振動試驗基本知識

1、專業(yè)知識1 、振動試驗基本知識1.1 振動試驗方法試驗方法包括試驗目的，一般說明、試驗要求、嚴酷等級及試驗程序等幾個主要部分為了完成試驗程序中規(guī)定的試驗，在振動試驗方法中又規(guī)定了“正弦振動試驗 和“隨機振動試驗”兩種型式的試驗方法.正弦振動試驗正弦振動試驗控制的參數(shù)主要是兩個,即頻率和幅值。依照頻率變和不變分為定頻和掃頻兩種。定頻試驗主要用于：a） 耐共振頻率處理： 在產(chǎn)品振動頻響檢查時發(fā)現(xiàn)的明顯共振頻率點上 ,施加規(guī)定振動參數(shù)振幅的振動，以考核產(chǎn)品耐共振振動的能力。b ） 耐予定頻率處理：在已知產(chǎn)品使用環(huán)境條件振動頻率時，可采用耐予定頻率的振動試驗，其目的還是為考核產(chǎn)品在予定危險頻率下承受振

2、動的能力。掃頻試驗主要用于:產(chǎn)品振動頻響的檢查（即最初共振檢查） ：確定共振點及工作的穩(wěn)定性，找出產(chǎn)品 共振頻率，以做耐振處理。耐掃頻處理： 當產(chǎn)品在使用頻率范圍內(nèi)無共振點時,或有數(shù)個不明顯的諧振點， 必須進行耐掃頻處理， 掃頻處理方式在低頻段采用定位移幅值， 高頻段采用定加速度幅值的對數(shù)連續(xù)掃描，其交越頻率一般在 55 72Hz ，掃頻速率一般按每分鐘一個倍頻進行。最后共振檢查:以產(chǎn)品振動頻響檢查相同的方法檢查產(chǎn)品經(jīng)耐振處理后，各共振點有無改變，以確定產(chǎn)品通過耐振處理后的可靠程度。隨機振動試驗隨機振動試驗按實際環(huán)境要求有以下幾種類型： 寬帶隨機振動試驗、 窄帶隨機振動試驗、寬帶隨機加上一個或

3、數(shù)個正弦信號、 寬帶隨機加上一個或數(shù)個窄帶隨機。 前兩種是隨機試驗， 后兩種是混合型也可以歸入隨機試驗。電動振動臺的工作原理是基于載流導體在磁場中受到電磁力作用的安培定律。1。 2 機械環(huán)境試驗方法標準電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗國家標準匯編（第二版） 2001 年 4 月匯編中匯集了截止目前我國正式發(fā)布實施的環(huán)境試驗方面的國家標準72 項， 其中有近50 項不同程度地采用 IEC 標準，內(nèi)容包括:總則、名詞術語、各種試驗方法、試驗導則及環(huán)境參數(shù)測量方法標準.其中常用的機械環(huán)境試驗方法標準：（1） GB/T 2423.5 1995 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第 2 部分：試驗方法試驗 Ea 和導則 :沖擊（

4、2） GB/T 2423.6-1995 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第 2部分 :試驗方法試驗 Eb 和導則：碰撞（3） 3）GB/T 2423 。 7 1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第 2 部分:試驗方法試驗 Ec 和導則：傾跌與翻倒（主要用于設備型產(chǎn)品）（ 4 ）GB/T 2423 。 8-1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第 2 部分：試驗方法試驗 Ed 和導則：自由跌落(5) GB/T 2423.10-1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第 2部分:試驗方法試驗 Fc 和導則：振動（正弦）(6) GB/T 2423 。 11 1997 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第 2部分：試驗方法試驗 Fd ： 寬頻帶隨機振動-一

5、般要求(7) GB/T 2423。121997電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試3Fda:寬頻帶隨機振動-一高再現(xiàn)性(8) GB/T 2423。13-1997電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試3短Fdb:寬頻帶隨機振動一一中再現(xiàn)性(9) GB/T 2423。14-1997電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試3較Fdc：寬頻帶隨機振動-低再現(xiàn)性(10) GB/T 2423.15 1997電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試3敘Ga和導則：穩(wěn)態(tài)加速度(11) GB/T 2423.22 1986電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程溫度(低溫、高溫)和振動(正弦)綜合試驗導則(12) GB

