01
設(shè)計(jì)開發(fā)階段
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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2018-09-17 10:25
為什么要進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試
01
設(shè)計(jì)開發(fā)階段
分析試品在不同振動(dòng)狀態(tài)下的震動(dòng)模態(tài)；
測(cè)試產(chǎn)品的極限強(qiáng)度及訂定相關(guān)的特性規(guī)格；
失效分析與改善。
02
生產(chǎn)階段
全面進(jìn)行ESS測(cè)試，大量篩選出潛在的瑕疵。
依據(jù)產(chǎn)品的特性及振動(dòng)規(guī)模，投入ESS測(cè)試有效的篩選出潛在的不良件，對(duì)于電子或機(jī)構(gòu)類與加工時(shí)殘留之熱應(yīng)力及內(nèi)應(yīng)力可有效消除其內(nèi)殘留應(yīng)力之效果，可有效的消除多層電路板間的離散電容效應(yīng)，將對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)提供相當(dāng)大的幫助。
品質(zhì)管理 (QC)：有效確保與管理產(chǎn)品的品質(zhì)水準(zhǔn)；
品質(zhì)保證 (QA)：認(rèn)證生產(chǎn)之產(chǎn)品，其使用功能、規(guī)格與可靠度與標(biāo)示相同；
其它。
提供工程開發(fā)的依據(jù)及參考；
制程控制；
品質(zhì)的改善及提升；
提供與振動(dòng)有關(guān)之相互關(guān)系條件；
對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的保證與承諾；
減少維修支出與提升獲利率；
提高整體形象。
固定件松脫；
電子接點(diǎn)接續(xù)不良；
篩選出潛在的不良零件；
篩選出有瑕疵的焊點(diǎn)；
調(diào)整件之受振位置、準(zhǔn)度失真；
零組件之破裂、損毀；
電路斷短路異常；
電源線或訊號(hào)線之不正常磨損或?qū)Ь€斷裂或接點(diǎn)松脫；
試件產(chǎn)生振動(dòng)噪音；
功能異常失效。
設(shè)計(jì)階段的驗(yàn)證試驗(yàn)（定性、定量試驗(yàn)/疲勞、破壞）；
生產(chǎn)階段全面進(jìn)行ESS應(yīng)力篩選；
品管、品保階段的可靠度抽檢認(rèn)證；
接受階段的驗(yàn)證測(cè)試（品質(zhì)、規(guī)格特性功能驗(yàn)證）。
儀器設(shè)備、夾具種類及特征；
測(cè)試規(guī)格，執(zhí)行狀態(tài)及進(jìn)行步驟；
夾具與試件固定之方式，加速規(guī)的安裝位置；
試件在測(cè)試的前、中、后功能測(cè)試紀(jì)錄，失效分析與判斷；
測(cè)試結(jié)果的檢討評(píng)估、改善與建議。
振動(dòng)測(cè)試設(shè)備可分為：控制器、放大器、振動(dòng)及推力大小及最大形成量、振動(dòng)音圈頻率影響范圍及響應(yīng)頻譜。其中，振動(dòng)音圈頻率影響范圍及響應(yīng)頻譜有：
選擇振動(dòng)測(cè)試的軸向；
振動(dòng)頻譜與功率強(qiáng)度；
執(zhí)行時(shí)間的長久；
進(jìn)行掃描的方式與速率；
夾具種類與特性；
試件本身；
安裝技能；
加速規(guī)（感知器）的種類、質(zhì)量及數(shù)量；
加速規(guī)的安裝位置及固定方式；
試件狀態(tài)（關(guān)機(jī)/關(guān)機(jī)測(cè)試、復(fù)合測(cè)試）；
其它
振動(dòng)強(qiáng)度常用速度、加速度、振幅大小表示，也使用力量大小的變化來描述。加速度 (a)、速度 (v)、振幅 (d)、力 (N) 通常用線性單位來表示。
振動(dòng)強(qiáng)度量通常有下列不同的描述：
峰對(duì)峰值 (peak to peak)
峰值 (peak level)
平均值 (Average level)
均方根值 (Root mean square, RMS)
功率頻譜密度值 (Power spectrum density,PSD)
加速度頻譜密度值 (Acceleration spectrumdensity, ASD)
各種不同的單位描述有其特定的使用時(shí)機(jī)，與振動(dòng)強(qiáng)度表示法。
振動(dòng)測(cè)量通常使用加速規(guī)作為感知器，對(duì)于速度或振幅大小則將加速度訊號(hào)積分運(yùn)算而得。當(dāng)然也可選擇速度規(guī)或位移規(guī)進(jìn)行測(cè)量，無論選用何種感知器作為測(cè)量都必須注意其特性規(guī)格，否則將嚴(yán)重影響振動(dòng)測(cè)試的精確度。
