1、中华人民共和国电子工业推荐性基SJ/Z 9001.21 87 IE C 68-2-36 ( 1983 ) 试验Fdb: 再现性Basic environmental testing procedures Part 2: Tests Test Fdb: Random vi bration wide band -Reproduci bi li ty medium 1 引言宽频带随机振动试验的基本要求在5J/29001.19 ( lE C 68 2 34)试验Fd:一般要求中给出。此外，还规寇了三种可能的再现性等级，称为高、中、低再现性，并分别设计了试验Fda、Fdb和Fdc。其中每一试验方法连同其
2、推荐验证方法组成单独的完整的标准，因此，在试验Fd中包括有关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、Fdb或Fdc中。标准的使用者要结合5J/29001.19(IEC 68 2 34)阅读本标准。必须注意.在整个标准的正文中，要经常提到随机振动试验问题中两个特别重要的术语。为了使读者更好地了解本标准的内容，这两个术语规定如下z加速度谱密度(缩写为A.5.D.)是加速度变量的谱密度，单位为g2./Hz。加速度谱密度的频谱是加速度谱密度在频率范围内的变化方式。2 目的确定元器件和设备经受所规寇严酷等级的随机振动的能力。本随机振动试验适用于在使用中能受到随机性振动条件
3、影响的元器件和设备。试验目的在于确定机械弱点和(或规定性能是否下降，并结合有关规范使用本资料来决定是否接收。在应用本试验所规寇的环境应力(条件试验时，试验样品要经受在宽频带范围内给寇等级的随机振动试验。由于试验样品及其夹具产生复杂的响应，所以本试验要求特别注意试中华人民共和国电子工业部1987一11一27批1 SJ/Z 9001 , 21 87 验的准备及其进行，以及规定要求的验证。3 安装与3, 1 安装试验样品应按SJ/Z9001 , 41 ( IE C 68一247)的要求安装到振动台上.注s按照IEC1983年8月对标准68一236 ( 1973年的第一次修改而造行了修改。3, 2 基
4、准点和控制点试验的要求是通过与基准点，或在某些情况下，在与试验样品固寇点有关的全部控制点上所做的测量来验证。当规定有假设基准点时，就只需要在该点上进1J恻忌。如果在一个夹具上安装许多小试验样品，则当负载夹具的最低共振模式超过试验频率上2 p.f-，可以认为基准点及(或)控制点与夫具有夫，而与试验样品固寇点无关.3, 2, 1 固寇点固定点寇义为试验样品与夹具或与振动台接触灶(使用中正常紧固试验样品她)的那一部份。如果使用实际安装结构的一部分做夹具，那么应取这些安装结构的固定点做为固立点，而不取试验样品的固定点作固定点。3 , 2.2 控制点常就是固寇点.并应尽量靠近固定点，在任何情况下它与固寇
5、点的连接应该是刚性的。如果试验样品有四个或四个以下的固立点，那么每一点都用作控制点。如果有四个以上的固定点，那么有关规范应规定四个代表性的固寇点作为控制点。注z对大的和或复杂的试验祥品，在有关规范中规定控制点是个重要问题。3.2.3 基准点基准点是用来取得信号验证试验要求，并用以表示试验样品运动的单个点。它可以是一个控制点，或者是用人工或自动皇上理控制点信号而建立的一个假设点。如果采用一个假设点，那么基准信号的频谱规定为全部控制信号的加速度谱密度值在每一刷品上的算术平均值。在这种情况下，基准信号的总均方根等于控制点信号均方根值的均方根。有关规范应说明所采用的基准点，或说明应如何选取基准点，建议
6、对大的和(或)复杂的试验样品采用假设基准点。4 检查在下列正弦振动试验阶段，其容差应按SJ/Z9001 , 18 (IE C68一26)试验Fc，正弦动试验中的规定。4, 1 正弦幅除有美规范另行规定外，频率特性测量和共振检查所使用的正弦幅值，按加速度谱密度等级来确定见表1)。试验幅值使用到基准点上。如果随机振动条件试验使用假设点，那么要应用此正弦幅值在控制点上二2 加速度19.2 密度等SJ/Z 9001.21 87 表1g2/Hz 0.2) 正弦幅值峰m/s2 g 9.8 (1 .0 ) 14.7 ( 1.5 ) 19.6 ( 2.0 ) 4.2 频率特性测量方法在加速度谱密度的验证方法中
