电子测量设备的制作方法

本申请涉及电子测量领域，更具体地，涉及一种电子测量设备。

背景技术：

当前市面上的功率分析仪具有测量电流和电压、测量电机转速和扭矩以及计算功率等功能。相应地，通常的功率分析仪会使用电流检测通道、电压检测通道和/或电机通道来分别采集电流、电压和/或电机的信息。

为了满足国际电工委员会(iec)的对安全绝缘等级的要求(例如，cativ600v或catiii1000v)，市面上的功率分析仪通常采用的手段是将不同的通道之间或者通道和仪器外壳之间保持一定的距离和空间。因此，由于预留的距离和空间，这类功率分析仪具有较大的尺寸。换句话说，这类功率分析仪通常是台式设备，而不是便于手持的便携式设备。

技术实现要素：

本申请的一个目的在于提供一种电子测量设备，其可以具有较小的尺寸，但能够满足对仪器对绝缘性能的要求。此外，本申请提供的电子测量设备还具有较好的电磁兼容性。

在一个方面，提供一种电子测量设备，其包括：主印刷电路组件；以及机械并电连接至所述主印刷电路组件的一个或多个通道模块。所述一个或多个通道模块中的至少一个通道模块包括：通道印刷电路板，其电连接至所述主印刷电路组件；第一绝缘壳体，其设置在所述通道印刷电路板上，所述第一绝缘壳体限定腔体，所述腔体覆盖安装在所述通道印刷电路板上的至少一部分电气元件；第一导电屏蔽框架，其设置在所述第一绝缘壳体上并且通过所述第一绝缘壳体与所述通道印刷电路板分离，所述第一导电屏蔽框架覆盖安装在所述通道印刷电路板上的所述至少一部分电气元件；第二绝缘壳体，其设置在所述第一导电屏蔽框架上，所述第二绝缘壳体配置成将所述第一导电屏蔽框架夹在其与所述第一绝缘壳体之间，以延长从所述第一导电屏蔽框架到所述通道印刷电路板的电气路径。

以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而不旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在用作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。

附图说明

通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1示出了根据本申请一个实施例的便携式功率分析仪10的前视图；

图2a示出了根据本申请一个实施例的便携式功率分析仪10的后侧透视图(图中的便携式功率分析仪去除了其后盖)，并示出了功率分析仪10的多个通道模块(100、200、300)；

图2b示出了图2a的便携式功率分析仪10的后侧透视图，其中通道模块(100、200、300)均去除了根据本申请一个实施例的绝缘-屏蔽-绝缘的结构；

图3示出了根据本申请一个实施例的便携式功率分析仪10的俯视图；

图4示出了根据本申请一个实施例的电流检测通道模块100的示意图；

图5示出了根据本申请一个实施例的电流检测通道模块100的爆炸图；

图6示出了根据本申请一个实施例的移除了绝缘-屏蔽-绝缘的壳体结构的电流检测通道模块100的示意图。

图7示出了根据本申请一个实施例的电流检测通道模块100的横截面图，其示出了处于组装状态的电流检测通道模块100的截面结构；

图8示出了根据一个实施例的电流检测通道模块100的另一爆炸图；

图9示出了根据本申请一个实施例的电压检测通道模块200的爆炸图；

图10示出了根据本申请一个实施例的电机通道模块300的爆炸图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考了构成其一部分的附图。在附图中，类似的符号通常表示类似的组成部分，除非上下文另有说明。详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施方式并非旨在限定。在不偏离本申请的主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，并且可以做出其他变化。可以理解，可以对本申请中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合，设计，而所有这些都明确地构成本申请内容的一部分。

根据具体应用的不同，本发明的电子测量设备可以装载各种不同功能的电路和功能模块，以实现不同的电子测量应用和功能。在一些实施例中，本发明的电子测量设备是功率分析仪、电流表、电压表或类似电子测量设备。此外，电子测量设备可以是台式、立式或便携式设备。在下面的实施例中，以便携式功率分析仪为例对本发明的电子测量设备进行说明，但是本领域技术人员可以根据实际应用的不同进行修改和替换，并且不作为对本发明的限制。

