1、中华人民共和国电子工业推荐性部标准SJjZ 9001.19 87 基本环境试验规程第2部分:各种试验试验Fd :宽频带随机振动试验E C 68-2-34 (1983 ) 帽E1 引言一般要了、Basic environmental testing proceclures Part 2 , Tests Test Fd: Random vibration wide band General reguirements 随机振动试验是一个复杂问题，因此该推荐标准的篇幅是相当大的。所以，我们在引言中将说明试验方法的设计及其所依据的基本原理。必须注意，在整个标准的正文中，随机振动试验问题中两个极重要的术语
2、被经常捉到。为了使读者更好地了解本标准的内容，这两个术语规立如下z加速度谱密度(结写为A.S. D )是加速度变量的ii?密度，单位为gzjHz。加速度谱密度的藏语是加速皮谱密度在频率范围内的变化方式。1.1 试验方法设计为了方便使用起见，整个宽带随机振动分为四个标准z试验Fdz宽频带随机振动一-一般要求，SJjZ 9001.19 ( 1 E C 68-2-34)。试验Fda:咒频带随机振动一一高再现性，SJjZ 9001.20 ( 1 E C 68-2-35)。试验Fdbz宠频带随机振动中再烈性，SJjZ 9001.21 ( 1 E C 68亿-36)。试验Fde:宠频带阻机振动一一低再现性
3、，SJjZ 9001.22 ( 1 E C 68-2-37 )。后三部份的每一个试验组成一个完整的试验方法，其附录载有推荐的验证方法。在试验Fd-一一般要求中包括有失规范编写者所需用的全部资料，而试验工程师所需用的资料则包括在试验Fda，Fd b和Fdc的规寇中。本标准未来的附录A-.E，将提供进一步资料。有失规范的编写者只需用阅读Fdz一般要求，而试验工程师可由Fda、Fdb和Fdc中选取规立的试验方法，郑重建议所有用户都阅读本标准。，-_= .,.-ftU=-O 一一一一町一中华人民共和国电子工业部987 11 27批准SJZ 9001 , 19 87 一一一一一巳z一，.一一一一. ,
4、_. .= .22 , =_ r -wU ，fv _ll =-.0 1.2 试验的基本原理在1E C标准的所有试验方法中，特别是对鉴定试验或验收试验，以及各个当事人(例如电子元器件的供方和需方)打算对同型号试验样品进行的试验，都主寻求有某一等级的再现性。本标准所用再现性这一词不是指试验和实际环境之间的再现性，而是指出不同的人在不同场合下进行试验时所得结果的一致性。为了力求满足严格等级中不同的容主值和证实试验的有效性的巨大差剧，导致引用三种再现性(参看第5章)。在研究试验样品的动态特性及试验设备的适用性时，在每一种再现性内可以选择一种试验方法。有关规范应说明适合于特定要求的再现性，而将验证方法的
5、选择留给试验室。对于特起再现性来说，容差的选定:应使每种验证方法都能得到jzf2:相等的结果。再现性要求将振动电平控制在窄颜fif沼国内。尽管窄颜带均衡绘出的再现性较宽颇带系统要好些，但它使试验样品难于反应试验1罚。可是，宽频带均衡容许试验样品内的共括:立大试验电平，从而产生波l峰和波谷。在信用中，由于试32样品12月其环境一起产生响应，也将产生波峰和战谷?但要使这;作波峰和波1).符合试验室内产生的成峰和改谷未必是可能的。为了提供信息，有关规范可以指定一神窄频带分析，以便52:域进行另一适合该方法的低级再现性试验。随机振动试验的丰富经验，能使试检工程师更好地使用现有的试验说备，但不能过份强调
6、，如果35证实随机振动试验阮运用的等级是合理的实际等锐，则必须允许在其应用中做出工程判断。这点适用于验证方法的选择、夹具设计、以及结果的一般，解择。2 目的用于确定元器件和设备经受所规定的严酷等级的随机振动能力。随机振动试验适用于使用中可能受到随机性振动条件影响的元器件和设备。试验目的在于确定机械弱点(或)所规定的性能是否下降，并结合有关规范使用这些资料来决寇试验样，品是否接收。在进行本试验时，试验样品要经受宽频带范围内给定等级的随机振动试验。由于试验样品及其夹具会产生复杂的机械响应，所以本试验要求特别注意试验的准备、进行及规定要求的验证。3 与控制3.1 试验样品的安装试验样品应按SJ/z9
