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嘉峪檢測網(wǎng) 2020-09-15 08:51
目前國內(nèi)的正弦振動的標(biāo)準(zhǔn)有很多,下面列出一些常見的標(biāo)準(zhǔn):
GB/T 2423.10-2008 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第2部分: 試驗方法 試驗Fc: 振動(正弦)
IEC 60068-2-6-2007 基本環(huán)境試驗規(guī)程.第2部分:試驗.第6節(jié):試驗Fc:振動(正弦波)
ISO 8318:2000 包裝.滿裝的運輸包裝和單元貨物.采用可變頻的正弦振動試驗
GB/T 4857.7-2005 包裝 運輸包裝件基本試驗 第7部分正弦定頻振動試驗方法
GB/T 4857.10-2005 包裝 運輸包裝件基本試驗第10部分:正弦變頻振動試驗方法
GJB 548B-2005 微電子器件試驗方法和程序
本文主要介紹GB/T 2423.10-2008。
GB/T 2423.10-2008等同采用IEC60068-2-6:1995《環(huán)境試驗 第2部分:試驗方法 試驗Fc:振動(正弦)》。IEC60068-2-6的最新版本為:IEC60068-2-6:2007 Environmental testing –Part 2-6:Tests – Test Fc: Vibration (sinusoidal)。GB/T 2423.10-2008代替GB/T2423.10—1995《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分:試驗Fc:振動(正弦)》,與其相比,本部分增加了數(shù)字信號控制和數(shù)字濾波方面的技術(shù)內(nèi)容。對原有的內(nèi)容也有刪改和補充。GB/T 2423.10-2008新的版本早先有消息說在擬訂中,但是目前還沒有看到新的版本。據(jù)說新的版本仍將有大的修改。
本部分由上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術(shù)研究院提出。
本部分由中國電工電子產(chǎn)品環(huán)境條件與環(huán)境試驗標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。
目錄

適用的對象及用途
適用于在運輸或使用期間可能在船舶、航空飛行器、陸用車輛、旋翼飛行器空間應(yīng)用,以及因機械或地震現(xiàn)象導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)、脈動或擺動力產(chǎn)生共振的元件、設(shè)備和其他產(chǎn)品(簡稱樣品)。
必須強調(diào)指出,振動試驗總是需要一定的工程判斷,供需雙方應(yīng)充分認(rèn)識這一點。無論如何,正弦振動試驗是一個確定的,相對簡單的過程,因而適用于診斷和使用壽命試驗。
試驗?zāi)康?/span>
本試驗的目的是確定樣品的機械薄弱環(huán)節(jié)和(或)特性降低情況。用這些資料,結(jié)合有關(guān)規(guī)范用以判定樣品是否可以接收。在某些情況下,本試驗方法可用于論證樣品的機械結(jié)構(gòu)完好性和(或)研究它們的動態(tài)特性。也可根據(jù)經(jīng)受本試驗不同嚴(yán)酷等級的能力來劃分元器件等級。
A.1 引言
本試驗的基本目的是提供一種能在試驗室內(nèi)再現(xiàn)樣品可能經(jīng)受到的實際環(huán)境影響的方法,而不是再現(xiàn)實際環(huán)境。
主要是在試驗室內(nèi)再現(xiàn)的是可能的實際環(huán)境,而不能等同于再現(xiàn)實際環(huán)境。
重要的術(shù)語:
各種“點”
3.1固定點 fixing point
3.2測量點 measuring point
3.2.1檢測點 check point
3.2.2參考點 reference point
3.2.2.1 虛擬參考點fictitious reference point
3.3控制點 control point
3.3.1單點控制 single point control
3.3.2多點控制 multipoint control
關(guān)于這些點,可以用下面的兩張圖來幫助理解:

四個及四個固定點以下的情況,都作為檢測點,可選擇其中一個點作為參考點(用于控制試驗),單點控制的情況下參考點即為控制點。下面的圖則是多于四個固定點、并且使用了,多點控制的情況。

