振动试验及跌落试验

  如何选择振动试验设备呢，有的厂家还不太清楚。如果*终用户对生产厂有指引，问题好办。如没有，就要自己考虑产品会经历哪些振动过程。一般只需用电动振动台对产品做振动试验就可以。还有相当多的厂家是用*简单的工频振动试验台。如果运输中会遇到高低不平的道路，就要考虑做模拟汽车运输颠簸试验台或低频运输试验振动台。如果产品是装到航天飞行器上，更需要根据要求做更严格的试验，因这时产品会受到很大的冲击和振动，在电动振动台方面对加速度的指标更有一定的要求，另外还要做很多其它的试验，如各种冲击试验等。
各国各用户对产品振动试验的要求也各不相同，有的只需做一般的电振动试验，有的还要在高低温湿热冲击的条件下做综合振动试验。
我们在电子行业中说的振动试验是指（只做）一般的正弦振动试验，即将产品放在振动台上做上下垂直的振动（正弦），并将产品转向或翻个来做产品的三个轴向的振动试验。还有一种是随机振动试验，是在做完正弦振动试验后进行。控制器就比较复杂。有的产品还要做冲击试验（特别是航天用的产品）。有的要求试验频率能达到每秒一次以下或二次左右，因为这种频率在实际中会有的。做的要求越高，成本成倍增长。所以，一般只要满足用户要求即可，不可盲目添置设备，但又不能没有一定的试验设备，否则，在都要求产品可靠的世界里会有被淘汰的可能。（不少企业反映，客户如见不到厂家有振动试验设备就不给定单）

振动试验主要设备简介：
如果产品是要用在航空航天上，就一定要做带有加速度的振动试验，因为航空航天中，上升或下降过程会有不同的加速度，如没这方面的试验就根本不能保证产品的可靠性。现在的电子产品的振动试验要求还没有统一标准，由于大多是不需用到航空航天上，所以也就没什么加速度要求，也就许多企业只用普通的工频振动试验台或加上一种简单的模拟汽车运输试验台（后面我们再讲）。
我国对振动试验的标准主要为国标GB/T2423.10，指的是一般的正弦振动。多数电子企业买振动试验台是都看产品是不是按这个标准。不过，有一条须知是，因国家还未有要求振动台需到有关机构论证，所以，现在市场上的工频振动试验台及模拟汽车运输试验台等并没有得到国家的论证。只是有一条就是不管这工频振动试验台或模拟汽车运输试验台的能力如何，它（们）还是对产品能做一定的、有用的振动试验。我们不能要求电子行业民用的也像**的那样“苛刻”（只有外企会对产品要求做严格的试验来保护其知名的品牌）。本人曾参加过一次国内振动产品的会议，会上过百家用户，除了本人，全是军方的！所以说，目前多数电子企业还是停留在较低的要求上。
①工频（或变频，有人将此与机械振动台算为一类）式：为早期的一种振动试验设备，只能小幅度按电源的正弦波来上下或水平方向振动，振动幅度一般只有几毫米（与国际上的标准25.4mm、51mm或更大幅度要求相差很远），振动频率*高也只有60次/秒或100次/秒。与产品真正会遇的一两千次相差甚远。尽管有的厂家将设备的振动频率做成可调（扫频），但还未能与国际标准接轨。这类产品不能满足较高标准的要求，一般只是小型工厂试验用（尽管如此，在这类振动台上试验时间稍长，也能将彩色电视机振坏，但国际上没这方面的标准）。
某一厂家的技术指标（带扫频）:
频率范围Hz：5-200
扫频范围Hz：5-200
空载位移幅值mm：0-5
振动方向：垂直
*大负载：40Kg，60Kg（两种型号）。
*大位移带负载后，会有所减少。