6、/T 2423。241995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗溫度(低溫、高溫)/低氣壓/振動(正弦)綜合試驗導則GJB150.1150.20-86 軍用設備環(huán)境試驗方法標準中共包括1個總則和19個試驗方法，以美國軍用標準 MIL STD 810C或810D 為依據(jù)制訂，其中涉及機械環(huán)境試驗的是：(1)GJB150。15-86軍用設備環(huán)境試驗方法加速度試驗(2)GJB150。16-86軍用設備環(huán)境試驗方法振動試驗(3)GJB150O1786軍用設備環(huán)境試驗方法噪聲試驗(4)GJB150O1886軍用設備環(huán)境試驗方法沖擊試驗(5)GJB150O20-86軍用設備環(huán)境試驗方法飛機炮振試驗依據(jù)MIL-STD810

7、F修訂的GJB150即將頒布。GB2423、GB2424和GJB150系列標準是產(chǎn)品環(huán)境試驗的基礎標準，供各個行業(yè)、各類 產(chǎn)品制訂技術條件和相應試驗標準時使用，以使該產(chǎn)品的環(huán)境試驗達到統(tǒng)一而又具有再現(xiàn) 性。1.3相關名詞術語振動振動是物體圍繞平衡位置進行的往復運動的一種形式.通常用一些物理量(如位移、速度、加速度等 )隨時間變化的函數(shù)來表征振動的時 間歷程。或者說，振動可以認為是一個質(zhì)點或物體相對于一個基準位置的運動。當這個運動在一定的時間間隔后仍精確地重復著 之為周期振動。我們稱正弦振動運動量隨時間按正弦(或余弦)函數(shù)變化的振動，亦稱簡諧振動。隨機振動對未未任何一個給定時刻，其瞬時值小能預先

8、確定的振動。(注:在某一范圍內(nèi)，隨時振動大小的概率可以用概率密度來確定。)振動周期周期振動中，同一物理量的相同值重復出現(xiàn)的最短時間間隔，一M用.振動頻率周期振動中，單位時間內(nèi)相同的物理量值重復出現(xiàn)的次數(shù)。一般用f一 、1表不。這里分f= 1T角頻率單位時間內(nèi)的弧度數(shù)它等于頻率乘以2角頻率一般用表示，即 =2 f幅值正弦量的最大值。在振動中幅值亦稱振幅。位移幅值正弦振動中位移量的最大值速度幅值正弦振動中速度量的最大值加速度幅值正弦振動中加速度量的最大值復合振動由頻率不同的簡諧振動合成的振動共振頻率構件或產(chǎn)品出現(xiàn)共振的頻率掃頻掃頻速度交越頻率振動臺面橫向運動比振動臺面加速度均勻度寬帶隨機振動窄帶隨

9、機振動倍頻程控制點 監(jiān)測點頻率響應時域 頻域 線性系統(tǒng)非線性系統(tǒng)單自由度系統(tǒng) 多自由度系統(tǒng)自隨機振動隨機過程平穩(wěn)過程 時間歷程 各態(tài)歷經(jīng)過程 均衡傳感器傳感器的電壓靈敏度 傳感器的電荷靈敏度 電荷放大器低通濾波器 高通濾波器 帶通濾波器 跟蹤濾波器 等效質(zhì)量剛度振動臺頻率連續(xù)經(jīng)過某一區(qū)域的過程在掃頻過程中，頻率對時間的變化率，即df-dt在振動試驗中由一種振動特性量變?yōu)榱硪环N振動特性量的頻率。如交越頻率由等位移一一頻率關系變?yōu)榈燃铀俣纫灰活l率關系時的頻率。振動時橫向加速度與軸向加速度比臺面不同直徑安裝螺孔上的加速度與臺面中心加速度值誤差與臺面中心加速度值之比。頻率成分分布在較寬頻率帶的隨機振動

10、頻率成分分布在某一窄頻帶的隨機振動頻率比為2n的兩個頻率之間的頻段稱為 n個倍頻程n=1為1倍頻程 如頻率從2Hz到4Hz稱1個倍頻程n= 3為3倍頻程如頻率從 2Hz到16Hz稱3個倍頻程振動試驗中，用以控制振動量值的傳感器的安裝點振動試驗中，用以監(jiān)測振動臺面振動量值和試驗樣品響應的傳感器的安裝點在系統(tǒng)中，輸出與輸入之比表示為輸入信號頻率的函數(shù)，通常的幅頻特性曲線、相頻特性曲線表示描述運動規(guī)律的時間坐標描述振動頻譜的頻率坐標可以用線性微分方程描述其運動規(guī)律的系統(tǒng)（注：在線性系統(tǒng)中，響應與激勵的大小或正比）系統(tǒng)中的某個或多個參數(shù)（如剛性、阻尼）具有非線性特征，只能用非線性微分方程描述其運動規(guī)律