7、，往往要求在预定方向的基准点样品的频率特性。量时，应在整个试验频率范围(f1到f2 )内进行正反向正弦扫频，扫频速率不得超过1倍频程/分。扫频时，基准点上的正弦幅值应按4.1条保持常数，同时应测量功率放大器的交流输入电压。得的电压为频率的函数，并近似为频率特性的倒数。考虑到振动台的位移极限，在低可以减少正弦加速度的幅值，但计算频率特性时应考虑到这一点。应在全部控制点上测量加速度幅值，并按5.3条所述方法进行横向测量。在测量频率特性时，可使用激励均衡器(用于校正未加载的振动台一般特性的仪器)、低遇滤波器(大子fz截止)、高通滤波器(小于f1截止)和其它宽带滤波器。测量时不应插入窄带均衡器，例如峰
8、1=lUf;, 11Y.耐。峰谷幅值比Ap/An (见图1)为频率特性曲线上的最大值和最小值之比。这种测量不使用精密频率计./. 图1峰谷比的确定峰谷频率比(B乡n)(见图2)按下z B由!fp-fni pn V fpfn 3 5J /2 9001.21 87 式中:fp-一波峰频率sfn-一波谷频率。这种测量应使用精密频率计进行。在附录A和B所示的对加速度谱密度的验证方法中要指明最严酷的一对峰谷。如果要使用峰谷频率比，应对几对峰谷(图2有四对)测量出Ap/An和Bpn，并估算每一对的分析误差和残余波纹，以便得出其中最严酷的一对峰谷。响2 1 事4 阴阳帽咱图2几对峰谷及频率比的确定4.3 共
9、振检查方法如果有关规范要求共振检查，那么有时可以在频率特性测量的同时选行初始共振检查。检查时，应在整个频率范围内选行正反向正弦扫频。在共振检查期间，应检查试验样品，以便确寇下列现象的频率za. 由于振动而使试验样品出现故障、性能超差和失灵。b. 试验样品出现机械共振。为了更仔细地测试这些现象，并找出出现这些现象的精确频率，可以中断扫频。在初始共振检查时，为了和最后共振检查所得的频率与幅值进行对比，应记录产生上述这些现象的全部频率和幅佳。有关规范应规寇共振频率产生任何变化时所应采取的措施。在共振检查时，只要条件允许，试验样品应进行工作，如因试验样品处于工作状态而不能确寇其机械振动特性时，则应将试
10、验样品处于非工作状态再进行一次附加的共振检查。为检测试验样品内部效应所傲的任何安排，都不应过大地改变整个试验样品的动态特性。必须规定一段条件试验后的恢复时间，以便允许试验样品在这段时间中恢复到和共振检在开始时相同的条件，例如温度影响。5振动运动要求5.1 基本运动4 试验样品各固定点的基本运动实质上应为相同的草线运动，.、并且其瞬时加速度的分布为正态(高斯)分布。5.2 分布基准点上瞬时加速度值的分布通常应在图3所示的容差带以内。如果采用假设基准点，这一分布亦适用于控制点。注，对大多数随机振动试验，这种分布落在容差带内，因此，只有在例外情况下才需验证。若可能，建议测量加速度波形(例如吕测)，以
11、保证所出现的峰值至少为信号均方根值的2.5倍。们/29001.21 87 玄-30) -5 2 1 0.5 0.2 0.1 C9 fI5 10 10 GO 30 zo 黑以回事%5 30 -23.04 I ., nAI ? I:! 2.551 3.041 2.55 2.94 4.81 9.81 15.7 0.46 9.81 15.7 、4.32 3.62 4.31 3.53 4.22 6.77 13.7 21.6 0.66 13.7 21.6 6.20 5.20 6.08 5.00 5.89 9.61 19.6 31.4 0.93 19.6 31.4 9.71 8.24 9.61 7.95 9
12、.32 i 15.7 31.4 49.1 1.47 49.! 13.7 11.8 13.7 10.8 12.8 21.6 44.1 69.7 2.06 43.2 68. 7 19.6 16.7 18.6 15.7 18.6 30.4 61.8 98.1 2.94 61.8 . 98.1 30.4 25.5 30.4 25.5 29.4 48.1 98.1 157 4.61 98.1 1ST一43.2 36.2 43.1 35.3 42.2 67.7 137 216 6.60 137 216 62.0 52.0 60.8 50.0 58.9 96.1 196 314 9.32 196 314 9
