高低溫濕熱試驗箱(HT-GDS-1200)
振動試驗箱(HT-ZD-800)
電磁兼容(EMC)測試系統(HT-EMC-600)
機械磨損測試臺(HT-JX-900)
鹽霧腐蝕試驗箱(HT-YW-700)
數據采集分析儀(采樣頻率 1MHz,精度 ±0.1%)
激光位移傳感器(測量精度 ±0.5μm)
示波器(帶寬 1GHz,采樣率 5GS/s)
溫濕度記錄儀(精度 ±0.2℃,±2% RH)
心率傳感器(樣品 A):安裝于跑步機扶手、動感單車握把,采用光電感應原理,用于實時監測用戶心率。
位移傳感器(樣品 B):應用于劃船機、橢圓機,檢測器械運動部件的位移量,計算運動距離和速度。
壓力傳感器(樣品 C):安裝在力量訓練器械的配重塊、踏板等部位,用于測量用戶施加的力量大小。
角度傳感器(樣品 D):用于瑜伽球、健身椅等設備,監測器械的傾斜角度,保障用戶運動安全。
溫濕度循環測試
鹽霧腐蝕測試
振動測試
電磁兼容測試
樣品 A(心率傳感器)
機械磨損測試:在機械磨損測試臺上,以 20N 壓力、5Hz 頻率對傳感器感應面進行摩擦,累計摩擦 10 萬次。測試結束后,檢查感應面磨損情況,并檢測心率測量精度。
樣品 B(位移傳感器)
反復拉伸測試:模擬器械運動,對傳感器進行 10 萬次拉伸(拉伸范圍 0~50mm,速度 10mm/s)。測試過程中,記錄傳感器的位移測量值與實際值的偏差。
樣品 C(壓力傳感器)
壓力循環測試:在機械磨損測試臺上,對傳感器施加 0~500N 的壓力循環,頻率 2Hz,累計 10 萬次。測試傳感器的壓力測量精度變化。
樣品 D(角度傳感器)
角度擺動測試:將傳感器安裝在模擬設備上,進行 0°~180° 的角度擺動,頻率 1 次 / 秒,累計 5 萬次。測試傳感器的角度測量誤差。
關鍵指標記錄
環境測試:記錄各傳感器在溫濕度循環、鹽霧腐蝕后的性能參數(如心率檢測誤差、位移測量精度等),計算性能衰減率。
抗干擾測試:統計振動、電磁干擾環境下傳感器的數據傳輸錯誤率、測量偏差值。
機械耐用性測試:記錄傳感器在機械磨損、循環測試后的外觀損壞情況(如裂紋、變形)、性能參數變化曲線。
數據分析方法
樣品 A:溫濕度循環 60 次后,心率檢測誤差增至 8 次 / 分鐘(超標);機械磨損 8 萬次后,感應面出現劃痕,檢測精度下降 15%。
樣品 B:振動測試后,位移測量精度偏差達 1.2%(超標);10 萬次拉伸后,傳感器線纜接頭處出現松動。
樣品 C:鹽霧測試 90 小時后,金屬感應片銹蝕面積達 20%,壓力測量誤差增大至 3%;壓力循環 8 萬次后,無明顯性能衰減。
樣品 D:電磁干擾測試中,在 20V/m 電場強度下,角度測量誤差達 2°(超標);5 萬次角度擺動后,性能穩定。
智能健身器材傳感器的可靠性短板主要體現在:高溫高濕環境導致電子元件性能衰減、強振動和電磁干擾影響數據準確性、機械磨損和腐蝕降低結構耐用性。
東莞皓天的試驗設備能精準模擬各類嚴苛環境與工況,全面檢測傳感器的可靠性隱患,其中 EMC 測試系統和機械磨損測試臺對傳感器性能短板的識別尤為有效。
4 類傳感器中,樣品 D(角度傳感器)整體可靠性表現較好,樣品 A(心率傳感器)和樣品 B(位移傳感器)需重點改進。
樣品 A:心率傳感器感應面采用普通亞克力材料,耐磨性差;內部電路密封膠耐溫性不足(僅 80℃),高溫高濕下易老化導致水汽滲入。
樣品 B:位移傳感器線纜接頭采用錫焊工藝,振動環境下易松動;傳感器內部磁芯穩定性差,受振動影響導致測量精度下降。
樣品 C:壓力傳感器金屬感應片鍍層厚度僅 5μm(標準要求≥10μm),耐腐蝕能力弱;信號處理電路抗干擾設計不足。
樣品 D:角度傳感器電磁屏蔽層厚度不足 0.1mm,難以抵御強電磁干擾。
材料升級
樣品 A 感應面改用藍寶石玻璃,提升耐磨性;內部電路密封采用耐 150℃高溫的硅橡膠。
樣品 B 線纜接頭采用鍍金工藝和卡扣式連接,增強連接穩定性;選用高穩定性釹鐵硼磁芯。
樣品 C 金屬感應片鍍層升級為 15μm 鍍鉻層,或采用 316L 不銹鋼材質;優化信號處理電路,增加濾波模塊。
樣品 D 增加 0.2mm 厚的銅箔電磁屏蔽層,提升抗電磁干擾能力。
工藝優化
傳感器焊接部位采用激光焊接工藝,提高連接強度和密封性。
對傳感器進行整體灌膠處理,選用導熱性好、耐老化的灌封膠,提升整體防護性能。
測試方案優化
以上方案僅供參考,在實際試驗過程中,可根據具體的試驗需求、資源條件以及產品的特性進行適當調整與優化。
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