专利名称：散热器的振动检测方法及其检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种散热器的振动检测领域，特别是涉及一种计算机冷却散热器的振动和风扇转速监控的检测方法及其检测系统。
背景技术：
现今随着计算机技术的快速发展，CPU(中央处理器)的发热功率不断增长，如此则对CPU散热器的散热能力提出了更高的要求。为了提高CPU散热器的散热效率，现有的散热器的体积不断增大，风扇也不断增大，因此造成散热器在工作时的振动逐渐增大，而风扇质量的好坏、散热稽片的形状的不同、散热器的安装方式等都会对散热器在工作时的振动大小造成影响。振动大的散热器在使用时，会造成电脑机箱的共振，使机箱产生大的振动，从而造成电脑整机噪音大，同时大的振动还会影响电脑其他部件的正常工作；并且大的振动也反映该散热器在风扇质量、散热器安装等方面存在有故障隐患。
目前业界检验散热器振动的方法是，以人工将工作的散热器拿到手中来判断振动的大小，但是由于人手只对100Hz以下的振动比较敏感，对大于100Hz的振动信号很难感受其大小，而散热器高达2000Hz的异常振动量都会造成机箱的共振，因此使用人手来检验散热器振动大小的方法不能科学有效地诊断散热器振动的大小问题，不能达到对散热器真正检测的目的。
为了解决散热器振动检测方法及其检测系统的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的散热器振动检测方法存在的缺陷，本发明人基于丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用性功效的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服上述现有的人手主观判断散热器振动问题的散热器振动检测方法的缺陷，而提供一种全新的散热器振动检测方法及其检测系统，该检测方法及检测系统采集散热器工作时的振动信号，进行自动的频谱分析和判断，从而非常科学有效地进行了散热器振动的大小的判断。
本发明的目的及解决其主要技术问题是通过提供以下技术方案来实现的。
本发明提供的散热器的振动检测方法包括如下步骤第一步骤把被测的散热器固定在测试工装上，并给散热器风扇供电，测得风扇转速信号；第二步骤把测得的风扇转速信号传送到具有标准振动分析软件模块的控制电脑；第三步骤采集散热器振动信号；第四步骤通过信号放大器对采集的散热器振动信号进行放大；第五步骤对放大的振动信号进行处理；第六步骤根据测试软件提供的可选择项进行振动测试内容以及风扇转速范围的设置；第七步骤所述控制电脑把第五步骤输入的振动信号进行FFT实时显示，并且显示第六步骤的测试判断内容，然后把测得的风扇转速、振动信号与第六步骤设置项进行比较判断；第八步骤根据第七步骤的比较判断结果最终显示该散热器振动大小是否符合要求。
在上述检测方法中，所述被测的散热器通过安装支架和扣具固定在测试工装的具有X、Y、Z三个方向上的1个、2个或3个加速传感器的测试平台上；所述散热器风扇从转速记录仪引出的三PIN接头供电，并从该转速记录仪测得其转速信号；所述散热振动信号由所述三个方向上的1个、2个或3个加速传感器采集。
在上述检测方法中，所述供电由12V的稳压电源供给；所述电脑为PC机；所述转速记录仪为标准模块的转速记录仪；所述振动信号采集器为标准模块振动信号采集器。
在上述检测方法中，所述风扇转速的比较判断具体进行如下将风扇转速除以60，得到振动基频K，输入基频K以及其倍频2K、3K和4K的振动限值，然后判断这四个频率处的振动是否超限值；所述散热器振动信号的比较判断是指先选择X、Y、Z某一个独立方向上或选择某两个方向或三个方向上的振动限值，然后与测量所得的某个或某两个或三个方向上的振动值La进行比较判断，为便于读数和判断，使La＝10Lg∑10Lai/10式中La是振动最终的显式值，单位是dB
Lai是振动测试中频谱上的每个频率的振动值，单位是dBLai＝20LogLfLaj式中Laj是振动测试中频谱上每个频率的振动的平均有效值，单位是m/s2Lf是参考值为1um/s2两个方向和三个方向的振动总值的计算公式如下La＝10Lg1/2(10La1/10+10La2/10)和La＝10Lg1/2(10La1/10+10La2/10+10La3/10)。
