1.一种IGBT器件的状态参数采集方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:获取IGBT工作电路图以及PCB布局图;根据PCB布局图对光源位置进行规划,从而获取最佳位置数据;对IGBT工作电路图进行线路连接规划,从而获取光纤连接方案;其中,步骤S1包括以下步骤:步骤S11:获取IGBT工作电路图以及PCB布局图;
步骤S12:对PCB布局图进行三维建模,从而获取PCB板三维模型;
步骤S13:根据PCB板三维模型对微型芯片激光源的最佳位置进行仿真分析,从而获取最佳位置数据;其中,步骤S13包括以下步骤:步骤S131:获取PCB板三维模型中元器件对应的光学属性数据;
步骤S132:将PCB板三维模型导入至CAD软件中,并利用元器件对应的光学属性数对PCB板三维模型进行设置,从而获取仿真模型;
步骤S133:对微型芯片激光源进行三维模型构建,并对微型芯片激光源的发射模式进行调整,从而获取光源模型;
步骤S134:对仿真模型中的关键节点的边缘位置进行扫描分析,从而获取候选位置数据,其中候选位置数据包含多个备选位置;
步骤S135:根据候选位置数据将光源模型导入至仿真模型中,从而获取含光源仿真模型;
步骤S136:对含光源仿真模型进行光学传输仿真,并对候选位置数据中每个备选位置到关键节点的光强分布进行计算,从而获取光强分布数据;
步骤S137:利用光强分布数据对候选位置数据进行最优筛选,从而获取最佳位置数据;
步骤S14:对IGBT工作电路图中的集电极、栅极以及发射极进行关键点确定,从而获取被检测点;
步骤S15:对微型芯片激光源与被检测点进行光学通道参数计算,从而获取光学通道参数;
步骤S16:根据光学通道参数对光纤进行型号规格确定,从而获取适配光纤;
步骤S17:基于PCB布局图根据最佳位置数据以及被检测点的空间分布进行线路连接规划,从而获取光纤连接方案;
步骤S2:对适配光纤进行机械测试,从而获取光纤机械数据;对光纤机械数据进行传输损耗模拟计算,从而获取传输损耗数据集;根据传输损耗数据集以及光纤连接方案进行光纤线路连接,从而获取检测连接线路;基于检测连接线路以及最佳位置数据对微型芯片激光源进行布置,从而获取参数检测电路;
步骤S4:使用基于锗硅化合物的单光子探测器对参数检测电路内的适配光纤进行传输光束捕捉,从而获取参数数字电信号;
步骤S5:对参数数字电信号进行信号处理,从而获取状态参数数据;对状态参数数据进行可视化,从而获取可视化状态参数。
2.根据权利要求1所述的IGBT器件的状态参数采集方法,其特征在于,步骤S136中通过光强衰减计算公式计算微型芯片激光源从不同备选位置到关键节点的光强衰减分布情况,从而获取光强分布数据,根据光强分布数据为微型芯片激光源的优选位置提供依据,其光强衰减计算公式如下所示:式中,I(x,y,z)为从微型芯片激光源到关键节点(x,y,z)的光强,I0为光源的初始光强,α为光在空气中的衰减系数,λ为光的波长,φ为光的初始相位,f(t)为光在z方向上的传输函数,t为光在z方向上的传输过程中经过的所有位置,x为关键节点在水平方向上的距离,y为关键节点在垂直方向上的距离,z为关键节点在深度方向上的距离。
3.根据权利要求1所述的IGBT器件的状态参数采集方法,其特征在于,步骤S2包括以下步骤:步骤S21:对适配光纤的材质进行拉伸测试并测量,从而获取最大变形数据;
步骤S22:对适配光纤的材质进行扭转测试并测量,从而获取最大扭转角度;
步骤S23:对适配光纤的材质进行折弯测试并测量,从而获取最小半径数据;
步骤S24:将最大变形数据、最大扭转角度以及最小半径数据作为光纤机械数据;
步骤S25:将光纤机械数据输入至预设的计算机程序,对适配光纤在不同弯曲半径下进行传输损耗模拟计算,从而获取传输损耗数据集,其中传输损耗数据集包括多个传输损耗数据;
步骤S26:对传输损耗数据集进行排序分析,从而获取低损耗数据集;
步骤S27:将低损耗数据集所对应的弯曲半径范围作为最佳半径范围;
步骤S28:根据光纤连接方案以及最佳半径范围利用适配光纤对IGBT器件的集电极、栅极以及发射极进行连接,从而获取检测连接线路;
步骤S29:基于检测连接线路、预设的驱动电路以及控制电路根据最佳位置数据对微型芯片激光源进行布置,从而获取参数检测电路。