② 机械式：靠电机带动的振动来实现振动试验。此种振动试验设备的垂直方向上的振动幅度能达到10mm，而且有了扫频的功能（振动的频率来回从某个范围变到另一个范围作振动），可做水平和垂直方向的振动试验。这种试验方法虽然不一定能满足国际标准，但比上一种有了很大的进步，可以对产品进行一定的振动试验。能适合一些中小企业的要求。这类产品因能满足简单的要求（不是严格的要求），还是符合国家标准（GB）和国际电工标准（IEC）。
一般技术指标:
*大负载：25、50、70、100、150、250、500、1000kg；
频率范围：10-80赫/秒，5-60赫/秒，5-80赫/秒（变频）；
*大位移：5或10mm；
*大加速度：100g（个别：200g）；
振动形式：垂直、水平两种。
③ 电动振动式：这是国际上常用的振动试验装置。振动频率可以从2次/秒到2000或3000次/秒，幅度可达51mm（2英寸），垂直方向还可一有加速度的上下振动。载人航天飞船的振动试验也用此种设备进行。这里要注意是，当要求低频到2次/秒时，设备的上限频率受阻，一般只能到2000次/秒。有的厂家将此类单独称为低频振动试验台。
这种振动设备靠大脉冲电流产生电磁巨大力量来进行振动，能产生巨大的振动力和得到很高的加速度。所用大的设备技术要求高，特别是功率放大器。
设备的组成：
振动台（主体）；
振动控制仪（随机振动）；
正弦控制仪（正弦振动）；
数字式功率放大器。
控制仪根据用户做随机试验还是正弦试验而挑选，随机振动为较复杂的控制，适合于更复杂的环境条件。随机振动的能做正弦振动，即可做（随机+正弦）或只做随机的振动。而正弦控制仪是不能做随机振动。
产品按产生正弦的激力来定型号规格，一般有980、1500、2000、3000、6000、10000、20000、30000、40000、50000、60000、100000、160000牛顿。
频率范围：5-4500，5-4000，5-3000，5-2800，5-2200，5-2000，2-3000，2-2000（赫/秒）等；
加速度：250，350，400，600，800，1000（g）等。
各指标可在厂家的资料中选用。
选型指南：
振动系统选用应遵循牛顿**定论：F=ma
而m=m1+m2+m3+m4
其中：m1—活动系统有效质量
m2—试件（包括夹具等）质量
m3—水平滑台台面或扩展台面质量
m4—其它过度质量（如连接块及连接螺栓）
a—加速度
由于电动振动式（系统）是国际上常用的标准，现简单介绍选用方法。
A．先要认定测试标准。是按国标，还是UL（美国）、IEC（国际电工）、JIS（日本标准）等等。认定标准后，从该标准中查出自己产品做试验所要求的加速度a和振幅D。
B. 根据加速度来找振动试验所需要的推力：
牛顿定律：F=ma
如果当看的标准没提到加速度a时，需要按以下公式计算：
a=（2пf）2×D(/1000)
公式中的频率f和振幅D是已知的（振动试验要求）。
公式中的质量m包括：产品质量（“重量”）、振动设备中的动圈质量、放产品的辅助台面的质量等(共四个质量)。
每个生产厂都列有表可查辅助台面的质量，按自己产品尺寸大小，从表中可以查出质量。
在不知道动圈质量的情况下（一般可从厂家产品手册中查出），可以暂不计算其质量。
将两个质量（“重量”）代入公式 F=ma，算出推力F。
从表中查*大（或额定）正弦激振力，F必需小于该型号的推力，即是要求的型号。
F小于该型号的推力，就可保证振动台的推力足够大。
④ 电子液压式：此种能产生更大的振动推力，可达100吨以上，频率也可以低于2次/秒，一般用在模拟汽车、船只运输的振动试验。一般电工电子产品都用不上此种试验台。

电动振动台、机械振动台、电子液压振动台的主要性能比较
实际使用中以电动式振动台应用范围*广，约占在役的振动台的百分之八十以上，特别在宽带随机振动试验领域，电动振动台更是独领风骚，但是随着使用目的与要求的不同，用户在选择振动台时还需注意以下一些问题。
作为计量标准的振动试验台通常使用电动振动台，而且一般选用永磁式振动台，当需要标定质量或体积较大的传感器时也可以用激磁电动振动台式，其原因是电动振动台波形失真度*小，在很宽的范围内可达到1%~3%，甚至更低，而且信噪比高。
推力超过200KN，频率用到超低频（1Hz以下）应考虑选择电子液压台，大推力、超低压、长冲程，重负载是电子液压台的四大优点。在振动台选型时，请特别注意“0”的概念，许多厂商对自己振动台的工作频率都写“0~3KHz”或“0~5KHz”，这个“0”给人以极大的迷惑，一方面振动台不可能在零频工作，另一方面对于1KHz的振动参数指标（位移、速度、加速度）也需要明确。
机械台只能用于几Hz到80Hz，直接驱动（凸轮式等）的范围更窄。离心式可开车调幅。机械式振动台比较容易转换垂直、水平振动或倾向振动等振动方向，而且机械台结构牢固，价格低廉，但它一般只能用于正弦试验。
电动振动台、机械振动台、电子液压振动台的主要性能比较表1

（工频振动台属*简单的，不在比较之列）

三种振动台其它性能比较表2