13、7.1 82.4 96.1 79.S 93.2 157 314 491 14.7 304 斗91137 118 民37108 128 216 441 697 20.6 432 687 196 167 186 157 186 304 018 981 29.4 618 981 、304 255 304 255 294 481 981 1570 46.1 981 1570 432 362 431 353 422 677 1370 2160、66.0 1370 2160 SJ/Z 9001.21 87 一一一一一一一一 附录A应用扫描濡波器技术的验证方法Al 说明为了验证随机振动试验的要求是否已经满足
14、，本验证方法需要使用扫描分析器。分析后的频i普精度取决于分析器的特性和待分析的频谱，所给出的曲线表示得出的-误差，下文称为分析误差。分析误差曲线的计算是以试验样品和央具对振动台系统的曲型响应为依据。对于本验证方法，因为需要分析大量的频谱，所以分析时间可能较长.由于分析时间长，因此条件试验后的验证几乎总是必要的。A2 扫描分析器特隘的测应该测量3dB、12dB、30dB和50dB带宽分别称为BhB12、B30和民。), .被器的波形与中心频率无关。带宽因子CB忘义为滤波器放形因子l，./B8的函数zGB 0.1 + 1 _ BI 2工-1?HH-HH-.( A 1 ) 条件如下sB,. _ _
15、B 1.230/B的频率范33内的某些报段可能难以求出。在频率范围的其他一些频段，可以减少平均时间，以便允Y;:应用高的扫抽泣度。注，在条件试验后试验时，利用EE带记王，川均信弓交副i司jJIL区，可以大大地减少分析时间和分析误差。求得的加速度i乙:1度的伯茬，技人5求吁的估计分析误差和仪器误差三者之和，在栓测点13 中应按5.3条和5.4条加U出以便的预定方向应在土6dB之内。但是，这个和取决于频率，所以频率范围内的任何临界部分部应该分别研究，各部分的实际误差(见误差累积图A3)。容差下限容差上限等级验过率范围内的总均方根加速度，在整个随机振动条件。这个值在校正仪器误差后应在土1.5dB内。
16、大于f2的均方根加速度应按5.3条进行测量。SJ/Z 9001.21 87 累Z只误差图华11J1曲zll-主aIll-，Fell-ZA-l图A3差差波峰区内分析误差波谷区内分析误差试验可用总容差误误的验证器器仪仪总均方根加14 A5 ;则SJ/Z 9001.21 87 一_.-_甲FP町巳吼叫咱阳口中一一一一一一一一附录B应用固定滤波器技术的验证方法Bl 说明本试验方沾的基础是侦用并连固立滤波器式均衡器/分析器试验装置。其中均窍不n分析施改器，就中心频率和带宽来说实际上是相同的。这个系统可以是手动的，或者是自动的。分析器部分用来验证随机振动条件试验的要求是否已被满足。分析后的频谱精度取决于拮
17、;彼器的特性及待分析的颜i苔，所给出的曲线表示均衡后并且未被分析器检测的残留波纹。这种波纹寇义为残余波纹。残余波纹的计算是以试验样品和夹具对振动台系统的典型响应为依据。本验证方法在中、频区内难以应用。B2均差和的测均衡器滤披器装置的测量，应使所有滤波器装置在具有同等电平的条件下边行。测完均在i器输入到输出的变换函数应使用从f1到2f 2的正弦扫描信号，扫描的速率不得超过1倍频程/分。在f1到f2范围内按dB计算的偏差就是偏差和。注s为了足以保证、滤波器装置在每次试验时有良好的功能，应经常测量偏差和。B3 残余波纹的估计残余波纹取决于每一滤波器的等放相对带宽Be，寇义为zBe GrBr 式中:G
18、r=Bpn/Bp饵，Brpn就是图B1和图B2中为按4.2条应用频率响应特性测量方法得出的有关幅值比Ap/An阮给出的频率比。Br滤波器的相对带宽，规寇为3dB带宽和中心频率之比。Gr= 1，若不打算以足够的频率精度确定Bn以实行频率响应特性规寇。得出Ap/An值后，选取图B1和图B2中的合适曲线，然后在上述计算的Be值下读出残余波纹。允许在两曲线中间采用线性插值法。为了找出最大误差的一对峰谷，通常要研究几对峰谷。例=使用具有25Hz恒定带宽的滤波器，测得的偏差和为4.4dB，因比采用土2.2dB。由频率特性测量可以看出，预计值在1.25到1.30kHz左右等于滤波器相对带宽Br(25/125
