振動試驗及振動試驗設備

1、 振動試驗是評定元器件、零部件及整機在預期的運輸及使用環(huán)境中的抵抗能力，根據(jù)產(chǎn)品所承受的環(huán)境不同，振動試驗分以下種類： 1、正弦定頻試驗 在選定的頻率上（可以是共振頻率，特定頻率，或危險頻率）按規(guī)定的量值進行正弦振動試驗，并達到規(guī)定要求的時間。 2、正弦掃頻試驗 在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，按規(guī)定的量值以一定的掃描速率由低頻到高頻，再由高頻到低頻作為一次掃頻，直到達到規(guī)定的總次數(shù)為止。 掃頻試驗分線性掃頻試驗和指數(shù)掃頻試驗 線性掃頻速度由掃頻速率（Hz/s）或單次掃頻時間決定。 指數(shù)掃頻速度的掃頻速率一般為每分鐘一個倍頻乘，單次掃頻時間為 12log32. 3ffT 3、窄帶隨機掃描試驗 在規(guī)定的頻率

2、范圍內(nèi)，用某一中心頻率上某一帶寬的窄帶隨機信號作由低頻到高頻，再由高頻到低頻的掃描，并達到規(guī)定要求的時間。4、寬帶隨機振動試驗 在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，按規(guī)定的譜形狀和總均方根值（GRMS）作寬帶隨機振動，并達到規(guī)定要求的時間。5、寬帶隨機疊加正弦振動試驗 在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，在隨機振動的基礎上疊加有若干個頻率的正弦振動，按規(guī)定量級規(guī)定時間完成試驗。6、寬帶隨機疊加窄帶隨機掃描振動試驗 在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，在寬帶隨機振動的基礎上疊加有若干窄帶隨機峰值，按規(guī)定量級規(guī)定時間完成試驗。7、跑車試驗 在選定的路面上，將試驗樣品裝在運輸車上，以一定的車速行駛?cè)舾纱?，用來模擬在不同路面上的振動情況。 以上振動

3、試驗的量值GB2423,及GJB150、GJB360、根據(jù)不同的使用環(huán)境規(guī)定了相應的試驗量值。 GB2423是對電工電子產(chǎn)品的基本環(huán)境試驗所作的規(guī)定。 GJB150是對軍用設備環(huán)境試驗方法所作的規(guī)定。 GJB360是對軍用電子及電氣元器件試驗方法所作的規(guī)定。 GJB548是對軍用微電子器件試驗方法所作的規(guī)定。1、振動試驗設備的基本參數(shù) 最大載荷 最大載荷是振動試驗設備的承受載荷的能力，振動試驗設備承受載荷的能力決定于承載彈簧和導向系統(tǒng)的強度，其中還包括最大允許的重心高度及最大允許偏載力矩最大推力 振動試驗設備所能產(chǎn)生的最大激振力是試驗設備的最大推力。衡量推力的物理量是加速度；計算公式為： F=

4、Ma F:最大推力 單位：kg MM1+M2 M1:為活動系統(tǒng)重量， M2:為負載重量 單位：kg頻率范圍 振動試驗設備允許的工作頻率范圍，振動試驗設備的頻率范圍主要決定于活動系統(tǒng)的一階諧振頻率范圍，尤其對于電動振動臺，其額定上限頻率約為一階諧振頻率的1.2倍左右。如下圖所示： 最大位移 機械振動臺的最大位移決定于激振器的偏心力矩，受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)限制最大位移一般為5mm，峰峰值為10mm。 電動振動臺的最大位移決定于動圈的活動空間及承載簧的線性行程，目前的電動臺最大位移一般為25.4mm，峰峰值為51mm。最大速度 機械振動臺不受最大速度的限制，只受最大位移及最大加速度的限制。 電動振動臺由于受功

5、放最大輸出電壓的限制，存在最大速度，因為在最大速度時動圈繞線切割磁力線產(chǎn)生的反電動勢要消耗功放電壓。目前的電動臺允許的最大速度為1.22m/s。最大加速度 最大加速度是振動試驗設備空載時的加速度，是衡量振動試驗設備推力的一項參數(shù)。2、常用的振動試驗設備 振動試驗設備分機械振動試驗臺、電液振動試驗臺、電動振動試驗臺、模擬汽車運輸試驗臺。 機械式振動試驗臺 機械式振動試驗臺屬低頻大載荷振動試驗臺，頻率為580Hz，載荷從50kg1000kg，位移為5mm左右，加速度為320g。適宜于低頻定振試驗或低頻定位移掃頻試驗，不能作定加速度掃頻試驗，機械式振動試驗臺是一種開環(huán)式振動試驗設備。一次裝夾可實現(xiàn)垂

