抗高过载的测试控制电路复合防护结构的制作方法

本发明属于电路防护技术领域，特别涉及一种抗高过载的测试控制电路复合防护结构。

背景技术：

随着现代科技的迅速发展，测试控制技术在许多工程领域都有着日益广泛的应用，特别是在恶劣环境和复杂条件下的测试控制具有明显的优势。“电子测压弹”、“智能导弹”、“弹载记录仪”、“无人机舵机控制器”等测试控制装置电路处于高速、高冲击载荷的恶劣环境中。因此，测试控制电路必须采用高可靠的设计结构和有效可行的封装技术，才能满足小型化、高可靠性、轻重量的技术要求。由于测试控制电路封装结构直接影响测试电路的性能和使用，所以高质量的电路封装结构是测试控制电路必须解决的关键问题之一。本发明提出的抗高过载综合电路防护结构能够使得测试控制电路应用于恶劣、复杂环境中并提高了测试控制电路的工作可靠性和使用寿命，使科技转化为生产力，在经济建设中发挥更大的作用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种抗高过载的测试控制电路复合防护结构，结构紧凑、合理，具备抗高过载的能力，适应恶劣的环境，不同的能量缓冲结构独立工作，避免连锁破坏，解决了现有技术中存在的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种抗高过载的测试控制电路复合防护结构，包括第一级能量缓冲结构、第二级能量缓冲结构、第三级能量缓冲结构；

所述第一级能量缓冲结构包括壳体，壳体的顶部设有控制主机，壳体的外底部设有尼龙塑料材质的减振底座，减振底座、壳体和控制主机利用紧固螺钉连接为一体，紧固螺钉置于壳体外部；

所述第二级能量缓冲结构包括驱动板，驱动板设于壳体内部，驱动板从下至上依次由底板和顶板组成，底板紧贴壳体内底部，底板和顶板之间为密闭的空气阻尼腔，空气阻尼腔内设有阻尼橡胶板，底板上设有排气孔，排气孔连通空气阻尼腔与壳体外部；

所述第三级能量缓冲结构包括环氧树脂保护层，用于灌封电子元器件、包封测试控制电路基板；测试控制电路基板置于壳体内部，电子元器件安装在测试控制电路基板上，电子元器件通过传输导线与控制主机连接，测试控制电路基板的周边采用多个软质塑料材质的减振支柱支撑，减振支柱的下端放置在顶板上；测试控制电路基板与顶板之间、测试控制电路基板与壳体之间均灌注有聚氨酯发泡层。

进一步的，所述减振支柱为圆柱体，减振支柱的内部设有螺纹孔，螺纹孔内安装有软质塑料材质的减振螺钉，减振螺钉用于连接多个测试控制电路基板，减振螺钉的下端放置在顶板上。

进一步的，所述排气孔靠近空气阻尼腔一端的口径小于另一端的口径，排气孔靠近空气阻尼腔一端的口径为1.2mm。

进一步的，所述阻尼橡胶板内均匀设有多个孔，孔的孔径为8~10mm。

进一步的，所述壳体的侧壁设有用于向壳体灌注聚氨酯发泡层的注料孔，注料孔的直径为6mm。

进一步的，所述壳体的底部与减振底座之间填充有聚氨酯发泡层。

进一步的，所述壳体的底部边缘设有法兰结构，法兰结构上均匀设有多个通孔，减振底座的边缘均匀设有多个通孔，减振底座边缘的通孔与壳体底部边缘的通孔对应，紧固螺钉穿过通孔将减振底座、壳体和控制主机连接为一体。

进一步的，所述减振支柱采用聚四氟乙烯材质，减振螺钉采用尼龙塑料材质；底板和顶板为结构相同的钛合金板，壳体选用2a12-t4合金铝板。

进一步的，所述阻尼橡胶板采用弹性模量为1.04gpa、厚度为3mm的zn-1型橡胶板，驱动板和阻尼橡胶板相互间通过树脂胶粘接。

进一步的，所述紧固螺钉采用不锈钢材质，紧固螺钉的长度和外径比为7:1。

本发明的有益效果是，本发明具有以下优点：

1）结构紧凑、合理；三级能量缓冲结构能够分体组装，在高载荷作用下，各部分能量缓冲结构独立完成各自对应的抗振缓冲功能，减少相互之间的影响，避免造成连锁破坏。

2）重量轻；在高冲击载荷下，以环氧树脂保护层、聚氨酯发泡层、壳体作为受力载体，减小质量、提高可靠性。

3）操作简单；聚氨酯发泡层采用聚氨酯发泡灌封一次完成，材料固化时间短，生产效率高。

4）具有合理的力学结构、良好的防护效果，具备抗高过载的能力，适应恶劣的环境；在相同的环境条件下，测试控制电路的稳定性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的剖面图。