4.根据权利要求3所述的IGBT器件的状态参数采集方法,其特征在于,步骤S25包括以下步骤:步骤S251:将光纤数据输入至预设的计算机程序,其中光纤数据包括最大变形数据、最大扭转角度以及最小半径数据;
步骤S252:获取微型芯片激光源的光照强度数据;
步骤S253:对光照强度数据进行光照能量计算,从而获取光照射功率值;
步骤S254:对光照射功率值进行热传导计算,从而获取温度场分布数据;
步骤S255:根据温度场分布数据获取不同弯曲半径下适配光纤的表面温度数据,对表面温度数据进行多物理场耦合传输损耗计算,从而获取温升损耗评估结果;
步骤S256:根据最大变形数据对适配光纤的机械断裂风险进行可靠性分析,从而获取断裂损耗评估结果;
步骤S257:根据最大扭转角度对适配光纤的扭曲失调效应进行射线追踪法光学仿真计算,从而获取扭曲损耗评估结果;
步骤S258:根据最小半径数据对适配光纤的折射率偏振进行有限差分束缚模式分析,从而获取折射损耗评估结果;
步骤S259:将温升损耗评估结果、断裂损耗评估结果、扭曲损耗评估结果以及作为折射损耗评估结果分别作为温度损耗因子、机械失效损耗因子、扭转失调损耗因子以及折射率失真损耗因子;通过温度损耗因子、机械失效损耗因子、扭转失调损耗因子以及折射率失真损耗因子进行权重叠加分析,从而获取综合损耗评估结果;
步骤S2510:根据综合损耗评估结果对适配光纤在不同弯曲半径下进行传输损耗模拟计算,从而获取传输损耗数据集,其中传输损耗数据集包括多个传输损耗数据。
5.根据权利要求3所述的IGBT器件的状态参数采集方法,其特征在于,步骤S29包括以下步骤:步骤S291:对检测电路进行正反向工作电压测试,从而获取正向电阻读数以及反向电阻读数;
步骤S292:对正向电阻读数以及反向电阻读数进行一致性判断,从而获取判断结果数据;
步骤S293:确定判断结果数据为不一致性数据时,对光纤连接电路全线进行绝缘损伤点定位,从而获取损伤位置数据;
步骤S294:根据损伤位置数据对绝缘损伤点进行光纤绝缘层剥离,并对绝缘损伤点所在位置进行重新绝缘;
步骤S295:重复步骤S291至S294,直至判断结果数据为一致性数据时,对检测电路进行频响特性测试,从而获取频响数据;利用频响数据对检测电路进行评估并优化,从而获取参数检测电路。
6.根据权利要求5所述的IGBT器件的状态参数采集方法,其特征在于,步骤S295包括以下步骤:步骤S2951:重复步骤S291至S294,直至判断结果数据为一致性数据时,通过预设的网络分析仪对检测电路进行连续性频率扫描信号输送,并对检测电路在扫频过程中的传输消耗以及阻抗参量进行记录,从而获取频响数据;
步骤S2952:对频响数据中各个频点的幅值、相位值、阻抗参数进行曲线绘制,从而获取相频响应曲线以及阻抗匹配曲线;
步骤S2953:对相频响应曲线进行线性相位范围分析,从而获取相位带宽参数;
步骤S2954:对相位带宽参数进行群延迟变化计算,从而获取延迟误差数据;
步骤S2955:对阻抗匹配曲线进行匹配带宽分析,从而获取匹配带宽参数;
步骤S2956:对匹配带宽参数进行阻抗匹配度分析,从而获取匹配度数据;
步骤S2957:利用相位带宽参数、延迟误差数据以及匹配度数据对检测电路进行高速性能评估,从而获取性能指标数据;
步骤S2958:根据性能指标数据对检测电路进行优化,从而获取参数检测电路。
7.根据权利要求6所述的IGBT器件的状态参数采集方法,其特征在于,步骤S2954中通过基于相位线性范围的群延迟误差计算公式对群延迟变化进行误差值计算,其中群延迟误差计算公式如下所示:1
式中,δ为群延迟误差,t为信号的传输时间,g(ω)为信号的频率响应函数,ω为角频1
率,gk(ωk)为示第k个采样点的频率响应函数,ωk为第k个采样点的角频率,Δtk为第k个采样点的时间间隔, 为信号的相位累积量,k为采样点的序号。
8.根据权利要求1所述的IGBT器件的状态参数采集方法,其特征在于,步骤S5包括以下步骤:步骤S51:对参数数字信号进行信号增强,从而获取增强参数电信号;
步骤S52:对增强参数电信号进行数据提取,从而获取状态特征参数;
步骤S53:对状态特征参数进行状态评估参数计算,从而获取状态参数;
步骤S54:对状态参数进行作图,从而获取状态评估图像;
步骤S55:将状态评估图像进行人机交互界面呈现,从而获取可视化状态参数。