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1、振动试验及振动振动试验及振动 试验设备试验设备 一、振动试验及常用试验标准一、振动试验及常用试验标准 振动试验是评定元器件、零部件及整机在 预期的运输及使用环境中的抵抗能力，根据产 品所承受的环境不同，振动试验分以下种类： 1、正弦定频试验 在选定的频率上（可以是共振频率，特定 频率，或危险频率）按规定的量值进行正弦振 动试验，并达到规定要求的时间。 2、正弦扫频试验 在规定的频率范围内，按规定的量值以一 定的扫描速率由低频到高频，再由高频到低频 作为一次扫频，直到达到规定的总次数为止。 扫频试验分线性扫频试验和指数扫频试验 线性扫频速度由扫频速率（Hz/s）或单次扫 频时间决定。 指数扫频速
2、度的扫频速率一般为每分钟一个 倍频乘，单次扫频时间为 3、窄带随机扫描试验 在规定的频率范围内，用某一中心频率 上某一带宽的窄带随机信号作由低频到高频 ，再由高频到低频的扫描，并达到规定要求 的时间。 4、宽带随机振动试验 在规定的频率范围内，按规定的谱形状 和总均方根值（GRMS）作宽带随机振动，并 达到规定要求的时间。 5、宽带随机叠加正弦振动试验 在规定的频率范围内，在随机振动的基 础上叠加有若干个频率的正弦振动，按规 定量级规定时间完成试验。 6、宽带随机叠加窄带随机扫描振动试验 在规定的频率范围内，在宽带随机振动 的基础上叠加有若干窄带随机峰值，按规 定量级规定时间完成试验。 7、跑
3、车试验 在选定的路面上，将试验样品装在运输 车上，以一定的车速行驶若干次，用来模 拟在不同路面上的振动情况。 以上振动试验的量值GB2423,及GJB150 、GJB360、根据不同的使用环境规定了相 应的试验量值。 GB2423是对电工电子产品的基本环境 试验所作的规定。 GJB150是对军用设备环境试验方法所 作的规定。 GJB360是对军用电子及电气元器件试 验方法所作的规定。 GJB548是对军用微电子器件试验方法 所作的规定。 二、振动试验设备的基本参数及选型二、振动试验设备的基本参数及选型 1、振动试验设备的基本参数 最大载荷 最大载荷是振动试验设备的承受载荷 的能力，振动试验设备
4、承受载荷的能力决 定于承载弹簧和导向系统的强度，其中还 包括最大允许的重心高度及最大允许偏载 力矩 最大推力 振动试验设备所能产生的最大激振力 是试验设备的最大推力。衡量推力的物 理量是加速度；计算公式为： F=Ma F:最大推力 单位：kg MM1+M2 M1:为活动系统重量， M2:为负载重量 单位：kg 频率范围 振动试验设备允许的工作频率范围，振 动试验设备的频率范围主要决定于活动系 统的一阶谐振频率范围，尤其对于电动振 动台，其额定上限频率约为一阶谐振频率 的1.2倍左右。如下图所示： 最大位移 机械振动台的最大位移决定于激振器的 偏心力矩，受系统结构限制最大位移一般 为5mm，峰峰
5、值为10mm。 电动振动台的最大位移决定于动圈的活 动空间及承载簧的线性行程，目前的电动 台最大位移一般为25.4mm，峰峰值为51mm 。 最大速度 机械振动台不受最大速度的限制，只受 最大位移及最大加速度的限制。 电动振动台由于受功放最大输出电压的限制 ，存在最大速度，因为在最大速度时动圈绕 线切割磁力线产生的反电动势要消耗功放电 压。目前的电动台允许的最大速度为1.2 2m/s。 最大加速度 最大加速度是振动试验设备空载时的加速度 ，是衡量振动试验设备推力的一项参数。 2、常用的振动试验设备 振动试验设备分机械振动试验台、电液振 动试验台、电动振动试验台、模拟汽车运输 试验台。 机械式振
6、动试验台 机械式振动试验台属低频大载荷振动试验 台，频率为580Hz，载荷从50kg1000kg， 位移为5mm左右，加速度为320g。适宜于 低频定振试验或低频定位移扫频试验，不能 作定加速度扫频试验，机械式振动试验台是 一种开环式振动试验设备。一次裝夹可实现 垂直和水平两方向振动。 电液式振动试验台 电液式振动试验台属中低频大位移、大推力 振动试验台，频率为2200Hz，推力可达数十 吨，位移可达50mm左右。适宜于低频定振试验 或中低频扫频试验及随机试验和冲击实验。电 液式振动试验台是一种闭环式振动试验设备。 电动式振动试验台 电动式振动试验台属高频、大位移、大推力 振动试验台，频率范围