图1示出了根据本申请一个实施例的便携式功率分析仪10的前视图。如图1所示，便携式功率分析仪10包括接收用户输入的一个或多个按钮12以及用于显示数据的显示屏14。在某些实施例中，显示屏14可以是触摸屏，其同样能够接收用户的输入指令以对功率分析仪10进行操作。相应地，由于能够通过触摸屏来接收输入指令，因此在一些实施例中按钮12可以被减少或被省略。本领域技术人员可以理解，便携式功率分析仪10可以包括其它常用的输入或者输出装置。

图2a示出了根据本申请一个实施例的便携式功率分析仪10的后侧透视图(图中的便携式功率分析仪去除了其后盖)，并示出了功率分析仪10的多个通道模块(100、200、300)。如图2a所示，便携式功率分析仪10包括主印刷电路组件(pca)16(图中仅示出了主pca16的背面)，以及机械和电连接至主pca16的多个通道模块(100、200、300)。每个通道模块用于接收一定类型的电信号，并将该信号采集并传递至主pca以由其进行后续处理。如图2a所示，通道模块包括电流检测通道模块100、电压检测通道模块200以及电机检测通道模块300。虽然图2a的实施例中示出的便携式功率分析仪10包括四个电流电测通道模块100、四个电压检测通道模块200和一个电机通道模块300，但是本领域技术人员可以理解，其它实施例可以包括其它数量(更多或更少)的不同类型的通道模块，或者不具有某种类型的通道模块(例如，不具有电机通道模块300)。在一些实施例中，通道模块也可以用于输出电信号，或者输入/输出信号。换句话说，本申请对通道模块的类型和数量不做限制。

继续参考图2a，图2a中的九个通道模块被配置成共同地朝向功率分析仪10的一个侧面(竖直放置)。但是在其它实施例，所有九个通道模块可以绕其长轴(即从便携式功率分析仪10的顶部到底部的方向)共同旋转任意的角度定向。例如，在图2a中，九个通道模块可以向进入纸面的方向旋转90度，以使得它们共同地朝向功率分析仪10的前部(水平放置)。此外，各个通道的朝向也可以是不同的，例如电流检测通道模块100朝向功率分析仪10的一个侧面，而电压检测通道模块200和电机通道模块300朝向功率分析仪10的另一侧面。可以理解，本领域技术人员可以根据实际需要选择通道模块的具体位置、朝向，图2a仅示例性地示出了其中的一个实施例。

图2b示出了图2a的便携式功率分析仪10的后侧透视图，其中通道(100、200、300)模块均移除了根据本申请一个实施例的绝缘-屏蔽-绝缘的壳体结构。该绝缘-屏蔽-绝缘结构的细节将在下文详细描述。

图3示出了根据本申请一个实施例的便携式功率分析仪10的俯视图。如图3所示，电流检测通道模块100、电压检测通道模块200以及电机通道模块300包括各自的与外部接线连接的端子以用于接收各种输入。各个端子的具体细节将在下文针对各个模块的详细描述进行讨论。可以理解，端子的类型和数量可以根据实际检测功能的需要进行调整。

图4示出了根据本申请一个实施例的电流检测通道模块100的示意图。如图4所示，电流检测通道模块100包括通道印刷电路板(pcb)101以及安装在通道pcb101上的主pca接口102和实现通道功能的电气元件(未示出)。主pca接口102可以连接至主pca16上的对应的接口，以使得通道pcb101能够与主pca16通信连接。主pca接口可以采用符合各种规格和标准的通信接口或电接口。

继续参考图4，电流检测通道模块100还包括耦接至通道pcb101的一对电流检测端子103以及传感器端子104。电流检测端子103能够接收待测电流，以供电流检测通道模块100中的内部电流传感器(未示出)检测。传感器端子104用于连接外部电流传感器(未示出)，以接收由外部传感器检测的指示待测电流的信号。可以理解，在通过外部电流传感器直接检测电流的情况下，可以通过传感器端子104直接获得检测的电流值。