3.4掃頻循環(huán) sweepcycle
在每個方向按規(guī)定的頻率范圍往返。例如,10 Hz到150 Hz到10 Hz。
注:數(shù)字正弦控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠商提供的手冊經(jīng)常以f1到f2表示掃頻循環(huán),而不是f1到f2到f1。
這一條也是經(jīng)常容易混淆的地方,有的試驗給出的條件沒有給出充分的信息,常常導(dǎo)致試驗無法順利開展需要反復(fù)的確認(rèn),而如果這一點上能比較明確、統(tǒng)一可以節(jié)省不少的時間。
3.9危險頻率 criticalfrequencies
下列情況下的頻率:
——由振動引起的,樣品呈現(xiàn)出不正常和(或)性能變壞。
——機械共振和(或)其他作用的響應(yīng),如顫動。
包裝共振頻率在內(nèi)可能引發(fā)失效或性能降低的頻率。在此不得不提一下令人腦仁疼的“共振”問題,抄了一些資料在下面。
3.80 共振 resonance
受迫振蕩系統(tǒng)在激勵頻率即使存在細(xì)小的變化時其系統(tǒng)響應(yīng)也會出現(xiàn)下降的狀態(tài)。
——GB/T2298—2010《機械振動與沖擊術(shù)語》
3.15resonance,n——for a system undergoing forced vibration, the frequency at which anychange of the exciting frequency, positive and negative, in the vicinity of theexciting frequency causes a decrease in the response of the system.
——ASTMD999–01 Standard Test Methods for Vibration Testing of Shipping Containers.
ASTMD999-01中為:“共振-對于一個遭受強迫振動的系統(tǒng),當(dāng)激勵頻率附近發(fā)生不管正或負(fù)的任何變化,就會引起系統(tǒng)響應(yīng)的下降,該頻率即共振頻率”。
MIL-STD-810G方法528 “艦船設(shè)備的機械振動”中定義為:“傳遞率-在穩(wěn)態(tài)受迫振動中響應(yīng)幅值對激勵幅值的無量綱比。它可能是力、位移、速度或加速度之一”。
MIL-STD-810G方法528“艦船設(shè)備的機械振動”中規(guī)定,將傳遞率大于1.5的響應(yīng)極值作為共振頻率包括進耐久試驗頻率中。
RTCADO 160G Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment 機載設(shè)備的環(huán)境條件和測試程序
8.5.1Sinusodial Test Procedure
Ineach of the equipment's three orthogonal axes perform the following tests usingthe appropriate test curves of Figure 8-2 or Figure 8-3
Withthe equipment operating, perform sine frequency sweep cycles varying thevibration frequency over the appropriate frequency range from lowest to thehighest (up-sweep) to the lowest (down-sweep) specified frequencies with alogarithmic sweep rate not exceeding 1.0 octave/minute. During the initialup-sweeps, record plots of the accelerometers at the response locationsselected and identify the critical frequencies. Critical frequencies aredefined as those frequencies where: (1) mechanical vibration resonances havepeak acceleration amplitudes greater than twice the input accelerationamplitude, or (2) a change in performance or behavior is noticeable whether ornot performance standards are exceeded.
一般正弦掃頻試驗,頻率范圍:5-1000HZ,加速度:1G,掃頻速率,1 OCT/min,往返一次。
檢測共振點是通過設(shè)置Q值或者幅值比掃頻出來,或者就是靠經(jīng)驗判斷。
3.12gn
由地球引力產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)加速度,它是隨海拔高度和地理緯度而變化的。
注:本部分為了便于使用,將gn值圓整到10m/s^2的整數(shù)值。
這個也是需要注意的地方,因為國際單位1g=9.8m/s^2,而一般振動試驗設(shè)備的控制儀使用的國際標(biāo)準(zhǔn),所以最終得到的數(shù)字會略微有一些差異。
4.1.6掃頻
掃頻應(yīng)是連續(xù)的,且頻率應(yīng)隨時間按指數(shù)規(guī)律變化(見A.4.3)。掃頻的速率應(yīng)為每分鐘一個倍頻程,容差為±10%。這可能因為振動響應(yīng)檢查而有所不同(見8.1)。
注:由于數(shù)字控制系統(tǒng)掃頻的“連續(xù)性”不是絕對準(zhǔn)確的,但這種誤差并無很大的實際意義。
掃描方式分幾種
線性掃描:是線性的,即單位時間掃過多少赫茲,單位是Hz/s或Hz/min,這種掃描用于細(xì)找共振頻率的試驗。
對數(shù)掃描:頻率變化按對數(shù)變化,掃描率可以是oct/min ,對數(shù)掃描的意思是相同的時間掃過的頻率倍頻程數(shù)是相同的。
什么是掃描速度
掃描速度(sweep speed):指從最低頻率掃描到最高頻率的速度。有以下幾種:
1)Oct/min:多少倍頻程每分鐘。
例:1Oct/min,5Hz到10Hz需1分鐘,10Hz到20Hz需1分鐘。
2)min/sweep:多少分鐘每次掃頻。
例:5-500Hz,掃描速度:1分鐘/sweep,表示從5Hz到500Hz需1分鐘。
3)Hz/s:多少Hz每秒。
例:5-10Hz,掃描速度:1Hz/s,表示5Hz到6Hz需1秒,6Hz到7Hz需1秒。
對數(shù)掃描頻率變化按對數(shù)變化,掃描率可以是oct/min、oct是倍頻程。如果上限頻率fH,下限fL,fH/fL=2^n,n就是下限頻率到上限頻率經(jīng)過了n個倍頻程。
對數(shù)掃描的意思是相同的時間掃過的頻率倍頻程數(shù)是相同的,例如從5-20Hz是兩個倍頻程,從500-2000Hz也是兩個倍頻程。在對數(shù)掃描的情況下,掃過這兩段的時間是相同的。就是說對數(shù)掃描時低頻掃得慢而高頻掃得快(這當(dāng)然是指單位時間掃過的頻率范圍)。有時對數(shù)掃描率還用于Dec/min,含義是每分鐘掃多少個十倍頻程。
5 嚴(yán)酷等級
振動試驗的嚴(yán)酷等級由三個參數(shù)共同確定。即頻率范圍、振動幅值和耐久試驗的持續(xù)時間(按掃頻循環(huán)數(shù)或時間給出)。
……
附錄B給出了元件的嚴(yán)酷等級示例,附錄C給出了設(shè)備的嚴(yán)酷等級示例(見A.4.1和A.4.2)。
5.1頻率范圍
有關(guān)規(guī)范應(yīng)從表1中選取一個下限頻率,并從表2中選取一個上限頻率來確定頻率范圍。推薦的頻率范圍見表3。
B.1,C.1和C.2給出了特殊用途的嚴(yán)酷等級示例。




