述电磁仿真模块210读取所述3D扫描模块206生成的复合图及相关文件，所述相关文件包括但不限于，电路图、电路板文件、扫描得到的噪声数据等。

904，所述电磁仿真模块210根据用户操作设置电磁仿真参数，所述电磁仿真参数包括，但不限于，电路板迭构、物理参数、元器件特性、材料属性、输入电压源、电流源等参数。

步骤906，所述电磁仿真模块210从仿真模型提取关键网络参数，所述关键网络参数包括信号完整度（Signal Integrity, SI）及电源完整度（Power Supply Integrity, PI）。其中PI包括Z参数，即阻抗参数。若为SI参数，则进入步骤910，若为PI参数，则进入步骤914。

步骤910，所述电磁仿真模块210根据设置的电磁仿真参数及扫描得到的噪声数据进行电路仿真，以判断电路设计线路是否合理。

步骤912，所述电磁仿真模块210将仿真分析过程中产生的分析信号转为频域信号。

步骤914，所述电磁仿真模块210根据设置的电磁仿真参数及扫描得到的噪声数据进行同步开关噪声（Simultaneous Switch Noise，SSN)仿真。所述SSN仿真是电源完整性仿真的一种仿真，用于判断电源分配***的设计在时域中是否满足要求。

步骤914，根据仿真结果判断当前电路设计是否符合设计需求，如符合，则流程结束，如不符合，则返回步骤904重新设置仿真参数知道仿真结果显示符合设计需求，从而得到参考解及优化电路设计方案。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种噪声测试***，其特征在于，所述噪声测试***包括测试箱，所述测试箱含有吸波材料，所述测试箱内固定有机械手臂及测试夹具，所述机械手臂末端固定设置有测试模块，所述测试模块包括可自动更换的探棒/探针，所述测试夹具用于固定待测设备。

2.如权利要求1所述的噪声测试***，其特征在于，所述噪声测试装置还包括旋转门，所述旋转门可转动地固定在所述测试箱的箱体上以开启或关闭所述测试箱的箱体。

3.如权利要求2所述的噪声测试***，其特征在于，所述测试箱的箱体一侧设置有旋转轴，所述旋转轴与一旋转门驱动装置连接，并能够在所述旋转门驱动装置的驱动下相对所述测试箱的箱体转动。

4.如权利要求1所述的噪声测试***，其特征在于，所述测试夹具包括一翻转驱动部，所述翻转驱动部能够驱动固定在所述测试夹具上的待测装置在0至180度之间翻转。

5.如权利要求1所述的噪声测试***，其特征在于，所述机械手臂包括能够沿着X轴运动的X轴机械臂、能够沿着Y轴运动的Y轴机械臂及能够沿着Z轴运动的Z轴机械臂。

6.如权利要求1所述的噪声测试***，其特征在于，所述测试模块包括用于固定探棒/探针的固定座，所述固定座包括多个通孔，每一通孔中固定一探棒/探针，所述测试模块还包括用于驱动其中一通孔中的探棒/探针凸伸出对应的通孔以进行探测扫描的第一驱动模块，及用于驱动所述固定座旋转以使得所述第一驱动模块能驱动不同通孔中的探棒/探针的第二驱动模块。

7.如权利要求1至6任一项所述的噪声测试***，其特征在于，所述噪声测试***还包括测试控制装置，所述测试控制装置与所述测试箱连接，用于控制所述测试箱内机械手臂移动以带动探棒/探针进行探测扫描。

8.如权利要求7所述的噪声测试***，其特征在于，所述测试控制装置还包括电磁仿真模块，所述电磁仿真模块用于根据所述探棒/探针探测扫描得到的数据进行电磁仿真以确定噪声来源及原因。

9.如权利要求8所述的噪声测试***，其特征在于，所述电磁仿真模块还可以设置不同的电磁仿真参数以生成参考解及优化电路。

10.如权利要求1所述的噪声测试***，其特征在于，所述噪声测试***还包括信号分析仪器，所述信号分析仪器与所述测试箱连接，用于以图形方式输出所述探棒/探针的测试结果。