电流检测通道模块100还包括第一绝缘壳体105和嵌入第一绝缘壳体105的第二绝缘壳体106。在某一实施例中，第一绝缘壳体105可以通过螺钉紧固的方式固定至通道pcb101。在其它实施例中，第一绝缘壳体105可以通过例如焊接或粘合等方式附接至通道pcb101。第一绝缘壳体105朝向通道pcb101的一侧限定腔体(未示出)，该腔体覆盖安装在通道pcb101上的电气元件(未示出)。此外，虽然图4中示出的第一绝缘壳体105覆盖了通道pcb101的绝大部分，但是在其它实施例中，第一绝缘壳体105可以覆盖更少的面积，只要第一绝缘壳体105覆盖了需要绝缘的电气元件即可。

图5示出了根据本申请一个实施例的电流检测通道模块100的爆炸图。如图5所示，电流检测通道模块100还包括第一导电屏蔽框架107和第二导电屏蔽框架108。在某一实施例中，第一导电屏蔽框架107能够被安装在第一绝缘壳体105和第二绝缘壳体106之间，第二导电屏蔽框架108被安装在通道pcb101上，并且处于第一绝缘壳体105的腔体内。在某一实施例中，从周向方向上看，第一绝缘壳体105、第二绝缘壳体106、第一导电屏蔽框架107均具有大致连续的周向表面(除了需要容纳某些延伸到外部的电气元件外，例如电流检测端子103)。下文将结合其他附图描述第一导电屏蔽框架107和第二导电屏蔽框架108的结构和功能。

图6示出了根据本申请一个实施例的移除了绝缘-屏蔽-绝缘的壳体结构的电流检测通道模块100的示意图。如图6所示，虚线框160框出了通道pcb101上的高压区域，而虚线框161框出了通道pcb101上的低压区域。本领域技术人员可以理解，所述的高压区域是通道pcb上主要安装高压电气元件的区域，而低压区域则是通道pcb上主要安装低压电气元件的区域。高压区域和低压区域可以根据实际电路和检测功能的需要进行设计和调整。在某一实施例中，通道pcb101还包括隔离单元162，以用于隔离通道pcb101的高压区域和低压区域。本领域技术人员可以理解，安装在通道pcb101上的隔离单元162由隔离电源供电，在其发挥隔离功能时会向外发射电磁波(交变电场)。如前所述，第一导电屏蔽框架107覆盖在安装了隔离单元162的通道pcb101上，从而能够屏蔽隔离单元162产生的、向外发射的交变电场。在其它实施例中，隔离单元162可以是能够将高压区域和低压区域电气隔离的隔离电路、器件或芯片。

继续参考图6，第二导电屏蔽框架108被安装至通道pcb101的高压区域，并且覆盖安装在通道pcb101上的部分高压电气元件(特别是一些敏感电气元件)上，以防止或减少这些电气元件遭受外部电磁干扰。图7示出了根据本申请一个实施例的电流检测通道模块100的横截面图，其示出了处于组装状态的电流检测通道模块100的截面结构。结合图5和图7可以看到，第一绝缘壳体105、第二绝缘壳体106、第一导电屏蔽框架107和第二导电屏蔽框架108均具有在朝向通道pcb101的方向上敞开的盒状结构，以避免影响电气元件在通道pcb101上的安装。如前所述，第一绝缘壳体105附接至通道pcb101，并且与通道pcb101一起限定腔体111。腔体111内设置有安装在通道pcb101上的电气元件(未示出)。

在某一实施例中，第一绝缘壳体105具有在其外周处的向外反向折叠的侧壁112，折叠的侧壁112形成凹槽113，以用于容纳第二绝缘壳体106和第一导电屏蔽框架107的一部分。如图7所示，第一导电屏蔽框架107附接至第二绝缘壳体105的内表面，并且第一导电屏蔽框架107和第二绝缘壳体106的侧壁部分被共同地容纳在凹槽113中。通过该结构，第一导电屏蔽框架107周边的侧壁能够被基本完全地夹在第一绝缘壳体105和第二绝缘壳体106之间，并且嵌入在凹槽113中。在该实施例中，第一绝缘壳体105的凹槽113和第二绝缘壳体106的侧壁部分通过过盈配合接合在一起。本领域技术人员可以理解，第二绝缘壳体106的侧壁部分的外表面和第一绝缘壳体105的凹槽113之间会存在空气间隙。在其它实施例中，间隙可以通过绝缘材料(例如绝缘胶水)填充。

