高低温湿热试验箱(HT-GDS-1200)
振动试验箱(HT-ZD-800)
电磁兼容(EMC)测试系统(HT-EMC-600)
机械磨损测试台(HT-JX-900)
盐雾腐蚀试验箱(HT-YW-700)
数据采集分析仪(采样频率 1MHz,精度 ±0.1%)
激光位移传感器(测量精度 ±0.5μm)
示波器(带宽 1GHz,采样率 5GS/s)
温湿度记录仪(精度 ±0.2℃,±2% RH)
心率传感器(样品 A):安装于跑步机扶手、动感单车握把,采用光电感应原理,用于实时监测用户心率。
位移传感器(样品 B):应用于划船机、椭圆机,检测器械运动部件的位移量,计算运动距离和速度。
压力传感器(样品 C):安装在力量训练器械的配重块、踏板等部位,用于测量用户施加的力量大小。
角度传感器(样品 D):用于瑜伽球、健身椅等设备,监测器械的倾斜角度,保障用户运动安全。
温湿度循环测试
盐雾腐蚀测试
振动测试
电磁兼容测试
样品 A(心率传感器)
机械磨损测试:在机械磨损测试台上,以 20N 压力、5Hz 频率对传感器感应面进行摩擦,累计摩擦 10 万次。测试结束后,检查感应面磨损情况,并检测心率测量精度。
样品 B(位移传感器)
反复拉伸测试:模拟器械运动,对传感器进行 10 万次拉伸(拉伸范围 0~50mm,速度 10mm/s)。测试过程中,记录传感器的位移测量值与实际值的偏差。
样品 C(压力传感器)
压力循环测试:在机械磨损测试台上,对传感器施加 0~500N 的压力循环,频率 2Hz,累计 10 万次。测试传感器的压力测量精度变化。
样品 D(角度传感器)
角度摆动测试:将传感器安装在模拟设备上,进行 0°~180° 的角度摆动,频率 1 次 / 秒,累计 5 万次。测试传感器的角度测量误差。
关键指标记录
环境测试:记录各传感器在温湿度循环、盐雾腐蚀后的性能参数(如心率检测误差、位移测量精度等),计算性能衰减率。
抗干扰测试:统计振动、电磁干扰环境下传感器的数据传输错误率、测量偏差值。
机械耐用性测试:记录传感器在机械磨损、循环测试后的外观损坏情况(如裂纹、变形)、性能参数变化曲线。
数据分析方法
样品 A:温湿度循环 60 次后,心率检测误差增至 8 次 / 分钟(超标);机械磨损 8 万次后,感应面出现划痕,检测精度下降 15%。
样品 B:振动测试后,位移测量精度偏差达 1.2%(超标);10 万次拉伸后,传感器线缆接头处出现松动。
样品 C:盐雾测试 90 小时后,金属感应片锈蚀面积达 20%,压力测量误差增大至 3%;压力循环 8 万次后,无明显性能衰减。
样品 D:电磁干扰测试中,在 20V/m 电场强度下,角度测量误差达 2°(超标);5 万次角度摆动后,性能稳定。
智能健身器材传感器的可靠性短板主要体现在:高温高湿环境导致电子元件性能衰减、强振动和电磁干扰影响数据准确性、机械磨损和腐蚀降低结构耐用性。
东莞皓天的试验设备能精准模拟各类严苛环境与工况,全面检测传感器的可靠性隐患,其中 EMC 测试系统和机械磨损测试台对传感器性能短板的识别尤为有效。
4 类传感器中,样品 D(角度传感器)整体可靠性表现较好,样品 A(心率传感器)和样品 B(位移传感器)需重点改进。
样品 A:心率传感器感应面采用普通亚克力材料,耐磨性差;内部电路密封胶耐温性不足(仅 80℃),高温高湿下易老化导致水汽渗入。
样品 B:位移传感器线缆接头采用锡焊工艺,振动环境下易松动;传感器内部磁芯稳定性差,受振动影响导致测量精度下降。
样品 C:压力传感器金属感应片镀层厚度仅 5μm(标准要求≥10μm),耐腐蚀能力弱;信号处理电路抗干扰设计不足。
样品 D:角度传感器电磁屏蔽层厚度不足 0.1mm,难以抵御强电磁干扰。
材料升级
样品 A 感应面改用蓝宝石玻璃,提升耐磨性;内部电路密封采用耐 150℃高温的硅橡胶。
样品 B 线缆接头采用镀金工艺和卡扣式连接,增强连接稳定性;选用高稳定性钕铁硼磁芯。
样品 C 金属感应片镀层升级为 15μm 镀铬层,或采用 316L 不锈钢材质;优化信号处理电路,增加滤波模块。
样品 D 增加 0.2mm 厚的铜箔电磁屏蔽层,提升抗电磁干扰能力。
工艺优化
传感器焊接部位采用激光焊接工艺,提高连接强度和密封性。
对传感器进行整体灌胶处理,选用导热性好、耐老化的灌封胶,提升整体防护性能。
测试方案优化
以上方案仅供参考,在实际试验过程中,可根据具体的试验需求、资源条件以及产品的特性进行适当调整与优化。