东莞第三方检测机构浅析振动试验的频率范围

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东莞第三方检测机构浅析振动试验的频率范围

　　如何确定和选择和确定试验的频率范围？下面的叙述可供参考：
　　产品在运输、贮存和使用过程中，有时会遇到很低的振动频率，例如车辆上用的设备，
　　其车辆主要基波频率可能低到在1.5~4Hz之间，而振动试验设备，要达到1.5Hz，其加速度波型失真就会超差很大，达不到试验的要求。因此在确定试验频率范围时就要权衡，如果一个产品试验频率范围不宽，低频端在1Hz或1Hz以下，高频端在100（或~500Hz），则可用液压振动台来实现；如果一个产品试验频率范围很宽，其高频段在500~2000Hz或以上，而低频端又要到1Hz或1Hz以下，则只能适当的提高低频段的起点频率，例如低频端从5~10Hz开始，因为要达到500~2000Hz的频率，必需用电动振动台来进行试验，而当今的电动振动台随着科学技术的发展，其低频端已可达到5~10Hz（一些21世纪研制出的性能优良的电动振动台已可达到2Hz，但加速度失真仍偏大）。
　　下面再以船用产品为例来说明这个问题。船舶的振动主要由船舶的动力机械产生的，因此下限频率应根据低螺旋桨的轴速度来确定。目前国际和国内沿海和远洋船舶大部分都使用中.低速柴油机，它们的低稳定转速在40-80转/分之间，因此下限频率应选择在5-10HZ。船舶的上限频率主要螺旋桨轴的转速×浆页数×60来确定。目前几个发达的资本主义国家的舰艇设备的振动标准中，其上限频率都是这样规定的。例如装有海神1250型柴油机的舰船，因其轴转速为11400转/分，经减速后为5150转/分，螺旋浆叶为三片，这样可取300Hz的频率为上限频率。对陆用和空用产品，也可视振源的特点，采用计算的方法或现场实测的方法来确定其试验的频率及频率范围。
　　正弦试验振幅及其选择
　　在正弦振动试验中，其振幅有位移幅值和加速度幅值二种，在实际试验时，有的试验仅给出位移幅值，有的试验同时给出位移幅值和加速度幅值。
　　仅给出一个位移幅值：对IEC标准和国标，其上限频率不超过10Hz的试验，只给出一个位移幅值；对美军标和国军标，例如电子及电气元件试验方法，在10~55Hz的频率范围内也仅给出一个位移幅值，其值为0.75mm(单振幅)。
　　同时给出位移幅值和加速度幅值：产品安装（放）平台实际振动的特点是频率愈高加速度愈大，频率愈低位移幅值愈大，而且是随着振动频率的变化而不断改变的。就对产品的影响而言，低频主要是位移破坏，高频主要是加速度破坏，而当今的正弦振动试验是建立在以往科学技术基础上的，当时（形成正弦振动试验时）的试验室模拟技术还不可能实现像现场振动一样随着振动频率的变化而其振幅有位移幅值不断改变，只能采用尽量逼近现场振动的方法，因此采用低频段位移幅值不变（称定位移），高频率段加速度幅值不变（称定加速度），从定位移变到定加速度之间的频率称交越频率（振动特性一种关系变到另一种关系的频率）。在IEC标准和国标中有二种交越频率，即8~9Hz的低交越频率和57~62Hz高交越频率，前者主要用于舰船产品的试验，后者主要用于陆用和空用产品的试验。
　　就位移幅值和加速度幅值而言，对元器件类标准，由于其通用性，通常给出一系列可供不同用途整机进行选择的的严酷等级，例如在微电子器件试验方法与程序的美军标和国军标中试验的频率范围为20~2000Hz，其振级有：0.75mm/20g、0.75mm/50g、0.75mm/70g三个等级；在电子及电气元件试验方法中，高频振动的试验频率范围为10~2000Hz，其振级有：0.75mm/10g、0.75mm/15g、0.75mm/20g、0.75mm/30g、0.75mm/55g、0.75mm/80g六个等级；
　　在IEC标准和国标中，对8~9Hz的低交越频率，有0.35mm/0.1g、0.75mm/0.2g、1.5mm/0.5g、3.5mm/1g、7.5mm/2g、10mm/3g、15㎜／5g七个等级，对57~62Hz的高交越频率，有0.35mm/5g，0.75mm/10g，1mm/15g，1.5mm/20g，2mm/30g，3.5㎜／50g六个等级，对上限频率只到10HZ的位移幅值，有10㎜，35㎜，100㎜三种位移幅值。在这里还需指出的是，对IEC标准和国标，它是不分元器件和整机的。对诸如美军标810和国军标150等装备（整机）标准，通常是按其安装平台的振动给出的。这种按其安装平台给出的振动是加严的，因为数据处理时它可能取的是实测振动的极值包络，有时还加上一定的安全系数。
　　正弦试验的持续时间及其选择
　　试验的持续时间是描述产品的耐受振动能力的重要参数。对试验持续时间的选择相对于上述二个参数的选择要困难得多。因为目般很难给出多长的试验时间相当于实际使用的多少时间。对扫频试验，通常以扫频循环数给出试验时间。对定频试验，则直接以分钟和小时给出试验时间。IEC和国标对扫频试验给出了1，2，5，15，20，50，100等七个扫频循环数等级，对定频试验给出了10分，30分，1小时，1.5小时，2小时，10小时等六个试验时间等级；对微电子器件试验方法与程序和电子及电气元件试验方法的美军标和国军标，给出了12个（三方向）和36个（三方向）二种扫频循环数等级。在这里还需指出的是进行扫频试验时，其扫频速率通常为1倍频程/min。如何具体地选择试验的持续时间，通常是根据振动对产品的破坏机理来确定的。
　　振动对产品的破坏，一般可以分为三种，即对产品工作性能的破坏，对产品结构完好性的破坏，对产品寿命的破坏。如果主要考虑振动对产品工作性能的影响，如工作不正常、不稳定、失灵、甚至不能工作等，通常是振动一旦停止，工作性能就能恢复正常，所以其试验时间可按设备所需的长连续工作时间结合实践经验来确定。结构破坏主要是指脱焊、螺钉松动、连接件脱开、部件的相互撞击。对这种破坏一般在30分钟到一小时就能发现。对其中的螺钉松动和连接件脱开、部件的撞击也可按长的连续工作时间来考虑。在某些情况下，也可按全部寿命时间来考虑。如果是为了确定产品承受累积应力的能力（疲劳），其时间应根据产品的使用要求，按使用时可能出现的应力循环数来确定，或按无限寿命，即107次应力循环来确定试验时间。
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