淺談模擬振動條件檢測產品性能的必要性

趙猗深

（中國電科集團十三所檢測中心， 河北 石家莊 050051）

任何產品都要在一定的環境條件下使用、運輸和儲存，因此擺脫不了環境的影響，特別是惡劣環境下工作的產品更是如此。通常產品在使用前，都要驗證產品能否適應現場環境，并能達到令人滿意的的工作要求，這就要求產品投產前通過模擬現場環境進行試驗。環境適應性和可靠性貫穿于產品設計、研制、生產、試驗和使用全過程，因此產品環境試驗的是保證產品正常使用和產品壽命的非常重要一環。

環境對產品的影響直到二次大戰后才逐漸受到人們的重視的。由于現場環境存在有溫度、濕度、沙塵、霧水，對投入的產品產生較大的影響，這些因素不能保證產品正常使用，并發生損壞，甚至安裝到設備上導致誤動作。現場環境的振動是對產品性能影響的一個重要問題，振動會導致設備及內部結構的動態位移。動態位移的速度、加速度可導致或加劇產品的結構疲勞，加速機械磨損。振動測量是從航空航天部門發展起來的，在動力機械、交通運輸、建筑等工業部門及環境保護、勞動保護等方面也顯示出其重要作用。

一、振動檢測原理

模擬現場環境進行振動檢測的主要是試驗方法和檢測設備。產品振動實際經受的振動有正弦振動和隨機振動。正弦振動是由于飛機、車輛、船舶、空中飛行器和場面機械的旋轉、脈動、振蕩等諸力所引起；產品在運輸和實際使用中遇到的振動，大多是隨機振動。隨機振動的頻率域寬，并有連續的頻譜，能同時在所有頻率上對產品進行激勵，比用正弦振動儀對某些頻率或連續掃頻模擬振動更真實、更有效，因此隨機振動試驗能更真實的反映產品的耐振性。

隨著精密加工技術的高速發展，運動部件的高精度實時測量越來越重要，需要測量的振動小、頻率范圍也越寬。振動測量和檢測的工具中，測振是振動測量儀器的最基本部分。一般的振動測量系統的性能往往決定了整個儀器或系統的性能。根據線性系統的疊加原理，振動的響應是振動系統測振部分對各個諧振動相應的疊加。測試點的振動必須具有一定的代表性，能夠準確的、穩定的反映出激振力和元件用于的設備的振動幅度或頻率等參數。

振動檢測能對產品進行24小時不間斷的監控、記錄，隨時測量產品的振動頻率，保護產品免受失衡、偏心、松動或磨損而導致的振動不足或振動過度。剔除那些振動頻率超標、不能適應環境的產品，及早檢測出即將發生的故障，使預防、糾正措施做事前糾錯，將振動異常所帶來的損失降低到最小。是質量保證體系的重要措施。

二、振動測量設備

振動測量設備主要包括三方面的設備。激振設備、測振設備和分析設備。

（一）激振設備分為激振器和振動臺兩類，目前已采用帶振動控制儀的激振設備 ，它可按要求的波形或譜形激振。激振源即產品內部的結構、組件等產生的振動會通過中間承力媒介傳到產品的最的外端，某種程度上說，承力媒介的振動能夠反映出產品總質量的振動狀況，產品內部的不平衡度和附件的受激振的程度。

（二）測振設備有測力、測運動和測阻抗等三種傳感器。達到對產品振動監測，監測器的測量靈敏度高、抗干擾能力好，監測范圍廣泛，能夠實時檢測到任何波形的振動，可以適用于任意多軸測量的應用，采集到各個方向上出現的振動數據。振動監測器中高性能的產品，在千分之一秒的時間內達到同時采集三個通道方向的振動數據，實現產品振動故障診斷和趨勢監測。

（三）分析設備為濾波器，可以起抗干擾、去噪聲、提取有用信號等作用。振動測量得到的大量原始數據必須經過各種處理，才能作為工程設計的計算依據。多通道振動測試與模態分析是由數據采集、數字信號處理（DSP）和計算機等部分組成的虛擬儀器設備。測試的原始記錄通過直觀分析可將數據分為瞬態的、周期的、隨機的3種，數據采集部分將被分析的聲或振動信號轉換成數字信號，數字信號處理（DSP）部分對采集到的字信號進行調理，從而得到表征響應特征的各種信息，處理的結果傳到計算機來顯示并保存。

作者是半導體測試設備領域現場環境試驗人員，針對元器件、零件、電子材料等產品進行振動檢測，主要是編好振動頻率的程序通過振動臺檢測產品，為半導體設備和電子零部件工程工藝材料產品應用，汽車、電子零部件提供產品保證。在現場或實驗室對振動系統的實物或模型進行響應測量、動態特性參數測定以及載荷識別。其中響應測量包括位移、速度、加速度、應變、應力等；動態特性參數測定包括各階模態頻率、模態阻尼、系統頻率響應或脈沖響應等；載荷識別或振動環境描述包括脈沖載荷或隨機載荷、湍流譜、道路譜、海浪譜、地震譜等。