EMS產品振動試驗操作常見問題的發現和解決

姜 震，韓浩林，謝 寧，高偉中，陳智溪，郭亞軍，周 承，蔣盛庭，趙 密（聯合汽車電子有限公司，上海 201206）

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EMS產品振動試驗操作常見問題的發現和解決

姜 震，韓浩林，謝 寧，高偉中，陳智溪，郭亞軍，周 承，蔣盛庭，趙 密
（聯合汽車電子有限公司，上海 201206）

摘要：對EMS（汽車發動機管理系統）產品在振動試驗操作中的常見問題、以及如何發現和解決這些問題作了介紹并從中得到結論，EMS產品振動試驗操作中的常見問題是可以通過有效的方法及時發現或解決的。

關鍵詞：EMS產品；振動試驗；常見操作問題

1　EMS產品振動試驗的特點和常見操作問題

EMS產品主要由空氣管理系統、電子控制器、供油系統、燃油噴射系統、傳感器和點火線圈幾個部分的組成，具有結構外形多、實現功能各異、在整車上的安裝部位多以及連接件多等特點，因此會導致振動試驗操作的多樣性和差異性：

1）振動夾具的多樣性：會有方形、圓形和不規則形，較大、較小，較輕、較重，鋁制、鋼制的等；

2）試驗裝夾的多樣性：會涉及到不同的產品、產品線纜、氣管、油管等；

3）試驗設備的多樣性：會涉及到振動臺、溫濕度箱、產品的加載儀器等；

4）振動類型的多樣性：會涉及到正弦掃頻、定頻、駐留、寬頻帶隨機、正弦疊加隨機、機械沖擊等；

5）振動量級的差異性：會有大于45 g，也會有小于1 g的。

以上多樣性和差異性，使試驗操作人員在日常的試驗操作中必然會碰到試驗起動不了、振動量級達不到指定的要求、振動曲線有歧變、振動不明原因的中斷、振動的聲音有異響等問題。

2　造成EMS產品振動試驗操作問題的原因和發現（排除法）

如遇到上述問題，試驗操作人員需要能快速、準確地發現或解決造成問題的原因，下面介紹排除法。

2.1 造成信號干擾的原因和發現

很多時候，問題是由信號干擾引起的，而造成信號干擾的原因又可能來自：

1）振動系統中，信號電路的接地超過一個就形成了接地回路和工頻信號（50 Hz或整倍數頻率的大信號，見圖1）；

圖1　50 Hz或整倍數頻率的大信號

2）多數加速度傳感器使用殼體作為信號回路（參考地），加速度傳感器與振動臺殼體未絕緣的典型表現是存在接地回路；

3）連接振動控制儀和振動臺體的信號線纜很脆弱，經長期使用后線頭的損壞和振動中電纜的磨損、屏蔽層的損壞都會造成信號干擾；

4）任何在信號線上感應出的外部干擾信號都會隨同實測的加速度傳感器振動信號一起被放大器放大；

5）干擾來自接地端本身，接地端的電阻＞4 Ω。

因此可以嘗試：

1）更換新的加速度傳感器屏蔽塊

2）更換加速度傳感器與振動控制儀之間的信號線纜為新的低噪音抗干擾信號線纜

該信號線纜的一端需要隨著試驗一起振動，線頭損壞或線纜磨損的概率很高，但該信號線纜發生問題時通常只會影響到一路通道。

3）更換振動控制儀與功率放大器之間的信號線纜為新的低噪音抗干擾信號線纜

該信號線纜通常處于靜止狀態，發生問題的概率較低，但該信號線纜發生問題時通常會影響到較多通道。

4）確認系統是否是單點接地

振動系統需要采用單點接地，電路的各個參考點必須具有同一個接地點，這個接地點通常是永久信號公共接地端。

5）確認接地端的電阻＜4 Ω或采用獨立接地

若以上嘗試使問題解決則說明問題和信號干擾有關；反之則問題需要進一步查找。

2.2 加速度傳感器問題的發現

有時候，問題是由加速度傳感器引起，因此可以嘗試：更換加速度傳感器。若該措施使問題解決則說明問題和加速度傳感器有關，反之則問題需要進一步查找。

2.3振動控制儀、輸入振動控制儀參數問題的發現

很多時候，問題是由振動控制儀、輸入振動控制儀的參數引起，因此可以嘗試：將振動控制儀自閉環運行。

用低噪信號線纜對接振動控制儀的輸出和輸入，在振動控制儀中設置一個常用振動圖譜（注意通道的恒流源不能打開），起動程序看振動圖譜是否正常運行和有無信號輸出，必要時還可更換到振動控制儀的上下通道（上下通道通常會處于振動控制儀不同的電路板）嘗試。

若以上嘗試使問題解決則說明問題和振動控制儀、輸入控制儀的參數有關，反之則問題需要進一步查找。

2.4水平滑臺、振動夾具、試件或試件的加載問題的發現與振動臺體、功率放大器或冷卻系統問題的發現

很多時候，問題是由水平滑臺、振動夾具、試件或試件的加載引起；但也有很多時候，問題是由振動臺體、功率放大器或冷卻系統引起，因此可以嘗試：直接控制振動垂直臺的臺面運行試驗。