本发明提供的散热器的振动检测系统包括测试工装、电源、转速记录仪、具有信号放大器和信号分析器的振动信号采集器和具有标准振动分析软件模块的电脑，其中测试工装为一测试平台，在其上面设有用螺钉固定的安装支架，该安装支架上设有扣具，在测试平台的下面设有一软质垫，在测试平台上设有X、Y、Z三个方向上的1个、2个或3个加速度传感器；电源与被测散热器风扇电连接；转速记录仪一端与散热器风扇相连，另一端与所述电脑电连接；振动信号采集器的输入端分别与所述1个、2个或3个加速度传感器电连接，其输出端与所述电脑电连接。
在上述检测系统中，所述测试平台的材料为铝镁合金，其上面具有一与CPU大小相同的凸台，且凸台表面至测试平台上面的距离与实际使用中CPU表面到主板安装表面的距离相等，测试平台的厚度为10-15mm，并设有减轻重量保证刚性的常规掏空部分；所述软质垫是一个大约25mm厚的软质海绵垫，并粘贴在测试平台的下面。
在上述检测系统中，所述电源为12V的稳压电源；所述电脑为PC机；所述转速记录仪为标准模块的转速记录仪；所述振动信号采集器为标准模块振动信号采集器。
本发明与现有检测方法相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明散热器振动检测方法及其检测系统，至少具有以下的优点1.可以简便、全面、有效地进行散热器振动和转速的检测，从而可保证散热器在振动特性方面的可控制，保证了散热器的良好品质。
2.兼顾考虑散热器在所安装的机箱工作时不会引起机箱共振。
3.可以通过振动的频谱信号进行散热器振动异常的故障诊断。
4.由于该检测系统简捷、高效的操作方式，使该系统即可在实验室进行振动测试分析，也适合于流水线的生产检验。
综上所述，本发明特殊结构的散热器振动检测方法及其检测系统，具有上述诸多的优点及实用价值，且在同类产品中均未见有类似的结构设计公开发表或使用，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1是本发明的检测方法框图。
图2是本发明测试工装的结构示意图。
图3是本发明检测系统的结构示意图。
图4是本发明的软件框图。
图中1-软质垫2-加速度传感器3-测试平台4-螺钉 5-安装支架6-扣具7-散热器8-风扇具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的散热器的振动检测方法及其检测系统的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1、图2、图3、图4所示，本发明散热器的振动检测方法，其包括以下步骤第一步骤把被测的散热器通过安装支架5、扣具6固定在测试工装上，用从转速记录仪引出的三PIN接头给散热器风扇供电；第二步骤把从转速记录仪测得的风扇转速信号传到具有标准振动分析软件模块的PC控制电脑；第三步骤用三个加速传感器采集散热器振动信号；第四步骤用信号放大器把采集到的散热器振动信号进行放大；第五步骤对放大的振动信号进行处理；第六步骤根据测试软件提供的可选择项进行振动测试内容以及风扇转速范围的设置；第七步骤所述控制电脑把第五步骤输入的振动信号进行FFT实时显示，并且显示第六步骤的测试判断内容，然后把测得的风扇转速、振动信号与第六步骤设置项进行比较判断；第八步骤根据第七步骤的比较判断结果最终显示该散热器振动大小是否符合要求。
请参阅图2、图3和图4所示，本发明散热器的振动检测系统，其包括图2所示的测试工装、图3中的12V稳压电源、转速记录仪、三个加速传感器、其包含有信号放大器和信号分析器的标准模块振动信号采集器、以及集成有图4所示的振动测试判断软件模块和标准振动分析软件模块的PC机。
请参阅图2所示，它是放置有被测散热器和风扇8的测试工装，该测试工装实现被测散热器以及三个加速传感器的有效安装和加速传感器振动信号的有效采集。安装支架5、螺钉4、扣具6都是与散热器配套的标准件。测试平台3使用铝镁合金制成，保证测试平台重量轻、刚性好的要求。该测试平台3上突起一与CPU大小相同的凸台，并且凸台表面至测试平台3的距离与实际使用中CPU表面到主板安装表面的距离相同，从而保证散热器与实际使用时安装状态一致。另一方面，考虑到测试的效率和测试的有效性，若每次将加速度传感器安装到散热器上来测试，一方面安装比较困难，因大多散热器是铝制品，传感器只可以用胶或蜜蜡粘贴，而在测试三个方向的振动时，要安装三个传感器就更费时间了，同时每次传感器安装得不一样，对测试结果影响很大。为了解决此问题，本发明特将加速度传感器很牢固地安装到测试平台3上，每次测试散热器振动时，只是将不同散热器通过标准的安装支架5、螺钉4、扣具6安装到测试平台上即可。振动采样完后，把散热器拆下，而不用每次装拆传感器，保证每次测试结果的一致性。