5.2 振動幅值
有關(guān)規(guī)范應(yīng)規(guī)定振動幅值(位移幅值或加速度幅值,或兩者都要)》
交越頻率以下規(guī)定為定位移,交越頻率以上規(guī)定為定加速度。表4和表5給出了不同交越頻率時的位移和加速度幅值的推薦值。
每一個位移幅值都有一相對應(yīng)的加速度幅值(示于表4和表5的同一橫格線上)。因此在交越頻率上振動量值是相同的(見A.4.1)。
當(dāng)規(guī)定的交越頻率在技術(shù)上不適用時,有關(guān)規(guī)范可以另行規(guī)定交越頻率以及與其對應(yīng)的位移一加速度幅值。有某些情況下也可規(guī)定一個以上的交越頻率。
注:振幅與頻率的關(guān)系見圖1、圖2、圖3。但在用于低頻區(qū)域時應(yīng)考慮A.4.1給出的內(nèi)容。
上限頻率僅到10Hz的試驗,通常在整個頻率范圍采用定位移幅值的方法。因此在表6和圖3中僅給出了位移幅值。


交越點是正弦振動試驗包絡(luò)曲線上的轉(zhuǎn)折點,交越頻率是將振動特性從一種關(guān)系變到另一種關(guān)系的頻率,是由產(chǎn)品的使用環(huán)境和振動臺能力等綜合因素決定的。目前對正弦振動試驗可以規(guī)定一個交越點,也可以規(guī)定一個以上的交越點,即多個交越點。
對交越頻率,有的標(biāo)準(zhǔn)在給出試驗等級的同時,直接給出交越頻率;有的標(biāo)準(zhǔn)則給出位移幅值和加速度幅值,讓使用者自己算出交越頻率。對某一具體的試驗嚴(yán)酷等級,若有了位移和加速度幅值,如何計算出頻率之間的關(guān)系可用下式表示:
a=0.004sf^2
式中:a為加速度(g),s為位移(單振幅 mm),f為頻率(Hz)。由上式可見,只要知道其中的二個量,就可以算出第三個量。例如知道位移和加速度的幅值,就可計算出頻率值。
——王樹榮《振動沖擊試驗方法與技術(shù)》
5.3耐久試驗的持續(xù)時間
有關(guān)規(guī)范應(yīng)從下面給出的推薦值中選取耐久試驗的持續(xù)時間。如果規(guī)定的持續(xù)時間導(dǎo)致在每個軸線或頻率上等于或大于10h,則可分成幾個單獨的試驗周期進行,但不應(yīng)減少樣品所受的應(yīng)力(見A.1和A.6.2)。
5.3.1掃頻耐久
在每一軸線上的耐久試驗持續(xù)時間以掃頻循環(huán)數(shù)(見3.4)給出,有關(guān)規(guī)范可從下面給出的數(shù)值中選?。?/span>
1,2,5,10,20,50,100。
當(dāng)需要更多的掃頻循環(huán)數(shù)時,應(yīng)采用與上述諸值相同的數(shù)值系列(見A.4.3)。
5.3.2定頻耐久
5.3.2.1在危險頻率上
有關(guān)規(guī)范可以在下面給出的數(shù)值中選擇時間,用作為振動響應(yīng)檢查(見8.1)中在每一軸向上找到的各個危險頻率上的耐久振動持續(xù)時間,其容差為+5%(見A.1和A.6.2)。
10min,30 min,90 min,10 h。
近固定頻率耐久的情況見A.1。
5.3.2.2在預(yù)定頻率上
有關(guān)規(guī)范在規(guī)定持續(xù)時間時應(yīng)考慮到樣品在全部工作壽命期間可能經(jīng)受到的振動的總時間。應(yīng)對每一規(guī)定頻率和軸線的組合應(yīng)進行上限為10^7次的應(yīng)力循環(huán)(見A.1和A.6.2)。



來源:可靠性與環(huán)境試驗