任何接觸時(shí)，感知器的本身既是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，有其自身的共振頻率及共振倍頻等相關(guān)物理特性，通常進(jìn)行振動(dòng)量測(cè)量前必須選擇高過測(cè)試頻寬條件以上的感知器。
必須選擇較高測(cè)量值之感知器。
感知器安裝的方式。
周圍環(huán)境變化也是影響振動(dòng)測(cè)量的重要因素。
換能器（感知器）的種類
在測(cè)量振動(dòng)信號(hào)時(shí)，最長被選擇使用將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的測(cè)量元件，簡稱為換能源器或稱為能量轉(zhuǎn)換器 (transducer)。
換能器將試件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，再分析輸出信號(hào)之強(qiáng)弱與變化，如頻率、加速度、速度、位移及力等量。
在實(shí)際測(cè)量環(huán)境中，依據(jù)實(shí)際需求又可分為：接觸式和非接觸式。其中，非接觸式的感知器，常用的有：渦電流式、電容式、光電式（光彈法、雷射光電反射法、鐳射多普勒效應(yīng)測(cè)量法）。
非接觸式感知器的使用特征：
遠(yuǎn)距離測(cè)量；
高溫/低溫環(huán)境下測(cè)量；
無法固定感知器的環(huán)境；
無質(zhì)量效應(yīng)的缺點(diǎn)。
如何選擇加速規(guī)：
頻率影響范圍、靈敏度、線性度、動(dòng)態(tài)范圍/安全極限值、質(zhì)量效應(yīng)、軸向及側(cè)向靈敏度、溫度效應(yīng)、信號(hào)線長度、其它環(huán)境因素影響效應(yīng)等。
01
正弦波 (SINE WAVE)
循環(huán)掃描 (SWEEP SINE)：線性掃描 (Linar、Hz/sec)，對(duì)數(shù)掃描 (Log、Octave)；
共振搜尋 (RESONANCERESEARCH)
共振駐留 (RESONANCE DWELL)
步進(jìn)式掃描 (STEP SINE)
復(fù)頻式共振駐留 (MULTIRESONANCE DWELL)：隨機(jī)波 (RANDOM)、沖擊波(SHOCK WAVE)
半弦波 (HALF SINE1/2 SINE)
鋸齒波 (SAWTOOTH WAVE)
方波 (SQUARE WAVE)
自行定義 (SELF DEFINITION)：SINE ON (SOR)，RANDOM ON RANDOM (ROR)，其它——復(fù)合波形測(cè)試。
試件以特定的振動(dòng)能量，在預(yù)定的頻率范圍及時(shí)間內(nèi)加以振動(dòng)，并連續(xù)變化其頻率。
目的：使試件在設(shè)定頻率范圍內(nèi)，由低頻至高頻或高頻至低頻連續(xù)的進(jìn)行多次循環(huán)掃描測(cè)試，用以鑒定產(chǎn)品是否足以忍受環(huán)境應(yīng)力，并及早預(yù)防與改善。
技巧：正弦掃描的振動(dòng)強(qiáng)度、掃描速率及掃描方式，對(duì)共振的發(fā)生有重要的影響。正確的掃描速率必須滿到能使試件發(fā)生最大共振的，最短時(shí)間作為掃描速率定訂的依據(jù)。并希望能在共振頻率范圍內(nèi)發(fā)生足夠的共振次數(shù)，用以鑒定試件容忍振動(dòng)環(huán)境應(yīng)力的能力。
方式：線性掃描、對(duì)數(shù)掃描。
對(duì)大多數(shù)的振動(dòng)環(huán)境而言，無論是自然或人為環(huán)境所產(chǎn)生的振動(dòng)環(huán)境，大多以隨機(jī)波存在之振動(dòng)模式為多。例如自然環(huán)境中的海浪、潮流、風(fēng)、落雨、地震以至日常生活中的環(huán)境，如運(yùn)輸環(huán)境等等所產(chǎn)生的振動(dòng)，皆為隨機(jī)振動(dòng)之范疇。固試件、產(chǎn)品所存在的環(huán)境本是涵蓋在隨機(jī)振動(dòng)之范圍內(nèi)，若能對(duì)試件進(jìn)行振動(dòng)相關(guān)之研究分析，投以經(jīng)過研究規(guī)劃過的隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試，則將更接近實(shí)際所面臨之效果。其測(cè)試的效率遠(yuǎn)超過正弦掃描，且不易發(fā)生正弦掃描式所產(chǎn)生的過應(yīng)力及應(yīng)力殘留等不良影響。