11、的系統(tǒng)。在任意瞬時，只要用一個廣義坐標就可以完全確定其位置的體統(tǒng)。在任意瞬時，需要用兩個或以上的廣義坐標才能完全確定其位置的系統(tǒng)。在所研究的頻譜內(nèi)，具有相等均方加速度譜密度的振動。可以用統(tǒng)計特性表示的時間函數(shù)的集合。統(tǒng)計特性不隨時間變化的隨機過程.一個量的大小同時間函數(shù)表示 .每一個時間歷程的平均值都相同的穩(wěn)態(tài)過程。調(diào)整電子放大器和控制系統(tǒng)的增益使在所要求的頻譜內(nèi)各輸出的振幅與輸入信號幅值之比為常數(shù)的過程，稱均衡。將感受到的物理量轉(zhuǎn)換成測量所需的電壓量或電荷量的裝置，在振動試驗中最常用的是壓電式的加速度傳感器。傳感器受單位機械量作用得到的電壓輸出量.傳感器受單位機械量作用得到的電荷輸出量.輸出

12、電壓與輸入電荷成正比的放大器。通頻帶是以零到某一有限截止頻率的濾波器。通頻帶是以某一不為零的有限截止頻率到無窮大頻率的濾波器通頻帶是以大于零的下限頻率到有限的上限頻率的濾波器。對中心頻率的輸入信號進行跟蹤掃描的帶通濾波器。為便于分析而采用的與原振動系統(tǒng)慣性效應相等的質(zhì)量。彈性體所收到外力（力矩）的增量與其所產(chǎn)生的位移（轉(zhuǎn)角）的增量之比。試驗樣品固定在臺面上進行振動試驗和測振儀器的校準其振動參數(shù)是可控制的試驗臺。激振器電動振動臺用以產(chǎn)生振動力，并能將這種振動力加到其它結(jié)構或設備上的設備 .由固定磁場和位于磁場中通有T交流電流的線圈相互作用所產(chǎn)生 的振動力來驅(qū)動振動臺或者說電動振動臺是能把電能轉(zhuǎn)換

13、能動能的 振動臺.電磁振動臺液壓振動臺由電磁鐵和磁性材料相互作用產(chǎn)生振動力驅(qū)動的振動口。由適當設備所施加的液體壓力產(chǎn)生振動力驅(qū)動的振動臺，簡單地說液壓振動臺是把液壓能轉(zhuǎn)換能動能的振動臺.共振試驗在試件的共振頻率點上以一定的加速度值或位移值在規(guī)定的時間內(nèi) 進行的定頻振動試驗。耐振試驗用來使核試件在振動條件下的結(jié)構強度、疲勞性能及工作性能的試模態(tài)試驗 沖擊試驗 碰撞試驗丸。為確定振動沖擊系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)所進行的振動試驗。使核試件承受沖擊載荷能力的試驗。連續(xù)沖擊試驗及將包裝固定在沖擊試驗機臺面上，使其按規(guī)定的波形、加速度核脈沖持續(xù)時間，在規(guī)定時間內(nèi)進行的連續(xù)沖擊試驗。斜面沖擊試驗將放置包裝件的滑車從一定

14、高度從余面上滑下撞擊沖擊表面，從而許定包裝件承受水平?jīng)_擊能力和包裝對內(nèi)裝物保護能力的試驗。運輸試驗將包裝件以一定的方式置于運輸工具上，在規(guī)定的裝置載量， 運輸路線、行駛速度、運輸距離與外界氣候等條件下，許定包裝承受壓力、 沖擊、振動、摩擦、溫度和濕度變化對內(nèi)裝物保護能力的綜合試驗。1 .4常用公式2 .求推力（F）的公式F=（mo+mi+m2+ ）A式中：F一推力（激振力）（N）mo振動臺運動部分有效質(zhì)量（kg）mi輔助臺面質(zhì)量（kg）m2試件（包括夾具、安裝螺釘）質(zhì)量（kg）A 一試驗加速度（m/s2）3 .加速度（A）、速度（V）、位移（D）三個振動參數(shù)的互換運算公式A= 3 v V= C

15、O D A= 3 2D式中：A試驗加速度（m/s2）V一試驗速度（m/s）4 =2兀f （角速度）其中f為試驗頻率（Hz）3.掃描時間和掃描速率的計算公式3。1線性掃描比較簡單：fH S1=V1式中：S1掃描時間（s或min）fL為下限頻率（Hz）fH-fL掃描寬帶，其中fH為上限頻率, V1一掃描速率（Hz/min或Hz/s）3.2對數(shù)掃頻：3。2.1倍頻程的計算公式n=LgfLLg2式中：n一倍頻程（oct） fH一上限頻率（Hz） fL一下限頻率（Hz）3。2.2掃描速率計算公式fHLgj/Lg2R= T式中：R-掃描速率（oct/min或oct/s）fH一上限頻率（Hz）fL一下限頻率