在某一实施例中，第一导电屏蔽框架107不仅能够防止由通道pcb101上的电气元件产生的内部电磁场辐射到外部，并且第一导电屏蔽框架107还满足一定的安全要求。具体而言，根据iec61010对电气设备的安全性的要求，屏蔽结构应当距离被覆电路一段预定的间隙(例如，根据iec61010对安全区域不同等级的要求，在cativ600v/catiii1000v等级中规定为14.3mm，在catiii600v/catii1000v规定为10.5mm)。相应地，在图7所示的结构中，第一导电屏蔽框架107的末端130到位于腔室外部的通道pcb101的上表面的电气距离实际上由于折叠的侧壁112而被延长。在图7所示实施例的结构中，第一导电屏蔽框架107的末端130到通道pcb101的高压区域的最短电气路径为：从图7所示的截面方向来看，从末端130出发，沿着凹槽113的内表面延伸至侧壁112的末端116，然后再由末端116沿着侧壁112的最外表面延伸至通道pcb101的高压区域的上表面(例如，上表面上最近的导电体)。该最短电气路径被设置为大于或等于例如如上所述的iec61010中针对

cativ600v/catiii1000v规定的安全间隙14.3mm。本领域技术人员可以理解，该安全间隙可以基于不同安全等级的需求而进行调整。

在某一实施例中，电流通道检测模块100还包括熔断器109和夹持熔断器109的夹持件110。由于电流检测通道模块100需要直接检测大电流，因此需要额外地设置熔断器109来进行保护。在具有熔断器109的实施例，从第一导电屏蔽框架107的末端130到熔断器109的最短距离被设置为大于或等于例如如上所述的iec61010中针对cativ600v/catiii1000v规定的安全间隙14.3mm。具体而言，第一导电屏蔽框架107的末端130到熔断器109的最短电气路径为：从末端130出发，沿着凹槽113的内表面延伸至侧壁112的末端116，然后再由末端116直线延伸至熔断器109的离末端116最近的外表面部分。

需要注意的是，图7中示出的第一导电屏蔽框架107的末端130被示出为大致延伸至凹槽113的底面。但是在其它实施例中，末端130可以延伸至相对于凹槽113的底面具有任意距离的任意位置。在其它实施例中，第一导电屏蔽框架107可以像第一绝缘壳体105一样，具有折叠的侧壁，并且此时第一导电屏蔽框架107的末端130延伸至第二绝缘壳体106的外表面。在某些实施例中，第一导电屏蔽框架107的末端130不会延伸出凹槽113。可以理解，不管第一导电屏蔽框架107的末端130处于凹槽113中什么位置，只需要末端130距离通道pcb101或者熔断器109的最短电气距离大于或等于预定的间隙(例如，根据iec61010中针对cativ600v/catiii1000v的14.3mm)即可。

现参考附图4和7，电流检测通道模块100还包括附接至第一绝缘壳体105的锁定件114和能够与锁定件114螺纹接合的螺栓115。当电流检测通道100的主pca接口102连接至主pca16时，可通过螺栓115将锁定件114固定至主pca16，从而将电流检测通道模块100机械固定至主pca16。可以理解，通过这种固定方式，当移除螺栓115时，可以方便地拆除或替换电流检测通道100。本领域技术人员可以采用其它常用的方式将电流检测通道100固定至主pca16，本申请对此不作限制。

图8示出了根据一个实施例的电流检测通道模块100的另一爆炸图。如图8所示，第一绝缘壳体105还包括位于凹槽113的底面中的第一通孔120，而第一导电屏蔽框架107包括从侧壁延伸的第一突耳121。当第一导电屏蔽框架107被安装在第一绝缘壳体105上时，第一突耳121可以延伸穿过第一通孔120。在一些实施例中，在延伸穿过通过120后，第一突耳121可以如图8所示地向外弯折，以扣接第一绝缘壳体105的外壁。本领域技术人员可以理解，在便携式功率分析仪10具有整机屏蔽罩时，第一突耳121可以连接至整机屏蔽，从而加强便携式功率分析仪10的整体屏蔽效果。

