尘土进入移动通讯设备机理及模拟方法研究.doc

尘土进入移动通讯设备机理及模拟方法研究电子设备的可靠性依赖于电子设备系统的结构、机电元件的性能和使用环境的变化(电磁场干扰、温度影响及用户使用方式等)。环境是影响可靠性能很重要的因素,根据统计,电子产品52%的故障是由环境效应引起的,其中温度因素占40%,振动因素占27%,湿度因素19%,其余14%是由沙尘、盐雾等因素引发的故障。在中国,沙尘浓度很高,研究沙尘进入机理对评估电子设备的可靠性有重要意义。尘土进入电子设备受结构和环境等因素的影响。根据以往研究,环境因素中的电磁场和温度场作用较小,可以忽略；而接口结构对尘土进入影响作用较大。因此本课题以手机为移动通讯设备的代表作为研究对象,对不同结构的手机抵抗尘土颗粒侵入能力进行研究。研究内容分为三部分。第一部分是设计实验装置。对尘土侵入手机能力进行加速实验,这就需要特定的实验装置。根据相关标准,搭建模拟加速实验系统。第二部分进行实验研究。通过对风速的载荷大小、吹尘时间和吹尘浓度三种环境因素作用数值的研究,确定相应的实验参数。在此基础上,对不同结构和接口数量的手机进行了尘土侵入的模拟实验。论文的第三部分工作是根据相对应的参数因子,使用Ansys对尘土侵入手机进行了有限元建模及分析。并与实验结果进行对比。研究表明,在PCB板的接触板有平滑表面情况下,实验和模拟仿真得出的结论是基本相似的：外界风速增大、吹尘时间增加、吹尘浓度增加、入口数量增加、出口数量减少、接口尺寸较大并位于手机中间位置时,会导致手机内部尘土分布量增加。其中,吹尘浓度、接口数量及大小、手机PCB板的结构及其接触面的光滑度对于尘土侵入手机影响作用较大,吹尘时间和接口位置的影响作用较小。综合分析表明,在移动通讯设备的设计中,可以将有限元方法与加速实验方法相结合来评估不同结构的手机抵抗尘土颗粒侵入能力及其可靠性。