6、直和水平兩方向振動。 電液式振動試驗臺 電液式振動試驗臺屬中低頻大位移、大推力振動試驗臺，頻率為2200Hz，推力可達數(shù)十噸，位移可達50mm左右。適宜于低頻定振試驗或中低頻掃頻試驗及隨機試驗和沖擊實驗。電液式振動試驗臺是一種閉環(huán)式振動試驗設備。電動式振動試驗臺 電動式振動試驗臺屬高頻、大位移、大推力振動試驗臺，頻率范圍為53000Hz，推力可達十六噸，位移可達25.4mm。適宜于任何形式的給定信號的振動及沖擊試驗。電動式振動試驗臺是一種閉環(huán)式振動試驗設備 模擬汽車運輸試驗臺 可代替實際跑車試驗。 3、振動試驗設備的選型及使用 首先應根據(jù)所做試驗的頻率范圍及掃頻方式選擇振動臺的類型（機械式振動

7、臺或電動式振動臺） （1）機械振動臺的選型 機械式振動臺是按載荷大小命名的， a、一般技術(shù)指標 載荷：15-1000kg 臺面尺寸：一般為方臺面 最大位移：5mm 最大加速度：5-20g 頻率范圍：5-80Hz 試驗方式：定頻、定位移線性或指數(shù)掃頻 振動方向：垂直和水平 b、機械振動臺的選型 根據(jù)試品重量、試品大小、及試品需要振動的方向選擇振動臺的型號。 （c）機械振動臺的使用（2）電動振動臺的選型與使用 電動振動臺是以推力大小命名 a、一般技術(shù)指標： 推力： 載荷： 臺面尺寸: 空載加速度： 最大位移： 頻率范圍：一般為5-3000Hz 振動方向：可帶水平滑臺 b、電動臺的選型 (a) 電動

8、臺推力大小的選擇 F=(M1+M2)a F:試驗所需推力 M1:活動系統(tǒng)重量 M2:試品重量 a: 試驗加速度 (b) 功率放大器的選擇（c）傳感器和電荷放大器的選擇 c、電動振動臺的使用振動臺功率放大器振動控制儀電荷放大器風機打印機圖 1 典型振動試驗系統(tǒng)組成原理（3）模擬汽車運輸試驗臺的選型及使用 模擬汽車運輸試驗臺是以載荷大小命 名的。 模擬汽車運輸試驗臺是實際跑車試驗在實驗室的真實再現(xiàn)。 a、模擬汽車運輸試驗臺的一般指標 載荷： 臺面大?。?加速度總均方根值： 強化等級： b、模擬汽車運輸試驗臺的選型 c、模擬汽車運輸試驗臺的使用 1、電動振動臺的頻率特性 電動臺的下限頻率為5Hz，單

9、獨就控制儀及振動臺均可達到5Hz以下，但是5Hz以下加速度較小，受控制儀動態(tài)范圍的限制，很難實現(xiàn)閉環(huán)控制。電動臺的上限頻率一般為動圈一階諧振頻率的1.2倍，電動臺的一階諧振頻率與電動臺動圈的直徑有關(guān)，動圈的直徑越大一階諧振頻率越低，動圈的直徑越小一階諧振頻率越高。 電動臺充分考慮GJB150A、GJB360、GJB548的要求，結(jié)合國外電動臺的特點，10000N以下電動臺做到高頻率高加速度，適宜于元器件的正弦及隨機試驗，滿足GJB360、GJB548的需要。20000N以上電動臺做到大臺面高帶載特性，適宜于部件及整機的正弦及隨機試驗，滿足GJB150的需要。 推力10000N20000N300

10、00N50000N臺面尺寸220400500500上限頻率3000Hz2500Hz2000Hz2000Hz電動振動臺的空載加速度 電動臺的空載加速度是描術(shù)電動臺推力的一項參數(shù)，并不是電動振動臺的空載加速度低電動臺的推力就小，片面提高電動臺的空載加速度要以犧牲電動臺的可靠性為代價。以3000N電動臺帶載200kg負載為例說明如下： 30000N,空載加速度65g的振動臺 推力M活空載加速度 200kg負載下加速度30000N45kg 65g12.19g 30000N,空載加速度100g的振動臺在200kg負載下兩者加速度只差0.8g 推力M活空載加速度200kg負載下加速度30000N30kg1

11、00g13g電動振動臺作沖擊試驗 隨著控制儀技術(shù)的發(fā)展，及開關(guān)功放技術(shù)的應用，電動臺允許的振動速度得到很大提高，為電動臺作沖擊試驗提供了很大的方便，由于使用了開關(guān)功放，電動臺允許的沖擊速度可達5m/s允許的沖擊推力為正弦推力峰值的 2倍。 隨機振動試驗技術(shù) 隨機振動是較為真實的反映實際環(huán)境的一種試驗方法，它的概念較為抽象，涉及的知識面較寬，作為我們試驗人員需從以下兩方面弄清楚隨機振動。 隨機振動與正弦振動的區(qū)別 正弦振動在任意一瞬間只包含一種頻率的振動，而隨機振動在任意一瞬間包含頻譜范圍內(nèi)的各種頻率的振動，這些頻率能量的大小按照規(guī)定的譜圖分布。 如下圖所示： 如下圖所示： 正弦振動時域波形 正弦振動頻域譜圖隨機振動時域波形概率分布圖正弦振動頻域譜圖 對于正弦振動 峰值1.4倍的有效值 對于隨機振動 峰值3倍的有效值隨機振動的表達方式（以寬帶隨機為例） 隨機信號是非確定信號，它不能用確定的