图2是本发明实施例中第一级能量缓冲结构的剖面图。

图3是本发明实施例中第一级能量缓冲结构的俯视图。

图4是本发明实施例中阻尼橡胶板的俯视图。

图5是本发明实施例中驱动板的剖面图。

图6是本发明实施例中第三级能量缓冲结构的示意图。

图中，1.壳体，2.控制主机，3.减振支柱，4.减振螺钉，5.驱动板，51.底板，52.顶板，6.阻尼橡胶板，7.减振底座，8.环氧树脂保护层，9.测试控制电路基板，10.紧固螺钉，11.聚氨酯发泡层，12.孔，13.排气孔，14.电子元器件，15.传输导线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的结构，如图1-6所示，包括第一级能量缓冲结构、第二级能量缓冲结构、第三级能量缓冲结构；

第一级能量缓冲结构包括壳体1，壳体1的顶部设有控制主机2，壳体1的底部下方设有减振底座7，减振底座7、壳体1和控制主机2利用紧固螺钉10连接为一体，紧固螺钉10置于壳体1外部，控制主机2内部安装舵机结构部件；

第二级能量缓冲结构包括驱动板5，驱动板5设于壳体1内部，驱动板5从下至上依次由底板51和顶板52组成，底板51紧贴壳体1底部，底板51和顶板52之间为密闭的空气阻尼腔，空气阻尼腔内设有阻尼橡胶板6，底板51上设有排气孔13，排气孔13连通空气阻尼腔与壳体1外部；

第三级能量缓冲结构包括环氧树脂保护层8，环氧树脂保护层8用于灌封电子元器件14、包封测试控制电路基板9，测试控制电路基板9置于壳体1内部，电子元器件14安装在测试控制电路基板9上，电子元器件14通过传输导线15与控制主机2连接，传输导线15包括控制功能引线、测试功能引线；测试控制电路基板9的周边采用多个聚四氟乙烯材质的减振支柱3支撑，减振支柱3的下端放置在顶板52上；测试控制电路基板9与顶板52之间、测试控制电路基板9与壳体1之间均灌注有聚氨酯发泡层11。

壳体1的底部边缘设有法兰结构，法兰结构上均匀设有多个通孔，减振底座7的边缘均匀设有多个通孔，减振底座7边缘的通孔与壳体1底部边缘的通孔对应，紧固螺钉10穿过通孔将减振底座7、壳体1和控制主机2连接为一体，便于拆装，使得紧固螺钉10置于壳体1外部。

驱动板5、壳体1的横截面均为圆形，驱动板5的外径与壳体1的内径相匹配，阻尼橡胶板6内均匀设有多个孔12，孔12内存储有空气，为橡胶板6提供变形空间，孔12的孔径为8~10mm。排气孔13靠近空气阻尼腔一端的口径小于另一端的口径，排气孔13靠近空气阻尼腔一端的直径为1.2mm；由于排气孔13的孔径小，在瞬间形成气阻阻尼，排气过程也是吸收能量的过程；

测试控制电路基板9是本防护结构中需要防护的主体，置于壳体1的内部中间部位，上下放置，通过三个尼龙塑料材质的减振螺钉4连接成一体，减振支柱3为圆柱体，减振支柱3的内部设有螺纹孔，减振螺钉4安装在螺纹孔内，减振螺钉4的下端自然放置在顶板52上，减振螺钉4具体为尼龙螺钉，减振螺钉4受力变形，由于尼龙材料的性能所致，不会对测试控制电路基板产生应力，避免造成测试控制电路基板9的形变。壳体1的侧壁设有用于向壳体1灌注聚氨酯发泡层11的注料孔，注料孔的直径为6mm，灌注聚氨酯发泡层11对壳体1内的空腔进行填充，将壳体1与测试控制电路基板9连为一体。