試件以較低的振動(dòng)能，低頻到高頻以固定的能量強(qiáng)度及連續(xù)的頻率、適度的掃描速率進(jìn)行掃描，用以激發(fā)試件的振動(dòng)模式，作為共振駐留測(cè)試之重要依據(jù)。
通常共振搜尋必須將搜尋之頻率范圍適度的加寬，用以更確實(shí)掌握實(shí)際發(fā)生的環(huán)境變異及試件因疲勞或老化情形下，產(chǎn)生安全裕度萎縮的情況而損壞。
共振駐留測(cè)試的目的在測(cè)試試件是否忍受長期在共振環(huán)境下的能力。
首先針對(duì)共振搜尋時(shí)所找出的共振頻率及共振模式加以分析，選擇試件在特定的環(huán)境中可能長期出現(xiàn)或較易出現(xiàn)的頻率分布，或振動(dòng)環(huán)境中振動(dòng)強(qiáng)度較高的頻率分布，作為共振駐留的測(cè)試依據(jù)，測(cè)試試件是否能忍受長期在共振環(huán)境下的能力。
良好的共振駐留系統(tǒng)，可隨時(shí)追蹤飄移的共振頻率，以達(dá)到最佳的共振效果。通常共振駐留常用107次或使用期間可能分布在該一有效共振頻率區(qū)間的累計(jì)時(shí)間，作為測(cè)試的試件參考。
試件的掃描速率以每一單位時(shí)間增加一倍頻率的掃描方式，通常使用在測(cè)試環(huán)境較佳或強(qiáng)度較低的測(cè)試規(guī)范（如音響，視聽器材，通訊產(chǎn)品）。
針對(duì)執(zhí)行循環(huán)掃描測(cè)試過程中，對(duì)不發(fā)生共振的無效測(cè)試頻域，所好用大量的測(cè)試時(shí)間及設(shè)備，所設(shè)計(jì)規(guī)劃的一種快速有效的測(cè)試方式。使用在生產(chǎn)線測(cè)試，品管抽測(cè)。
首先針對(duì)試件進(jìn)行頻譜分析，記錄共振發(fā)生狀態(tài)及相關(guān)物理量，計(jì)有共振發(fā)生時(shí)的共振主頻、有效振動(dòng)頻寬范圍、共振倍頻及共振模態(tài)等，并考慮試件物理強(qiáng)度條件與該試件可靠度設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并實(shí)際考慮試件在進(jìn)行測(cè)試分析時(shí)，所容許的測(cè)試時(shí)間周期等。綜合所有條件進(jìn)行分析判斷，定訂測(cè)試時(shí)實(shí)際有效的測(cè)試頻譜，并建立追蹤頻估、修正等步驟方告完成。
平均節(jié)省50%~9%循環(huán)測(cè)試中無效測(cè)試頻寬所占用的時(shí)間，并增加設(shè)備之使用效益。
將已經(jīng)規(guī)劃完成的多組不同強(qiáng)度特定頻譜，在同一時(shí)域中同時(shí)輸出，其目的在使試件上發(fā)生不良率較高之元件或須特別指定篩選的元件，給于特定的功率頻譜，用以提升測(cè)試效率的篩選方式。
主要的功能在改善不禁使共振測(cè)試中，步進(jìn)式掃描測(cè)試時(shí)所消耗較長的時(shí)間所設(shè)計(jì)的，其目的在節(jié)省大量的測(cè)試時(shí)間，并使其測(cè)試結(jié)果等效于循環(huán)掃描與隨機(jī)振動(dòng)的功效，能在最短的時(shí)間內(nèi)將不良件篩出。
使用方式：SOR. ROR. MULTI SINE
執(zhí)行時(shí)機(jī)：生產(chǎn)線測(cè)試
ESS是利用環(huán)境應(yīng)力為手段進(jìn)行篩選，常會(huì)與環(huán)境試驗(yàn)混為一談，嚴(yán)格來說ESS是一種提高生產(chǎn)品質(zhì)的篩選程序而環(huán)境試驗(yàn)，基本上的不同點(diǎn)為：
ESS的測(cè)試精神乃要求對(duì)于產(chǎn)品作100%的全面性篩選，而環(huán)境測(cè)試只需將少數(shù)的樣品進(jìn)行測(cè)試或定量或定期或不定期的抽樣執(zhí)行而已。
環(huán)境測(cè)試的主要目的在測(cè)試試件忍受環(huán)境應(yīng)力的能力，一般而言，測(cè)試的結(jié)果是不希望有失效件發(fā)生。
希望試件中潛在的不良大量暴露出來，對(duì)失效的發(fā)生反而是被期待的。
ESS篩選為加速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中潛伏的瑕疵設(shè)計(jì)，所以測(cè)試的規(guī)格與該使用環(huán)境，并非絕對(duì)關(guān)系存在，進(jìn)行測(cè)試的規(guī)格在不超過試件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度或零組件的物理極限強(qiáng)度范圍即可，或因產(chǎn)品中零組件的特性，而特別設(shè)計(jì)避免開對(duì)于振動(dòng)極為敏感的頻域，使系統(tǒng)得以組合運(yùn)作下進(jìn)行功能測(cè)試或其他測(cè)試。