7、001.41 (1 E C 68-2-47)标准的要求安装址振动台上1)。注1)按照ICE1983年8月对标准682 34 ( 1973年的第一次修改而进行了修改。3.2 基准点和控制点采用基准点，和在某种情况下来用与试验样品固寇点有关的各个控制点上所作的测量来验证试验要求，对高级再现性，在控制点进行测量是必妥的。可对中级和记级再现性则规范2 SJZ 9001.19 87 在一个假设点上测量。如果在一个夹具内罢安装有许多试验样品，那么，当负载夹具的最低共振模态超过试验上限频率f2时，就可以认为基准点和(戎)控制点与夹具有关，而与试验样品的固定点无关。3.2.1 固立点固定点定义为试验样品与夹具
8、或振动台接触纯的一部分，通常是使用中正常紧固试验样品的点。如果使用实际安装结构的一部份做为夹具，那么应该采取这些困寇点做为安装结构的固立点，而不做为试验样品的固定点。3.2 , 2 控制点一个控制点通常就是一个固怎点。控制点应尽量靠近固寇点，在任何情况下它和固定点的连续应是刚性的。如果有四个或四个以下的固足点，那么每一个固寇点都用作控制点。如果有四个以上的困远点，那么有关规范需要规定四个有代表性的点作固定点。注:对大的和复杂的试验样品，在有关规范中规定各个控制点是个重要问题。只为高级再现性的各个控制点规定公差。3.2.3 基准点今基准点是用来取得基准信号验证试验要求，并用于表示试验样品运动的单
9、个点。它可以是一个控制点，或者是用人工和自动方法处理各控制点信号而建立起来的一个假设点。如果采用一个假设点，那么基准信号的频谱规寇为全部控制点信号加速度谱密度值在每一频率的算术平均值。在这种情况下，信号的总均方根值等于来自控制点信号均方根值的均方根。有关规范应指明所采用的基准点，或者说明应如何选取基准点。建议对大的和(或)复杂的试验样品采用假设基准点。注:对加速度谱密度的验证，允许采用扫频技术自动处理各控制点的信号而建立假设点进行。但若不修正误差来源、(例如:分析器频带宽度，取样时间等等)则不能用来验证加速谱密庭值。4 严酷宰级本试验采用下组合来规寇振动的严格等级。率范围(f 1到f2 ) J
10、 加速度谱密度水平z条件试验的持续时间。对于每一参数，有关规范应该根据下面给出数值选择合适的要求。频率范围和加速度谱密度等级一起规定了试验的总均方根值。这些值的范围参看表4a和铀的资料。为了简化起见，本试验规定为平直频谱a在特殊情形下，可以相应地规定成型频谱。在这种情形下，有关规范应规定以频率为函数的加速度潜密度的旗谱形状。对此种情况的特殊考虑见第4，1，4.2和5.1条的4.1 频率范围3 。5 SJ/Z 9001.1S 87 一一一有关规施应从表1中选取一个频率范围表1说Hz Hz 明必要时，有关规范可以规定ft为5日z或10日z。20 150 在特殊情况下，有关规范可以规定fz为200H
11、z20 500 20 2000 必要肘，有关规范可以规定ft为50Hz20 I 5000 E 频率f1和f2及其和加速度谱密度的频谱的关系，见下图I注:在特殊情况下，如果必须规定加速度谱密度的成加速度谱密度。，3.A.A.S.D + 6 dB. + 3 dB o dB MI HI N Hz -6dB tMz 则奴主客范围仍应尽量取自上表。fl喃酌 规定的频率起商fz 2f: 事对数刽嘎Ml=上公主主限，中;可现性M2=r公主主限，中再现性日1=上公主主限，高再现性日z=下公主2限，高再现诠N=规定均加速度进密度(标称频谱图1力日速度谱密度的j语和公差限4 SJ/Z 9001.19 87 谱密度