本发明实施例的工作原理：

减振底座7、壳体1和紧固螺钉10组合构成第一级能量缓冲结构，减振底座7为尼龙塑料材质，质量轻、回弹性高，有着极强的韧度；如图2-3所示，载荷作用在减振底座7上时，受力面是减振底座7的端面和三个紧固螺钉10的端面，当减振底座7受到冲击载荷时，减振底座7本体发生轴向收缩和径向伸展形变，吸收能量，发生形变的部分延展到周体边沿，使得减振底座7直径变大，厚度变小，利用减振底座7本体的形变方式吸收冲击能量，达到衰减能量的目的；由于减振底座7的形变过程是在壳体1外部发生的，形变大小不影响壳体1内部的结构关系；吸收能量饱和后，紧固螺钉10沿着各自的轴线方向，将所承受的剩余能量载荷全部传递到控制主机2的外壁上，这部分能量不足以影响控制主机2；紧固螺钉10的数量优选三个，由于紧固螺钉10采用不锈钢材质，其的长度和外径比为7:1，紧固螺钉10受力后必然会发生弯曲变形，吸收部分冲击能量，紧固螺钉10弯曲变形量在壳体1外部，自由空间较大，变形量不会大于3mm，所以不会对整体结构造成影响。

空气吸能腔、驱动板5组合构成第二级能量缓冲结构，如图4-5所示，当减振底座7形变后，吸收部分能量，将未吸收的能量传递给壳体1，壳体1选用2a12-t4合金铝，材质轻、强度高，在受到冲击载荷时，将一部分冲击能量通过壳体1传递到控制主机2的外壁上，另一部分冲击能量传递到驱动板5，使得驱动板5的底板51发生位移，由于驱动板5的顶板52紧贴聚氨酯发泡层11和减振支柱3，对顶板52起到支撑作用，不易发生位移；底板51和顶板52之间为空气阻尼腔，阻尼橡胶板6变形，吸收能量，在阻尼橡胶板6变形过程中，变形形体要占有一定的空间，空气阻尼腔为封闭空间，仅在底板51的中心设有排气孔13，空气阻尼腔内的空气受到挤压，产生压力，从排气孔13排出。由于排气孔13的孔径小，在瞬间形成气阻阻尼，排气过程也是吸收能量的过程，排放过程中产生空气阻尼，形成第二级能量缓冲。当形变完成后，将不能吸收的载荷剩余能量传递到聚氨酯发泡层11和减振支柱3。

减振支柱3、环氧树脂保护层8、聚氨酯发泡层11组合构成第三级能量缓冲结构，如图6所示，驱动板5传递的冲击载荷作用使得聚氨酯发泡层11发生变形，变形过程使得聚四氟乙烯材质的减振支柱3发生形变，当聚氨酯发泡层11的泡体受到载荷冲击时，利用聚氨酯发泡层11发泡体封闭多孔的特性，泡体经过弹性变形、屈服变形的过程吸收能量。剩余冲击载荷能量作用在测试控制电路基板9上，由于环氧树脂保护层8具有高硬度、低收缩率、高绝缘性的特点，采用环氧树脂保护层8对测试控制电路基板9进行包封处理、灌封电子元器件14，使得测试控制电路基板9变成高强度的电路模块，在冲击过程中，测试控制电路基板9上的电子元器件14没有移动空间，不会发生位移，避免电子元器件14脱焊，保证电路性能不会发生失效，正常传递电信号，达到本发明的防护目标。

电子元器件14选用质量等级高、可靠性高的smc器件，测试控制电路基板9选用抗冲击能力强的印制电路板，通过smt技术完成电性能的可靠性连接；电子元器件14使用环氧树脂保护层8灌封，待电性能调试正常后，整体装入壳体1内，将聚氨酯发泡层11灌入空腔内发泡；聚氨酯发泡层11采用硬质聚氨酯发泡料，通过化学发泡方式，均匀地填充在壳体1的空腔内，将测试控制电路基板9很好地包裹起来；聚氨酯泡体充满壳体1内的整个空腔部分，传输导线15从上端引出，与控制主机2相连接，控制主机2是提供系统动力的核心，具体为机械电机等传动部件。本发明从测试控制电路的整体结构上提高抗冲击载荷的能力，再用聚氨酯发泡层11进行灌封，减轻重量、结构紧凑，缩小结构体积。

本发明各级减振结构紧凑、设计合理、装配简单、适应于大批量生产。壳体1采用2a12-t4合金铝，减振底座7采用尼龙塑料，阻尼橡胶板6采用弹性模量为1.04gpa、厚度为3mm的zn-1型橡胶板，驱动板5和阻尼橡胶板6相互间使用树脂胶粘接。尼龙塑料材质的减振底座7、聚氨酯发泡层11、环氧树脂保护层8是经过试验验证的，其性能参数不能用其他材料代替。而聚四氟乙烯材质的减振支柱3，尼龙塑料材质的减振螺钉4可用软质塑料替代。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。