19、0 X 100)- 2 %)，这里测得峰谷振幅比Ap/An=7d B和对应的峰谷频率比Bpn=2.8%。采用Bpn=2.8%则c-B F13711.4 f一一-一-z0.5Bn 2.8 因此，15 SJZ 9001.21 87 Be-0.5X 2 %- 1 % 这就得出均衡后的估计残余波兰立在2.0dB和-2.5dD以内。但是当偏差和当土2.2dB时，残余波纹估计在2.2dB和一2.5dB以内(且B.4第2段)。如果不用精辛苦的频率计来进行频率特性测量而确定Bpn，则Cf= 1，因此BeBr X 1 =2%。可以看出估计的残余波纹较大，即+3.0dB和-4.1d B。如上所述，可以预计1.25
20、kHz左右的频率区给出最大的残余波纹，但还研究其它频率区内的其它峰谷。clB +2 10 、12143可+5 + +1 +0.5 +0.3 1.1 .1 。.:2 3 lO 。.5l - (). - O. +也838dB 5.1% UB 2.7 14dB 1.7 lOdB l.6 1.4 5dB 1.3 A;A Q，帽-1 盔甲一%I I A/A -dB 回国国四ag四-2 . J -8 。-由10.&3 没纹 国B2均衡后的残余波纹(全部分析器谑波器读odB)16 5 dl.3 1.8 7dB 1. lOd 1.5M lE !.1% 口只f12.7%J认JE.1% SJ/Z 9001.21
21、87 由EB .4 加速度潜密度的均衡和验证如果条件试验持续时间允许，建议在条件试验的同时验证加速度谱密度的频谱。否则应在条件试验后进行验证。在后种情况下，在预调激励阶段应做初步验证。按B3求得的估计残余波纹，按规定的加速度谱密度值在加这度谱密度测量仪上读出的偏差以及仪器误差三者之和。在检测点的预定方向应在:t6dB以内。如果按B2求得的偏差和大于残余波纹，那么就应用这个偏差和来代替按B3计算的波纹。B .5 总均方根加速度的验证在整个随机振动条件试验过程中，频率范围内的总均方根加速度应按5.3条进行测量和控制，这个值在校正仪器误差后应在土1.5dB以内。大于f2的均方根加速度应按5.3条进行
22、圳旦。.17 5J /2 9001.21 87 一一一一一附录C应用正弦担描技术的程iE方法Cl 说明本验证方法是用于频率特性测量(且4.2条)未确应试验样品，所用的去具和均衡器系统(如果有的话)的动态特性是否在规立容差沼国内。这是一利I间接方法(凡C3)。如果这样，那么无须使用任何直接的加速应iEE密度的规语分析，就能完成随机掠过j条件试验，并只用测量总均方根加温度的方法就能控制宫。方法可使用两种方式，取决于是否使用均筒器，这种均衡器的带宽应等于二分之一的倍频程。主要应注意，如果使用均衡器，那么均衡电平在整个验证过程中应保持常数(非自动系统)。如果试验样品较振动台的运动单元的质量茧，小，且试
23、验样品和夫具的刚性较大，即在频率范围内没有严重共振，那么这种验证方法特别适用。C2 噪声发生器的加速度潜密度的损谙棚. 噪声信号的加速度语密度应从5日z到10kHz按照频率的函致来加以分析。在选行本测量期间，噪声京生器应象条件试验期间一样，接上带有必须给出所主寻求频语形状的滤波器，并加上负载(即输出信号)。分析器带宽B应该5日z或中tb频率的5%以上取其中较大者)，扫描速度不得超过。.2B/t。这里t是有效平均时间。如果采用RC平均电路，那么t=2 RC。建议Bt60。;主s木l量只有必要时才故。C3 加速度谱密度的闰接验证对规寇范围应按4.2条进行频率特性测量，各次测量应在检测点的预立方向上
24、边行。按噪声京生器的信号频谱和每一频率上的响应的dB值之和计算的偏差，表示条件试验时加速度谱密度的预计偏差。这个偏差(在f1到f2范围内最大值与最小值之差，加上仪器误差)在检测点的预寇方向上不应超过下表所列数值。Cl 不用均衡器采用均器12dB SdB 表中所指的均衡器应有等于或大于二分之一倍频程的带宽。用以校正未加载的振动台的一般频率特性的仪器(有时称为激励器均衡器)在本文中不认为是均衡器。18 5J/Z 9001.21 87 一一C.4 总均方根加速度的验证在整个随机振动条件试验过程中，应按5.3条和5.4条测量和控制频率起围内的总均方根3日速度。这个值在校正仪器误差后应在士1.5dB以内。大于人的均方根加速度应按5.3条进行测量。19