继续参考图8，在某一实施例中，第一绝缘壳体105包括面向通道pcb101延伸的突棱122，突棱122位于第一绝缘壳体105的腔体内以用于隔离电流检测通道模块100的两个电流检测端子103。本领域技术人员可以理解，如果熔断器109熔断，突棱122能够为两个电流检测端子103之间提供额外的安全距离。在某些实施例中，通道pcb101包括对应的狭槽123。当将绝缘壳体105安装至通道pcb101时，突棱122嵌入狭槽123。在某一实施例中，第一绝缘壳体105的面向pcb101的一侧还包括多个凸块127，并且通道pcb101的边缘处还包括对应的多个缺口128。当第一绝缘壳体105安装至通道pcb101时，凸块127能够嵌入缺口128，以防止第一绝缘壳体105相对于通道pcb101侧向移动。在某一实施例中，第一绝缘壳体105被安装在通道pcb101上时，可以通过螺钉连接的方式(例如，通过螺钉124)将第一绝缘壳体105固定至通道pcb101。

在某一实施例中，第一绝缘壳体105还包括第二通孔125，并且第一导电屏蔽框架107还包括第二突耳126。类似于第一通孔120和第一突耳121，第二突耳126可以延伸穿过第二通孔125，并且在穿过之后进行如图8中所示的折叠。在某一实施例中，当通过螺钉124将第一绝缘壳体105固定至通道pcb101时，螺钉124同样穿过第二突耳126的中的小孔，以使得第一导电屏蔽框架107能够被固定至第一绝缘壳体105。此外，可以理解，第二突耳121被连接至通道pcb101，从而使得第一导电屏蔽框架107连接至通道pcb101的低压地(未示出)。

在某一实施例中，第二导电屏蔽框架108连接至高压地，其与连接至低压地的第一导电屏蔽框架107以及将第二导电屏蔽框架108和第一导电屏蔽框架107隔开的第一绝缘壳体105共同地形成一个电容装置。该电容装置提高了电流检测通道模块100的电磁兼容性。如前所述，连接至低压地的第一导电屏蔽框架107能够滤除由内部电气元件(例如，隔离单元162)产生的电磁辐射，而连接至高压地的第二导电屏蔽框架108能够抵抗外部电磁场对第二导电屏蔽框架108内的电气元件的电磁干扰。

图9示出了根据本申请一个实施例的电压检测通道模块200的爆炸图。图9中与电流检测通道模块100类似的部件用类似的标记加上100表示。如图9所示，电压检测通道模块200包括通道pcb201、用于连接至主pca16的主pca接口202以及用于接收待测电压的电压检测端子203。此外，电压检测通道模块200还包括第一绝缘壳体205、第二绝缘壳体206、第一导电屏蔽框架207和第二导电屏蔽框架208。第一绝缘壳体205、第二绝缘壳体206、第一导电屏蔽框架207和第二导电屏蔽框架208具有与第一绝缘壳体105、第二绝缘壳体106、第一导电屏蔽框架107和第二导电屏蔽框架108相同的结构和功能，在此不作赘述。

图10示出了根据本申请一个实施例的电机通道模块300的爆炸图。其中与电流检测通道模块100类似的部件用类似的标记加上200表示。如图10所示，电压检测通道模块300包括通道pcb301、用于连接至主pca16的主pca接口302以及用于接收待测电机的转速和/或扭矩参数的电机检测端子303。此外，电压检测通道模块300还包括第一绝缘壳体305、第二绝缘壳体306、第一导电屏蔽框架307和第二导电屏蔽框架308。第一绝缘壳体305、第二绝缘壳体306、第一导电屏蔽框架307和第二导电屏蔽框架308具有与第一绝缘壳体105、第二绝缘壳体106、第一导电屏蔽框架107和第二导电屏蔽框架108相同的结构和功能，在此不作赘述。

本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、公开的内容及附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一”、“一个”不排除复数。在本申请的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。