7、为53000Hz，推力可达 十六吨，位移可达25.4mm。适宜于任何形式的 给定信号的振动及冲击试验。电动式振动试验 台是一种闭环式振动试验设备 模拟汽车运输试验台 可代替实际跑车试验。 3、振动试验设备的选型及使用 首先应根据所做试验的频率范围及扫频方式选择振动 台的类型（机械式振动台或电动式振动台） （1）机械振动台的选型 机械式振动台是按载荷大小命名的， a、一般技术指标 载荷：15-1000kg 台面尺寸：一般为方台面 最大位移：5mm 最大加速度：5-20g 频率范围：5-80Hz 试验方式：定频、定位移线性或指数扫频 振动方向：垂直和水平 b、机械振动台的选型 根据试品重量、试品大
8、小、及试品需要振动的方向选择 振动台的型号。 （c）机械振动台的使用 （2）电动振动台的选型与使用 电动振动台是以推力大小命名 a、一般技术指标： 推力： 载荷： 台面尺寸: 空载加速度： 最大位移： 频率范围：一般为5-3000Hz 振动方向：可带水平滑台 b、电动台的选型 (a) 电动台推力大小的选择 F=(M1+M2)a F:试验所需推力 M1:活动系统重量 M2:试品重量 a: 试验加速度 (b) 功率放大器的选择 （c）传感器和电荷放大器的选择 c、电动振动台的使用 （3）模拟汽车运输试验台的选型及使用 模拟汽车运输试验台是以载荷大小命 名的。 模拟汽车运输试验台是实际跑车试验 在实
9、验室的真实再现。 a、模拟汽车运输试验台的一般指标 载荷： 台面大小： 加速度总均方根值： 强化等级： b、模拟汽车运输试验台的选型 c、模拟汽车运输试验台的使用 三、电动振动台及随机振动试验技术三、电动振动台及随机振动试验技术 1、电动振动台的频率特性 电动台的下限频率为5Hz，单独就控制仪及 振动台均可达到5Hz以下，但是5Hz以下加速度 较小，受控制仪动态范围的限制，很难实现闭 环控制。电动台的上限频率一般为动圈一阶谐 振频率的1.2倍，电动台的一阶谐振频率与电动 台动圈的直径有关，动圈的直径越大一阶谐振 频率越低，动圈的直径越小一阶谐振频率越高 。 电动台充分考虑GJB150A、GJB
10、360、GJB548 的要求，结合国外电动台的特点，10000N以 下电动台做到高频率高加速度，适宜于元器 件的正弦及随机试验，满足GJB360、GJB548 的需要。20000N以上电动台做到大台面高带 载特性，适宜于部件及整机的正弦及随机试 验，满足GJB150的需要。 推力10000N20000N30000N50000N 台面尺寸220400500500 上限频率3000Hz2500Hz2000Hz2000Hz 电动振动台的空载加速度 电动台的空载加速度是描术电动台推力的一 项参数，并不是电动振动台的空载加速度低 电动台的推力就小，片面提高电动台的空载 加速度要以牺牲电动台的可靠性为代价
11、。以 3000N电动台带载200kg负载为例说明如下： 30000N,空载加速度65g的振动台 推力M活空载加速度 200kg负载下加速度 30000N45kg 65g12.19g 30000N,空载加速度100g的振动台 在200kg负载下两者加速度只差0.8g 推力M活空载加速度200kg负载下加速度 30000N30kg100g13g 电动振动台作冲击试验 随着控制仪技术的发展，及开关功放技 术的应用，电动台允许的振动速度得到很大 提高，为电动台作冲击试验提供了很大的方 便，由于使用了开关功放，电动台允许的冲 击速度可达5m/s允许的冲击推力为正弦推力 峰值的 2倍。 随机振动试验技术
12、随机振动是较为真实的反映实际环境的一 种试验方法，它的概念较为抽象，涉及的知 识面较宽，作为我们试验人员需从以下两方 面弄清楚随机振动。 随机振动与正弦振动的区别 正弦振动在任意一瞬间只包含一种频率 的振动，而随机振动在任意一瞬间包含频谱 范围内的各种频率的振动，这些频率能量的 大小按照规定的谱图分布。 如下图所示： 如下图所示： 正弦振动时域波形 正弦振动频域谱图 随机振动时域波形概率分布图 正弦振动频域谱图 对于正弦振动 峰值1.4倍的有效值 对于随机振动 峰值3倍的有效值 随机振动的表达方式（以宽带随机为例） 随机信号是非确定信号，它不能用确定的 数学关系式来描述，不能预测它未来任何瞬 时的精确值，任一观测值只代表在其变动范 围中可能产生的结果之一。但其值的变动服 从统计规律。一个给定的随机谱图就包含了 随机型号的所有信息。包括随机振动的频率 范围，随机振动各个频率上的能量值，及随 机振动加速度总均方根值（ ）,其中 S:功率谱密度曲线与f轴所包围的面积 在功率谱曲线中： =