試驗移除水平滑臺、振動夾具或試件的加載，將振動臺體置于垂直位置，在臺面中心位置安裝一個加速度傳感器，越靠近中心越好，然后運行試驗。

若該措施使問題解決則說明問題和水平滑臺、振動夾具、試件或試件的加載有關；反之則說明問題和振動臺體、功率放大器或冷卻系統有關。

如果確認問題和振動臺體、功率放大器或冷卻系統有關，可嘗試系統開環控制進一步查找問題（以下最好在系統專業人員指導下進行）：

對接振動控制儀的輸出和輸入、并用三通連接功率放大器的信號線纜，在振動控制儀中設置一個常用振動圖譜（注意通道的恒流源不能打開），起動程序自檢，同時功率放大器正常開機，慢慢打開增益，看功率放大器上的電壓、電流顯示值和動圈是否振動：如功率放大器上顯示有電壓、無電流，動圈無振動，檢查動圈。（以下在主電源斷開下進行）方法為在振動臺體連接線處斷開臺體上的動圈輸入和輸出電纜，并斷開接地線纜，用萬用表測量動圈，測量電阻約為1 Ω為正常（參考供應商提供的參數，不同的振動系統會有差異），不導通為不正常。如功率放大器上顯示有電壓、有電流，動圈無振動，檢查勵磁。（以下在主電源斷開下進行）方法為在振動臺體連接線處斷開臺體上的勵磁輸入和輸出電纜，并斷開接地線纜，用萬用表測量勵磁的電阻，如上下勵磁阻值相近并對地不導通為正常，如出現上下勵磁阻值偏差較大或對地導通（阻值小）為不正常。如功率放大器上顯示無電壓、無電流，動圈無振動，檢查功率放大器上的前置板和模塊。（以下在主電源斷開下進行）方法為測量臺體、功率放大器后面的動圈、勵磁的輸入和輸出電纜有無開路和接觸不良，模塊有無輸出，如果確定功率放大器有信號輸出、模塊輸出信號也正常則檢查動圈和勵磁有無開路。

3　借助經驗快速判斷造成EMS產品振動試驗操作問題原因的案例

以上排除法可將造成振動試驗操作問題的原因縮小到一個較小的范圍，但很多時候僅借助經驗也能將造成問題的原因縮小到一個較小范圍。下面介紹幾個典型案例：

3.1 根據振動控制儀中的問題提示判斷造成問題原因

問題描述：某產品振動試驗在試驗安裝完畢后，點擊振動控制儀中的“試驗開始”起動試驗，控制軟件開始運行并且顯示試驗電壓逐漸上升，但此時動圈不動，約數十秒后控制軟件顯示試驗運行停止并提示“通道開路”故障（部分振動控制儀在發生“通道開路”故障時通道會有紅燈提示）。

問題判斷：該情況初步可斷定通道發生問題的概率最高，這時可以嘗試確認通道的恒流源已打開（對電壓型傳感器）、更換其他通道運行試驗、更換新的加速度傳感器信號線纜、更換新的加速度傳感器屏蔽塊等方法查找問題。

3.2根據振動量級的大小判斷造成問題原因

問題描述：某振動系統做振動試驗一直處于正常狀態，但是在換了小量級隨機振動后，試驗卻起動不了。

問題判斷：該情況初步可以斷定通道出現干擾的概率最高，這時可以嘗試檢查通道是否有干擾、采用電荷型加速度傳感器控制試驗、采用較高靈敏度的加速度傳感器控制試驗等方法查找問題。

3.3 根據試驗運行的時間判斷造成問題原因

問題描述：某產品做正弦疊加隨機振動試驗，初始試驗一直處于正常狀態，但在運行了約3 h后，隨機部分振動曲線在低頻段出現了歧變。

問題判斷：該情況初步可以斷定運動件出現問題的概率最高，這時可以嘗試更換其他通道運行試驗、更換新的加速度傳感器信號線纜、新的加速度傳感器屏蔽塊、檢查振動臺體上部的懸掛系統等方法查找問題。

4　EMS產品振動試驗操作問題解決方法

上面介紹了能發現造成EMS產品振動試驗操作問題原因范圍的排除法和案例，下面介紹在發現問題范圍的基礎上，細化的解決試驗操作問題的方法（見表1）。

表1　EMS產品振動試驗操作問題解決方法一覽表

表1　EMS產品振動試驗操作問題解決方法一覽表（續）

表1　EMS產品振動試驗操作問題解決方法一覽表（續）

5　總結

通過對以上EMS產品振動試驗操作常見問題的描述、發現和解決，我們可以得到這樣的結論：EMS產品振動試驗的操作涉及到的因素較多，因此出現問題的概率也會較高，但是只要振動試驗操作人員通過有效的方法，這些問題也是能做到及時發現和解決的。

參考文獻:

[1] GB-T 28046.3-2011, 道路車輛 電器及電子設備的環境條件和試驗 機械負荷[S].

[2] GB-T 2423.10-2008,電工電子產品環境試驗.第2部分試驗方法.試驗Fc振動(正弦)[S].

[3]電動振動系統說明書[Z].

[4]振動控制儀說明書[Z].

姜震，碩士，主要從事汽車發動機管理系統零部件的振動試驗工作。

Common Problems of Vibration Test for EMS Products and Solutions

JIANG Zhen, HAN Hao-lin, XIE Ning, GAO Wei-zhong, CHEN Zhi-xi, GUO Ya-jun, ZHOU Cheng, JIANG Sheng-ting, ZHAO Mi
(United Automotive Electronic Systems Co., Ltd., Shanghai 201206)

Abstract：This paper introduces the common problems of vibration test for EMS (engine management system) products, and how to find and solve these problems. The conclusion shows that these common problems can be found and solved through effective method.

Key words：EMS product; vibration test; common operation problems

作者簡介:

中圖分類號：R852.25

文獻標識碼：B

文章編號：1004-7204（2016）01-0018-04