電磁繼電器是機電結(jié)合的電子元件，其斷態(tài)的高絕緣電阻和通態(tài)的低導通電阻等性能使得其它電子元器件無法與其相比。我國在航空、航天、電子、郵電等軍用及民用電子裝備中，電磁繼電器得到了廣范的應用。當今發(fā)達國家的很多電子裝備中也依然在使用電磁繼電器。近年來固態(tài)繼電器的興起和發(fā)展在一定范圍內(nèi)替代了一部分電磁繼電器，但由于電磁繼電器獨特的性能，在相當多的應用領(lǐng)域中無法完全將其取代。

　　電磁繼電器雖然有其它電子元器件無法相比的某些性能指標，但其可靠性卻令使用者大傷腦筋。原因在于我國的電磁繼電器，在其生產(chǎn)過程中大多工藝落后，很多生產(chǎn)工序是采用手工操作，所用的很多材料質(zhì)量也不過關(guān)，使得電磁繼電器的質(zhì)量一致性水平得不到保證。另一方面由于缺乏先進的檢測手段，無法有效剔除那些存在內(nèi)在缺陷和質(zhì)量隱患的產(chǎn)品。這幾方面的原因使得電磁繼電器成為可靠性最差、失效率最高的電子元件之一。很多選用固態(tài)繼電器的設(shè)計人員，并不是由于固態(tài)繼電器優(yōu)于電磁繼電器的某些參數(shù)性能，而恰恰是由于面對電磁繼電器頻繁出現(xiàn)的各種失效模式無所措手足。

　　電磁繼電器的常見的失效模式有由于簧片性能退化導致觸點不通、接觸不良、觸點粘連；由于內(nèi)部多余物導致銜鐵卡死或觸點瞬時短路；由于氣密性不好或封裝氣氛不良導致觸點氧化或生成有機鈍化膜，進而導致觸點接觸不良或開路；由于絕緣子質(zhì)量或內(nèi)部潮濕原因?qū)е陆^緣電阻下降等等。電磁繼電器的這些失效模式嚴重影響了電子裝備的可靠性，特別對航空、航天、武器系統(tǒng)等軍用電子裝備更構(gòu)成了重大的危脅。

　　為了提高電磁繼電器的使用可靠性，現(xiàn)實的作法是加強對其進行嚴格的篩選和檢測。篩選和檢測雖不能代替工藝水平的改進而提高電磁繼電器的固有可靠性，但通過對篩選和檢測數(shù)據(jù)的分析，剔除有質(zhì)量隱患的產(chǎn)品，對提高使用可靠性則是現(xiàn)實和有效的方法。而工藝和材料水平的提高絕非一朝一夕能夠做到。

　　為了提高電磁繼電器特別是軍用電磁繼電器的水平，我國參照有關(guān)國外軍標制定了一系列電磁繼電器的國家軍用標準。對電磁繼電器的檢測、試驗、篩選、考核等提出了明確的要求。國軍標《有可靠性指標的電磁繼電器總規(guī)范》 GJB 65A-91 是參照美軍準《有可靠性指標的電磁繼電器總規(guī)范》 MIL-R-30916D 制定的，其總體技術(shù)內(nèi)容與 MIL-R-39016D 等效，是對電磁繼電器進行檢測的重要依據(jù)。

電磁繼電器的主要參數(shù)與觸點接觸可靠性

　　1. 靜態(tài)接觸電阻檢測

　　靜態(tài)接觸電阻 （以下簡稱接觸電阻） 是電磁繼電器的最主要參數(shù)之一，也是比較難于測準的參數(shù)。靜態(tài)接觸電阻綜合反映了電磁繼電器多方面的性能。

　　例如靜態(tài)接觸電阻可以反映觸點間的接觸壓力，接觸壓力不夠的觸點會導致觸點接觸電阻變大。靜態(tài)接觸電阻還可以反映觸點的表面狀態(tài)，觸點表面氧化或生成有機鈍化膜也會導致靜態(tài)接觸電阻變大。如能對觸點靜態(tài)接觸電阻進行精確地測試，除了能直接剔除那些靜態(tài)接觸電阻已經(jīng)超出規(guī)范的產(chǎn)品，通過對測試數(shù)據(jù)的分析和比對，還可以對觸點的接觸壓力和表面狀態(tài)做出判斷。對經(jīng)過長期庫存的產(chǎn)品，通過出、入庫檢測接觸電阻數(shù)據(jù)的精確測試和比對，可以推斷其性能的穩(wěn)定性。因此接觸電阻的檢測極為重要。MIL-R-39016D 和 GJB 65A-91 中都明確規(guī)定靜態(tài)接觸電阻不得超過 0.05 歐。

