振動試驗(yàn)及振動試驗(yàn)設(shè)備

1、 振動試驗(yàn)是評定元器件、零部件及整機(jī)在預(yù)期的運(yùn)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(yàn)分以下種類： 1、正弦定頻試驗(yàn) 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(jìn)行正弦振動試驗(yàn)，并達(dá)到規(guī)定要求的時間。 2、正弦掃頻試驗(yàn) 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(dá)到規(guī)定的總次數(shù)為止。 掃頻試驗(yàn)分線性掃頻試驗(yàn)和指數(shù)掃頻試驗(yàn) 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(jī)掃描試驗(yàn) 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(jī)信號作由低頻到高頻，再由高頻到低頻的掃描，并達(dá)到規(guī)定要求的時間。4、寬帶隨機(jī)振動試驗(yàn) 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(jī)振動，并達(dá)到規(guī)定要求的時間。5、寬帶隨機(jī)疊加正弦振動試驗(yàn) 在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，在隨機(jī)振動的基礎(chǔ)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(yàn)。6、寬帶隨機(jī)疊加窄帶隨機(jī)掃描振動試驗(yàn) 在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，在寬帶隨機(jī)振動的基礎(chǔ)上疊加有若干窄帶隨機(jī)峰值，按規(guī)定量級規(guī)定時間完成試驗(yàn)。7、跑車試驗(yàn) 在選定的路面上，將試驗(yàn)樣品裝在運(yùn)輸車上，以一定的車速行駛?cè)舾纱危脕砟M在不同路面上的振動情況。 以上振動

3、試驗(yàn)的量值GB2423,及GJB150、GJB360、根據(jù)不同的使用環(huán)境規(guī)定了相應(yīng)的試驗(yàn)量值。 GB2423是對電工電子產(chǎn)品的基本環(huán)境試驗(yàn)所作的規(guī)定。 GJB150是對軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法所作的規(guī)定。 GJB360是對軍用電子及電氣元器件試驗(yàn)方法所作的規(guī)定。 GJB548是對軍用微電子器件試驗(yàn)方法所作的規(guī)定。1、振動試驗(yàn)設(shè)備的基本參數(shù) 最大載荷 最大載荷是振動試驗(yàn)設(shè)備的承受載荷的能力，振動試驗(yàn)設(shè)備承受載荷的能力決定于承載彈簧和導(dǎo)向系統(tǒng)的強(qiáng)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(yàn)設(shè)備所能產(chǎn)生的最大激振力是試驗(yàn)設(shè)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(fù)載重量 單位：kg頻率范圍 振動試驗(yàn)設(shè)備允許的工作頻率范圍，振動試驗(yàn)設(shè)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(jī)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(jī)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?yàn)樵谧畲笏俣葧r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(yàn)設(shè)備空載時的加速度，是衡量振動試驗(yàn)設(shè)備推力的一項參數(shù)。2、常用的振動試驗(yàn)設(shè)備 振動試驗(yàn)設(shè)備分機(jī)械振動試驗(yàn)臺、電液振動試驗(yàn)臺、電動振動試驗(yàn)臺、模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺。 機(jī)械式振動試驗(yàn)臺 機(jī)械式振動試驗(yàn)臺屬低頻大載荷振動試驗(yàn)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(yàn)或低頻定位移掃頻試驗(yàn)，不能作定加速度掃頻試驗(yàn)，機(jī)械式振動試驗(yàn)臺是一種開環(huán)式振動試驗(yàn)設(shè)備。一次裝夾可實(shí)現(xiàn)垂

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

7、臺或電動式振動臺） （1）機(jī)械振動臺的選型 機(jī)械式振動臺是按載荷大小命名的， a、一般技術(shù)指標(biāo) 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(yàn)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(jī)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(jī)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(biāo)： 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(yàn)所需推力 M1:活動系統(tǒng)重量 M2:試品重量 a: 試驗(yàn)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(fēng)機(jī)打印機(jī)圖1 典型振動試驗(yàn)系統(tǒng)組成原理（3）模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺的選型及使用 模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺是以載荷大小命 名的。 模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺是實(shí)際跑車試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)再現(xiàn)。 a、模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺的一般指標(biāo) 載荷： 臺面大?。?加速度總均方根值： 強(qiáng)化等級： b、模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺的選型 c、模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)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，單獨(dú)

9、就控制儀及振動臺均可達(dá)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(shí)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(diǎn)，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(jī)試驗(yàn)，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(jī)的正弦及隨機(jī)試驗(yàn)，滿足GJB150的需要。 推力10000N20000N3000

10、0N50000N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(fù)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(fù)載下加速度30000N45kg 65g12.19g 30000N,空載加速度100g的振動臺在200kg負(fù)載下兩者加速度只差0.8g 推力M活空載加速度200kg負(fù)載下加速度30000N30kg10

11、0g13g電動振動臺作沖擊試驗(yàn) 隨著控制儀技術(shù)的發(fā)展，及開關(guān)功放技術(shù)的應(yīng)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(yàn)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(dá)5m/s允許的沖擊推力為正弦推力峰值的 2倍。 隨機(jī)振動試驗(yàn)技術(shù) 隨機(jī)振動是較為真實(shí)的反映實(shí)際環(huán)境的一種試驗(yàn)方法，它的概念較為抽象，涉及的知識面較寬，作為我們試驗(yàn)人員需從以下兩方面弄清楚隨機(jī)振動。 隨機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)振動 峰值3倍的有效值隨機(jī)振動的表達(dá)方式（以寬帶隨機(jī)為例） 隨機(jī)信號是非確定信號，它不能用確定的