测试平台3特别选用铝镁合金材料，该材料非常轻、刚性好，同时将该测试平台3厚度作到10-15mm，例如选12mm，长宽尺寸在满足安装传感器的前提下尽可能小，在不影响测试平台3整体刚度的前提下，为减轻测试平台3的重量，可在测试平台3下作一些掏空处理，减轻测试平台3的重量，从而保证测试平台3质量轻不会过多地吸收振动能量，保证测试结果的有效性。同时测试平台3刚性好，在散热器测试过程中测试平台3不会发生共振现象，保证了将加速度传感器固定在测试平台3不同位置上测试的有效性、一致性。同时如图1所示，我们可以将一个、两个或三个加速度传感器很牢固的固定在测试平台3的X、Y、Z不同方向上，在本实施例中安装三个加速传感器。在测试中，为了避免外界振动对测试的影响，也避免散热器的振动传递到其他物体上引起其他物体的振动响应，在测试平台3下面粘贴一个大约25mm厚的一块密度较大、材质较软的海绵垫1，从而起到测试组件与外界的振动隔绝，消除外界振动向测试组件的传递，以及测试组件引起其他物体的振动响应。
有了图2测试工装后，下面介绍本发明的检测系统。
请参阅图3所示，稳压电源通过两根电源线直接给散热器风扇供电，我们可以对散热器在不同工作电压下的振动特性进行测量。散热器风扇的电源插头PIN，除了两PIN是电源线，另一根是风扇转速的反馈线，通过插头将转速反馈线接到一专用的风扇转速记录仪，转速记录仪再将转速信息传递到作为所述控制电脑的PC机。
振动信号采集器将三个加速度传感器的信号接受转换后也传递到作为所述控制电脑的PC机上，振动信号传到PC机后，通过标准振动分析软件模块进行FFT的实时振动频谱分析，为了便于读数和判断，我们对振动测试输出信号做如下具体处理La＝10Lg∑10Lai/10式中La是振动最终的显示值，单位是dBLai是振动测试中频谱上的每个频率的振动值，单位是dBLai＝20LogLfLaj式中Laj是振动测试中频谱上每个频率振动的平均有效值，单位是m/s2Lf是参考值为1um/s2对采集的振动信号作了如上处理后，振动值的单位就变为dB，通过专门为此检测系统设计的自动分析软件进行判断散热器振动以及风扇转速是否符合要求。软件的设计框图如图4所示。
针对软件的设计框图具体说明如下软件的分析判断考虑三个大的方面，等所有的判断有一项超标时，显示屏幕亮红色警示，并记录所有超标的内容，等每一项判断都满足时，系统的显示屏上才显示PASS表示通过，在进行判断分析三方面的诸多选项中，针对不同的散热器和测试情况可以选择其中的几项或全选。
软件分析判断的三个方面分别是一、跟风扇转速相关的振动和转速判断，由于风扇转速是否稳定会影响到散热器的散热性能、噪音、振动等特性，因此要首先输入该散热器的额定转速，风扇转速控制在额定转速的+-10％之内。然后对风扇转速的测量值与设定进行比较；因为如果散热器出现振动异常，大多数原因是风扇引起的，并且在风扇转速(RPM)除以60得到风扇振动的基频K，风扇异常时可能在基频K以及倍频2K、3K、4K处会产生振动峰值，因此我们可以在风扇的基频K以及各个倍频处选择振动限值，对各个频率处的振动值独立进行判断；二、进行散热器振动总值的判断，可以选择某一个独立方向上的振动进行判断，比如设定X、Y、Z方向中某个方向上的振动限值，然后进行判断；也可以选择某两个方向或三个方向上的振动总值进行判断，两个方向和三个方向上振动总值的计算公式为La＝10Lg1/2(10La1/10+10La2/10)和La＝10Lg1/2(10La1/10+10La2/10+10La3/10)；三、考虑避免散热器振动引起电脑机箱的共振，引起机箱共振需两方面条件，一是散热器振动频率与机箱的固有频率相同，二是散热器在机箱固有频率上的振动幅值要达到一定大小，因此可根据所用机箱的一些特性，设定散热器在机箱固有频率上的限值进行判断。
请参阅图4所示，该软件在使用时，首先进行振动测试内容的填写，输入散热器风扇的风扇转速、以及选择进行振动检测的选项。将被测的散热器安装到图2所示的工装上后，给散热器风扇通电(12V)，触发三个加速传感器采集振动信号，信号按照图3所示进行信号放大、信号处理后输入到控制电脑中，控制电脑将振动信号进行FFT的实时频谱显示，将实时的频谱信号与事先设置的风扇转速、振动测试内容进行比较判断，等所有测试内容都通过时，系统显示PASS，表示该散热器振动测试符合要求。若测试内容中有一项超标时，系统显示FAIL，表示该散热器振动测试超标。