12、的成型频谱，那么频率上下限仍应尽量取自上表。4.2 加速度谱密度频谱的等级f1和人之间的加速度谱密度频谱等级应从下值中选取(od B、参看图1): 0.0005g2/Hz 0.001 g2/Hz 0.002 g /Hz 0.005 g?/Hz 0.01 g2/日z0.02 g2/Hz 0.05 g2/日z0.lg2/Hz O.2g2/Hz O.5g2/Hz 1 g2/Hz 2 g2/Hz 5 g!/Hz 10 g2/Hz 注:在特殊情况下，如果必须规定二个或二个以上的加速度谱密度的频谱等级时，仍应当尽量取自上表。4.3 条件试验的持续时间持续时间应从下列时间中选取。如果规定的持续时间在每一方向
13、等于或大于10h，那么可将这个时间分为每仙一个周期。但不能导致试验样品中应力(例如热应力等)的降低。下列持续时间是条件试验的总时间，在现远方向之间应平均分配。S 再现30s 90s 3min 9min 30min 5.1 表征再现性等级的容差90min 3 h 9 h 30h 在规定频率范围f1到f2以内，用表2所给出的相应方向的容差来规定再现性。表中所列容差以规定加速度谱密度等级和对应的总均方根的分贝值表示。对高再现性，应在远离安装平面的控制点的两互相垂直的横截方向进行横向测量。对大型结柑建议测量多于一个控制点的横向加速度。在规定频率范围f1到f2以外的加速度谱密度，应尽量低。超过上限频率f
14、2直到U2儿，高再现性要求加速度谱密度的频谱要低于图1所示6dB/倍程斜率。比外，在顷带fz到U10f2或01kHzl;下(采用较小者)的均方根加速度，不应超过规范频率高围以内19总均方恨加速度布25%( -12d B )。对中再现性，超过f2时，加速度谱密度不受限制，频带f2到10f2或10kHz以下(采用较小者)的均方根加速度:70% ( - 3d B )。对低再现性，超过f2时，无论加速度谱密度或总均方根加速度都不受限制。在较低频率f1以下，对任何再现性，无论加速度谱密度或总均方根加速度都不受限制。泣:如果在，恃殊情况下，不能采用加速度潜密度的平豆谱，手言关规范规定采用标准成%须谱，那么
15、此时仍应尽量采5 SJZ 9001.19 87 f卢、-一用图1中的容差帘。当规定两个或两个以上的加速度诏密应等级时，有关规范应规定从一个等级过摸到另一个等级的斜率因为斜率犬的频谱难以获得和验证)2 , 公差极限t以分贝计力口应边度的真值预定方向的总均方根加再现性甲-，-四叫-一预定方向横向速度的真值19.2 (0.2) 19.6 (2.0) 一，ZMM丐主-呵. ，因，.嘻.，也悦耳医写趾菌画?也旦百冒飞L盯口-冒-回Z帽3明目咽_a、，4-a-S.2 共报检查有关规范可以要求初始和最后共振检查。检查时应记录和比较初始和最后共振检查时捷生机械共振和其他频率相关效应(例如故障)的频率点，以便提
16、供有关因随机振动试验所引起的残余效应的补充资料。如果共振频率友生任何变化，则有关规范应说明所采取的措施。除非有关规范另有说明外，对共振检查应采用第6.1条的正弦幅值。7 初始检测有关规范应规定条件试验前所需进行的电气和机械功能检测。8 条件试验在条件试验时，应给试验样品施加全等级的随机振动。除非有关规程另有规寇，试验撵品要在三个相互垂直轴线上依次受振。轴线的选取耍使缺陷最可能出现。除非有关规范另有规定，如果允坪，条件试验时应要求设备工作，以便确定对电气影到司。对元器件来说，有关规程应规定条件试验期间是否要进行电气和机械检查，试验的哪一阶段进行这些检查。9 10 后检测有关规范应规定条件试验后所
17、需进行的电气和机械功能检测。有范应作出的规定当有关规范包括本试险时，应对下列细节作出具体规定a ) 试验样品的安装方法*注b) 基准点和控制点注军按照IEC( 1983年8月)四一一一一一一一一一卢一三，-，- . _.-. .，.，.-叮苟哼可町谱密度近似为士30%(土1.2dB ) ，我们认为随机振动试验的这种再现性等级，在实际应用中是难以达到的，以致不能实际应用。高再现性的宽频带随机振动试验要求在基准点控制加速度i普密度在土3dB以内。对大的和复杂的试验样品，这点很难做到，但对小于振动发生器的试验样品却比较容易做到。对这种再现性，还必须考虑在预定方向上的控制点(不是基准点)和选定的一个以