　　電磁繼電器接觸電阻的數(shù)據(jù)一般為幾個毫歐到幾十個毫歐，對于小型電磁繼電器通常為十幾個毫歐，為了避免由于測試電流過大導致觸點打火而造成破壞觸點的原始狀態(tài)，MIL-R-39016D 和 GJB 65A-91 都明確規(guī)定測試電流不得超過 10 mA。這樣一對閉合的觸點，其通態(tài)壓降僅為一百到幾百微伏，這要求測試系統(tǒng)具有良好的微弱信號測試能力。

　　另一方面由于觸點的接觸電阻僅為十幾個毫歐，測量線路引入的附加電阻 （例如電磁繼電器與測試適配器之間的接觸電阻、測試線路中其它接觸部位的接觸電阻，測試線路自身的電阻等等） 都有可能大于甚至遠大于被測電磁繼電器觸點的靜態(tài)接觸電阻，在線路附加電阻中還有一部分是不穩(wěn)定的 （例如線路中的各接觸環(huán)節(jié)），這樣就更增加了測試的難度。

　　通常解決的辦法是采用四線測試的方法 （見圖 1），來有效扣除測試線路的輔加電阻。這一方法雖然有效，但實施起來卻有相當?shù)碾y度，這意味著要為每一種型號的被測電磁繼電器配備不同的四線測試適配器，尤其是對于體積小、觸點多的電磁繼電器，四線測試適配器的制作有很大的工藝難度。但唯有采用這一辦法，才有可能將靜態(tài)接觸電阻參數(shù)測準。

　　目前大多數(shù)單位用接線夾和低阻表進行靜態(tài)接觸電阻的測試，通常不能在整個測試線路中采用四線測試，而將接線夾與電磁繼電器引腳之間的接觸電阻，甚至接線電阻都測到靜態(tài)接觸電阻數(shù)據(jù)中去了，造成數(shù)據(jù)偏大而且不穩(wěn)定，不能真實反映被測電磁繼電器觸點的質(zhì)量水平。

　　2. 靜態(tài)接觸電阻與觸點接觸可靠性

　　靜態(tài)接觸電阻與觸點接觸可靠性存在著密切的關(guān)系，為保證觸點的接觸可靠性，在電磁繼電器生產(chǎn)過程中要對觸點的接觸壓力進行調(diào)整和測試。同一組觸點在不同的接觸壓力下會體現(xiàn)出不同的靜態(tài)接觸電阻。對 2JGXM－2 繼電器的觸點壓力和靜態(tài)接觸電阻的測試數(shù)據(jù)見表 1。

　　表 1 2JGXM－2 繼電器觸點壓力和靜態(tài)接觸電阻數(shù)據(jù)

　　注 ： 表中數(shù)據(jù)為多次測試平均值。

　　由表 1 數(shù)據(jù)可以看出靜態(tài)接觸電阻和觸點壓力之間存在著負相關(guān)關(guān)系，即觸點壓力越小靜態(tài)接觸電阻越大。這樣就有可能通過對靜態(tài)接觸電阻的精確測試推斷電磁繼電器觸點壓力的大小。同時也可以比較電磁繼電器庫存或有關(guān)試驗前后的靜態(tài)接觸電阻數(shù)據(jù)，分析觸點接觸壓力的變化和穩(wěn)定性。

　　3. 時間參數(shù)檢測

　　電磁繼電器的時間參數(shù)主要包括動作時間、釋放時間、轉(zhuǎn)換時間、觸點回跳時間、觸點穩(wěn)定時間等。其定義如圖 2。

　　動作時間或釋放時間反映了電磁繼電器線圈和銜鐵的性能，同時也反映了觸點的間隙和行程。觸點回跳時間和觸點穩(wěn)定時間則反映了觸點動作的瞬態(tài)特性。

　　這里特別值得一提的是觸點回跳時間，因為這一參數(shù)一定程度上反映了觸點的接觸壓力和狀態(tài)，是反映觸點接觸可靠性的重要參數(shù)。

　　MIL-R-39016D 和 GJB 65A-91 對觸點回跳做了定義 ： “等于或大于開路電壓的 90%，且脈沖寬度等于或大于 10 uS 的現(xiàn)象則認為是回跳”。同時明確規(guī)定觸點回跳時間不得超過 1.5 mS。

　　觸點回跳時間的測量較為困難，傳統(tǒng)測量方法采用記憶示波器進行，但是采用這一方法很難判讀準確，而且通常只能監(jiān)視兩組觸點，測試精度和速度都無法滿足批量測試的要求。

