电磁感应原理寻找短路点具体位置技术探究

符致云

摘要：使用信号发生器在线路中产生变化的电流，然后再利用电磁感应原理，通过探头进行扫描来查找出短路点的具体位置的检修技术。该技术的实现，使用了包含用于输出变化电流的信号发生器、用于检测变化磁场信号的信号探头、检测信号处理部分以及显示装置四个部分的装置，本方法巧妙地通过检测磁场信号的分布来对短路点进行分析判断，可以帮助维修人员或是科研人员快速准确地定位问题点，在应用时无需再使用传统方式拆除电路元件，分段查找方式。为维修人员、科技研发人员查找问题提供帮助，节省大量人力物力，为快速解决问题提供了可能。

关键词：电磁感应、磁场、短路

引言：电路板短路是电子产品中一种常见的故障类型，现有的检修技术只能判断出不同的线路之间是否存在短路，而对于短路的具体位置点却无法定位。为了找出短路点，人们一般使用万用表、放大镜等工具，通过拆除器件、量测不同位置处的阻抗大小或是通断、逐段分割等方法对故障电路板进行处理和分析，从而判断出短路点所处位置。实际应用时，上述方法实现困难、结果准确性值得怀疑，特别是要在较复杂的故障线路中准确找到短路点，需要花费大量的时间成本和人力成本，这种成本支出在一些情况下甚至还会大于更换新板所带来的成本支出，费时费力。现在我们可以通过利用电磁感应原理，根据线路中磁场信号的分布来对短路点进行分析判断，快速地定位出短路点的准确位置，并在实际操作时无需拆除电路元件，可大大缩短检修时间、节约成本，具有操作方便快捷、查找准确的优点。

1.1本方法的结构框图及各部分功能

1.1硬件由四大部分组成：用于输出变化电流的信号发生器（1）、用于检测变化磁场信号的信号探头（2）、检测信号处理部分（3）以及显示装置（4）。信号发生器（l)的输出端接有用于分别与电路板线路连接的端子1（5）和端子2（6），用于给待检测线路输入特定信号；信号探头（2）为一笔状装置（便于握拿），末端为磁敏感器件，可以感知磁场强弱和方向，通过屏蔽线连接到检测信号处理部分（3），探头侦测到的信号传输给信号处理部分，经过识别、分析后检测的结果会以数字、图形的方式在显示屏上显示。

1.2检测信号处理部分（3）是整个检测装置的核心部分，包括一级放大电路（7）、用于检测变化磁场信号并感应出电场信号的电磁感应检测装置（8）、二级放大电路（9）以及A/D转换电路（10），一级放大电路（7）的输入端与信号探头（2）连接，当收到探头采集到的信号后经过放大处理，发送给后端的磁感应检测装置（8），电磁感应检测装置（8）把送来的信号分析处理后再二次放大，并输出到A/D转换电路（10），最后经过中央处理（11）后，把最终结果送显示装置（4）输出显示。

2.基本原理

当需要对某一故障电路板进行短路检测时，把信号发生器所连接的输出端子1和端子2分别接到电路板上怀疑有故障的线路上，与利用万用表检测短路线路的原理相同，当信号发生器有输出蜂鸣声时表明端子1和端子2之间存在通路，通过对电路的分析可以判断出该通路是正常通路还是因短路而产生的非正常通路，因此，利用此部分的功能可以查找出短路线路，进一步，在查找出短路线路后，信号发生器的端子1和端子2保持与短路线路的连接，信号发生器所输出的为变化电流，该电流的大小或方向或大小和方向会随时间持续变化，根据奥斯特的电流磁效应原理，该电流在短路线路上流过时会在线路附近感应出变化的磁场信号，当信号探头以缓慢移动进行扫描的方式检测到此变化的磁场信号时，检测采集得到的信号经过一级放大后送磁感应检测进行处理分析，然后经过过滤、分析、采样整形后再次对信号进行放大，并送到A/D转换电路，最后送中央处理（11）处理，信号处理完成后送显示装置进行显示，我们通过显示装置的显示内容便可以了解到信号探头所处位置的磁场信号情况，进而判断出信号探头所接近线路的电流流动情况，将得出的判断结果与原始电路结合分析便可以准确地分析判断出短路点位置。

3.典型应用实例

如下图所示，该电路为一抗电磁干扰、滤波电路，为多个电容并联电路。假设其中的某个电容短路而导致A和B之间出现短路故障，现在需要查出具体为哪一电容损坏并予以修复。传统的使用万用表检修技术在不对元件拆卸的情况下是无法实现的，因为短路的电容相当于是一根导线了，无论怎么测A、B两端都是导通的，根本无法判断哪个是短路的。而采用本文所说的检测方法则可以快速地找出损坏的零件。其方法如下：将端子1和端子2分别接到A和B上，信号发生器发出声音，证明有通路存在，信号探头2在该电路附近移动扫描，由于没有短路的电容是不会有电流通过的，所以信号探头2移动到这些电容附近时并不会检测到变化磁场信号，而一旦电容出现短路（如图中的C2），电流从其身上流过，信号探头2便会检测到变化磁场信号，显示装置4也会显示相应结果，用户进而判断出电路上短路电容的具体位置，检测和显示都是实时同步进行的，所以我们所见即所得，非常方便。

4.结束语

经过上面的工作原理阐述和典型应用实例实施过程可以看出，使用传统检修方法根本无法解决的问题，通过磁场信号的分布来对短路点进行分析判断定位的方法，问题很快就迎刃而解，在应用时更无需拆除电路元件，省时省力、节约成本，不失为一种检修的好办法。其实有时我们只要变换一下思路，很多问题都可以得到解决。

参考文献

【1】宇燕. 奥斯特实验的意义[J]. 青岛大学学报(自然科学版), 2001, 14(2):62-66.

【2】张成义编著,电磁场与电磁波,机械工业出版社,2017.04