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种散热器的振动检测方法，其特征在于其包括以下步骤第一步骤把被测的散热器固定在测试工装上，并给散热器风扇供电，测得风扇转速信号；第二步骤把测得的风扇转速信号传送到具有标准振动分析软件模块的控制电脑；第三步骤采集散热器振动信号；第四步骤通过信号放大器对采集的散热器振动信号进行放大；第五步骤对放大的振动信号进行处理；第六步骤根据测试软件提供的可选择项进行振动测试内容以及风扇转速范围的设置；第七步骤所述控制电脑把第五步骤输入的振动信号进行FFT实时显示，并且显示第六步骤的测试判断内容，然后把测得的风扇转速、振动信号与第六步骤设置项进行比较判断；第八步骤根据第七步骤的比较判断结果最终显示该散热器振动大小是否符合要求。
2.根据权利要求1所述的散热器的振动检测方法，其特征在于所述被测的散热器通过安装支架和扣具固定在测试工装的具有X、Y、Z三个方向上的1个、2个或3个加速传感器的测试平台上；所述散热器风扇从转速记录仪引出的三PIN接头供电，并从该转速记录仪测得其转速信号；所述散热振动信号由所述三个方向上的1个、2个或3个加速传感器采集。
3.根据权利要求2所述的散热器的振动检测方法，其特征在于所述供电由12V的稳压电源供给；所述电脑为PC机；所述转速记录仪为标准模块的转速记录仪；所述振动信号采集器为标准模块振动信号采集器。
4.根据权利要求1、2或3所述的散热器的振动检测方法，其特征在于所述风扇转速的比较判断具体进行如下将风扇转速除以60，得到振动基频K，输入基频K以及其倍频2K、3K和4K的振动限值，然后判断这四个频率处的振动是否超限值；所述散热器振动信号的比较判断是指先选择X、Y、Z某一个独立方向上或选择某两个方向或三个方向上的振动限值，然后与测量所得的某个或某两个或三个方向上的振动值La进行比较判断，为便于读数和判断，使La＝10Lg∑10Lai/10式中La是振动最终的显式值，单位是dBLai是振动测试中频谱上的每个频率的振动值，单位是dBLai＝20LogLfLaj式中Laj是振动测试中频谱上每个频率的振动的平均有效值，单位是m/s2Lf是参考值为1um/s2两个方向和三个方向的振动总值的计算公式如下La＝10Lg1/2(10La1/10+10La2/10)和La＝10Lg1/2(10La1/10+10La2/10+10La3/10)。
5.一种散热器的振动检测系统，其特征在于包括测试工装、电源、转速记录仪、具有信号放大器和信号分析器的振动信号采集器和具有标准振动分析软件模块的电脑，其中测试工装为一测试平台(3)，在其上面设有用螺钉(4)固定的安装支架(5)，该安装支架(5)上设有扣具(6)，在测试平台(3)的下面设有一软质垫(1)，在测试平台(3)上设有X、Y、Z三个方向上的1个、2个或3个加速度传感器(2)；电源与被测散热器风扇电连接；转速记录仪一端与散热器风扇相连，另一端与所述电脑电连接；振动信号采集器的输入端分别与所述1个、2个或3个加速度传感器(2)电连接，其输出端与所述电脑电连接。
6.根据权利要求5所述的散热器的振动检测系统，其特征在于所述测试平台(3)的材料为铝镁合金，其上面具有一与CPU大小相同的凸台，且凸台表面至测试平台(3)上面的距离与实际使用中CPU表面到主板安装表面的距离相等，测试平台(3)的厚度为10-15mm，并设有减轻重量保证刚性的常规掏空部分；所述软质垫(1)是一个大约25mm厚的软质海绵垫，并粘贴在测试平台(3)的下面。
7.根据权利要求5或6所述的散热器的振动检测系统，其特征在于所述电源为12V的稳压电源；所述电脑为PC机；所述转速记录仪为标准模块的转速记录仪；所述振动信号采集器为标准模块振动信号采集器。
全文摘要
本发明是关于一种散热器振动的检测方法及其检测系统，其中检测方法是将散热器固定到测试工装后，给散热器风扇通电；转速记录仪把散热器风扇的转速传递到控制电脑，由控制电脑判断散热器风扇转速是否在允许范围内；固定在测试工装上的加速度传感器先将散热器的振动信号传到信号放大器，经信号放大后再对信号进行分析；将分析后的信号传递到控制电脑，控制电脑显示实时的FFT振动频谱信号；控制电脑将振动信号与设置的振动限值进行比较，最终判断该散热器振动和风扇转速是否符合要求。从而有效地控制了散热器的振动和风扇转速是否符合要求，保证散热器的散热能力和低噪音的最佳设计。
文档编号G01M7/00GK1479087SQ0212922
公开日2004年3月3日 申请日期2002年8月28日 优先权日2002年8月28日
发明者周晋鹏 申请人:联想(北京)有限公司