　　只有采用專用的檢測系統(tǒng)才有可能按照標準規(guī)定，同時對電磁繼電器每一組觸點在動作和釋放過程中的每一個觸點回跳脈沖進行連續(xù)的監(jiān)視，并自動進行實時的記錄。但這也并不是一件容易的事，因為一方面檢測系統(tǒng)需要判斷每一個回跳脈沖是否同時滿足標準規(guī)定的 90% 幅度和 10 uS 脈寬，另一方面對每一個隨機出現(xiàn)的符合標準規(guī)定的回跳脈沖都需累計從觸點首次接通到該回跳脈沖結(jié)束的時間，因為每檢測到一個觸點回跳脈沖后，事先無法知道這是否是最后一個回跳脈沖，后面是否還會產(chǎn)生回跳。

　　與觸點回跳時間類似，觸點穩(wěn)定時間也是反映觸點動作的瞬態(tài)特性。兩者的區(qū)別在于，前者觸點的監(jiān)測負載最大值為 6V，10 mA，后者采用 50 mV，50 mA 低電平監(jiān)測；前者的脈寬判據(jù)為 10 uS，后者為 1 uS；前者的幅度判據(jù)為開路電壓的90%，后者用允許的靜態(tài)接觸電阻所呈現(xiàn)的接觸壓降做為判據(jù)；前者用于亞五級 （“Y” 級） 失效率產(chǎn)品，后者用于五、六、七級 （“W”、“L”、“Q” 級） 失效率產(chǎn)品。

　　4. 觸點回跳時間與觸點接觸可靠性

　　觸點回跳時間與觸點接觸可靠性也存在著密切的關(guān)系，同一組觸點在不同的接觸壓力下會體現(xiàn)出不同的觸點回跳時間。對 2JGXM－2 繼電器的觸點壓力和觸點回跳時間的測試數(shù)據(jù)見表 2。

　　表 2 2JGXM－2 繼電器觸點回跳時間和靜態(tài)接觸電阻數(shù)據(jù)

　　注 ： 表中數(shù)據(jù)為多次測試平均值。

　　由表 2 數(shù)據(jù)可以看出觸點回跳時間和觸點壓力之間存在著負相關(guān)關(guān)系，即觸點壓力越小觸點回跳時間越長。這樣就有可能通過對觸點回跳時間的精確測試推斷電磁繼電器觸點壓力的大小。同時也可以比較電磁繼電器庫存或有關(guān)試驗前后的觸點回跳時間數(shù)據(jù)，分析觸點接觸壓力的變化和穩(wěn)定性。相比之下觸點壓力對觸點回跳時間的影響，比對觸點靜態(tài)接觸電阻的影響更為明顯。

　　 STS 2104A 電磁繼電器測試系統(tǒng)

　　STS 2104A 電磁繼電器測試系統(tǒng)是北京華峰測控技術(shù)公司 STS 2100 系列電子元器件測試系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)除具有 STS 2100 系列產(chǎn)品的全部特點外，針對 MIL-R-39016D 和 GJB 65A-91 對電磁繼電器的測試要求研制了多個專用測試模塊。該系統(tǒng)除能滿足電磁繼電器的一般參數(shù)測試外，在觸點靜態(tài)接觸電阻和時間參數(shù)測試方面具有獨到之處。

　　在靜態(tài)接觸電阻測試方面采用了專用四線測試適配器，實現(xiàn)了到被測電磁繼電器引腳根部的四線測試，確保了靜態(tài)接觸電阻參數(shù)測試的精度和穩(wěn)定性。

　　在時間參數(shù)測試方面，設(shè)置了 18 路精密時間測試裝置，可同時監(jiān)測 6 組觸點電磁繼電器的所有時間參數(shù)。系統(tǒng)采用特殊技術(shù)使觸點回跳時間的測試方法嚴格遵照 MIL-R-39016D 和 GJB 65A-91 規(guī)定的要求，并具有良好的測試精度。

　　該系統(tǒng)是國軍標繼電器生產(chǎn)線認可的檢測設(shè)備，是保證電磁繼電器產(chǎn)品質(zhì)量的重要檢測試手段。

　　利用該系統(tǒng)對電磁繼電器進行精確的參數(shù)測試，特別是對靜態(tài)接觸電阻和觸點回跳時間的精確測試。通過對測試數(shù)據(jù)進行分析和比對，淘汰那些性能退化和存在質(zhì)量隱患的產(chǎn)品，對提高電磁繼電器的使用可靠性有明顯的效果。