16、（Hz）T-掃描時間T=n/R式中：T掃描時間（min或s）n-倍頻程（oct）R一掃描速率（oct/min 或 oct/s）4、隨機振動試驗常用的計算公式4。1頻率分辨力計算公式：fmax f= N式中： f頻率分辨力（Hz）f max 最Wj控制頻率N譜線數(shù)（線數(shù)）f max 是f的整倍數(shù)2、試驗設備標準和檢定規(guī)程機械環(huán)境試驗方法標準中不同的試驗方法對試驗設備提出了不同的特性要求。為了滿足試驗方法對設備（含夾具、試件）的試驗要求，國家有關部門、行業(yè)組織有關專家對各種試 驗設備制訂了相應的產(chǎn)品國家標準、專業(yè)標準以及各種設備的檢定規(guī)程和檢定方法的國家標準.1. GB/T13310912. GB

17、/T5170。1420003. JJG948-19994. JJG190-19975. JJG529- 886. GB/T13309917. GB/T5170.13-xxxx8. JJG189-19979. GB/T5170。15xxxx列舉如下：電動振動臺技術條件電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設備基本參數(shù)檢定方法振動（正弦）試驗用電動振動臺數(shù)字式電動振動試驗系統(tǒng)電動式振動試驗臺隨機振動試驗系統(tǒng)機械振動臺技術條件電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設備基本參數(shù)檢定方法振動（正弦）試驗用機械振動臺機械式振動試驗臺電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設備基本參數(shù)檢定方法10. JB/T8228-2000X11. JJG638-9012.

18、JB/T6868-9313. JJG5418814. JB/T9391 200x15. JJG497-200016. JB/T7407-94振動（正弦）試驗用液壓振動臺液壓振動臺液壓式振動試驗臺沖擊臺技術條件落體式?jīng)_擊試驗臺碰撞試驗臺技術條件碰撞試驗臺包裝跌落試驗機技術條件3、電動臺的一些標準規(guī)范（參照 JJG948 1999）1.諧波失真度A級頻率范圍5Wfw 20Hzf20 Hz波形失真20 Hz波形失真20 Hz波形失真25%10%在20Hz以上整個工作頻率范圍內(nèi)，允許有12個加速度波形失真較大的頻帶，在該頻帶內(nèi)最大加速度波形失真度不大于25%,頻率寬度為加速度失真度對應頻率的10%,加

19、速度波形失真度的測量包括到上限頻率5倍的諧波.2.臺面均勻度小臺面A笏1頻率范圍5f 1500均勻度工 10%20%25%B級頻率范圍5f 1500均勻度15%工 25%30%C級頻率范圍5f 1500均勻度工 15%25%35%大臺面A冤1頻率范圍5f500500f0.7f *均勻度工 15%工 25%w50%B級頻率范圍5f500500f0o 7f *均勻度20%工 30%70%C級頻率范圍5f500500f0.7f *均勻度25%50%工 100%注：1 .振動臺臺面最外安裝螺栓分布圓直徑大于400mm的振動臺面為大臺面。2 . f *為試驗系統(tǒng)的一階共振頻率 .3 .在2000Hz以內(nèi)

20、的頻率允許有1 2個均勻度較大的頻帶，在該頻帶內(nèi)最大加速度幅值均勻度不大于50%（小臺面）及150%或給出實際測量值（大臺面），頻率寬度不超過最大均 勻度對應頻率的 10%4.臺面橫向振動比（橫向加速度幅值與主振方向加速度幅值之比A級頻率范圍5 f 20Hz500 f500臺面橫向振動比20%10%20%B級頻率范圍5 f 20Hz500 f500臺面橫向振動比25%15%25%G級頻率范圍5 f 20Hz500 f500臺面橫向振動比25%15%50%注：在2000HZ以下頻率，允許有1-2個橫向振動比較大的頻帶，在該頻帶內(nèi)最大橫向振動比不應大于100%,頻帶寬度不超過橫向振動比的對應頻率的10%5.振動位移，速度，加速度幅值誤差幅值示值誤差A冤15%B級W8%C級工 10%沖擊臺一些主要的標準規(guī)范（參照 JJG541-2005 ）1 .臺面橫向比 臺面中心點上垂直于沖擊方向的加速度值，不得