環(huán)境測(cè)試的項(xiàng)目規(guī)格，常依據(jù)試件使用壽命周期之實(shí)際環(huán)境所定訂。
依據(jù)ESS定義，有效的執(zhí)行ESS程序應(yīng)包含有以下的幾相特質(zhì)：
能快速的將潛在于產(chǎn)品中的瑕疵給暴露出來；
執(zhí)行ESS下的環(huán)境應(yīng)力，其強(qiáng)度不得大于產(chǎn)品自身的極限強(qiáng)度或設(shè)計(jì)強(qiáng)度；
執(zhí)行ESS應(yīng)不會(huì)影響產(chǎn)品的正常使用壽命
符合成本效益。
執(zhí)行ESS計(jì)劃有何效益：
有效提高產(chǎn)品可靠度；
提高產(chǎn)品使用時(shí)的MTBF；
可提高制程生產(chǎn)率；
在研發(fā)階段可協(xié)助早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，提高工程可靠度，節(jié)省開發(fā)時(shí)間及開發(fā)成本，創(chuàng)造總體利益。
掌握不同環(huán)境因素的應(yīng)力分析；
不同應(yīng)力水準(zhǔn)下對(duì)產(chǎn)品所產(chǎn)生的影響及工程效益；
分析產(chǎn)品在篩選后的產(chǎn)品與篩選后所顯現(xiàn)出的使用情形。
頻率控制范圍，頻率解析度及精確度，控制點(diǎn)數(shù)量機(jī)控制方式，動(dòng)態(tài)壓縮率，掃描速率及掃描方式種類，安全裕度設(shè)定值，軟、硬件保護(hù)設(shè)計(jì)的完整性，控制數(shù)值的準(zhǔn)確性，軟、硬件的擴(kuò)充性 (SINE/RANDOM/SHOCK/FFT)，多階段的程式設(shè)定能力，防錯(cuò)、防呆設(shè)計(jì)，操作的人性化設(shè)計(jì)。
響應(yīng)頻寬，功率因素效率，瞬間功率值與連續(xù)功率值，雜訊保護(hù)系統(tǒng)，過溫度、過電流、過電壓保護(hù)，串、并聯(lián)輸出的擴(kuò)充性。
根據(jù)自己的需求選擇合適的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)自己產(chǎn)品的了解，對(duì)未來需求的判定（擴(kuò)充性），對(duì)任務(wù)的認(rèn)知。
機(jī)械式振動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較：
優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜，操作方便，維修方便，靜荷重大。
缺點(diǎn)：頻率響應(yīng)范圍小，作動(dòng)頻率低，基本上只生產(chǎn)單頻，振動(dòng)波形為正弦波模式為主，執(zhí)行時(shí)一般噪音值較高，通常以定位移輸出（變加速度），頻率變化速率較低，控制精確性較低。
電磁振動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較：
優(yōu)點(diǎn)：頻率響應(yīng)寬DC~20kHz，控制精度高，可模擬各種波形(SINE、RANDOM、ROR、SOR SHOCK)，控制容易，適合不同的測(cè)試需求（開發(fā)、工程、品管、應(yīng)力篩選，擴(kuò)充性大），保養(yǎng)容易。
缺點(diǎn)：大型機(jī)組設(shè)備費(fèi)用成本較高，需要較大電源供應(yīng)。
液壓式振動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較：
優(yōu)點(diǎn)：推力大，可產(chǎn)生較大位移量，方便進(jìn)行多軸向連接測(cè)試。
缺點(diǎn)：造價(jià)及維修保養(yǎng)成本高，高頻響應(yīng)無法達(dá)成，大型機(jī)組不易安裝組立。
氣動(dòng)式振動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較：
優(yōu)點(diǎn)：操作容易，專用機(jī)型適用固定式的篩選工作，可產(chǎn)生多軸向的振動(dòng)頻譜，安裝及維修容易。
缺點(diǎn)：無法任意變更已設(shè)定之振動(dòng)頻譜，需要清潔的壓縮空氣，空氣消耗量大，不易壓縮控制振動(dòng)波形，對(duì)待側(cè)物的重量較為敏感，無法產(chǎn)生較大位移量。
來源：AnyTesting
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