18、上控制点上的横向加速度谱密度的容差。这些容差比基准点要宽些。对大于振动发生器和夹具质量的试验样品，横向的加速度谱密度的略直很大，在两种不同试验装置之间，频率也不同。因此，横向加速度谱密度等级可以超过预定方向规定的加速度谱密度值，允许采用5dB。中再现性要求在基准点使加速度谱密度控制为士6dB。一般说来，对小试验样品达到这种再现性并不很困难，对大试验梓品注意一下也能达到。低再现性不理定加速度谱密度真值的容差。但要求分析嚣的指示僵为士3dB。在低再现性试验Fdc附录中给出的推荐验证方法，其设计允许采用完全不同于TEC环境试验方法的振动试验基本原理。一般说来，实际环境用规定的严酷等级表示，且试验给出
19、的再现性应该和同一等级的实际再现性一样高。试验Fdc的基本原理，容许试验样品和夹具内产J生高Q共，并修正加速度讲密度频谱的波峰和波谷。试验样品的共振构件所引起的波l峰和波谷，在实际使用寿命期内是经常存在的，但在试验时其频率一般是不同的。较严酷的波谷，在实际场合和实验室都可能出现。此种原理通常是不能接受的?因为实验结果过份地依赖于夹具设计和振动器的大小。本试验的容运是以目前使用的方法为依据，但是，试验中的经验证明在今后需实对容差进行修订。A4 验证方法有关规范应注明实际试验所要求的再现性等钱，而对f果再现性也可以规定均街系统或分析系统。给出这些条件以后，试验工程师可以自由地选择试验方法。推荐验证
20、方法参看试验FdaC SJ/Z 900 1. 20 (1 EC 68-2-35)丁、FdbC(SJ/Z 9001.21 (1 EC 68-2-36)丁和Fdc(SJ/Z 9001.22 (1 EC 68-2-37) J的有关的录。在Fda和Fdb的附录中的验证方法，对同一等级的再现性，认为是等同的。对传15率不随频率百发生显著变化的试验样品-夹具系统，其传递率应用正弦扫频检查，同时检查噪音发生器的频谱的平坦度，这种I月接方法见Fda或Fdb的附录C。如果把均衡器接到这个系统，那么对高和中再现性，这种直接方法要求有4dB的较紧公差，以补偿均衡器电平的可能变化，当振动电平从调正值增大到试验所规定的
21、电平时，就会发生这种变化。A5 验证误慧的估计据许多宽带实用滤波器描绘的图形，(见SJ/Z9001.20 ( 1 EC 63-2-35) (试验Fda)和SJ/Z9001.21 ( 1 EC 68-2-36) (试验Fdb )的附录AJ，并被用做为估计所谓披纹的工具。这些图表适合于因单自由运动质量的振动器所产生的峰谷干扰区域部分的。大家知道，最重要的参数是峰谷频率和相恒比、滤波器带宽，对于分析误差，最重要的参数是12dB和3dB衰减点间的滤波器波形因素。11 5J/2 9001 , 19 87 A6 扫描速度和平均时当分析随机过程时，应用统计平均数来表示数据特征。对随机振动来说，仪器使用时间应
22、是平均时间。为了得到加速度谱密度波动较小的读数，对高、中再现性所需要的窄带宽来说，此种时间应该较长。如果采用扫描分析，那么时间均值会引起不需要的频率均值。因此，扫描速度要随着与平均时间有关的上限而变目。A7 总均方根加速度的在一般情况下，加速度谱密度从低频f1到高频f2规定为常数，在这个范围外具有某小斜率。但在容差较大时，则必须严密控制总均方根加速度值。当使用上述第A4章所述间接验证方法时，如果一般不要求做加速度谱密度的频谱分析，那么在满等级的最后试验时间的唯一量是均方根值加速度的测且。A8 未来发试验Fda、Fdb和Fdc的附录中所述验证方法，是以目前广泛应用的方法为依据，也可采用其他谱密度的验证方法，例如数字分析、实时时间压缩)频谱分析。一旦这些分析用的仪器和资料，在振动实验室内亘广泛使用时，在未来的试验方法修正本里，可以列入这些方法。附录B寇义(在考虑中)附录C导则(在考虑中)附录D元器件的优选严酷等级(在考虑中附录E设备的优选严酷等级(在考虑中)12
