陳立濤，張偉

（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

0 引言

裝備在其研制和服役的過程中，會面臨著各種類型的環(huán)境試驗，如高低溫、振動及離心等環(huán)境試驗。為了提高裝備的可靠性，需在裝備研制的過程中，進行大量的環(huán)境試驗，以充分暴露產(chǎn)品的潛在缺陷，檢驗裝備的設(shè)計和制造質(zhì)量。而由振動引起的失效破壞是其服役過程中發(fā)生故障的主要因素之一，作為環(huán)境試驗中的重要組成部分，振動試驗對裝備研制起著舉足輕重的作用。

振動試驗系統(tǒng)是進行振動試驗必不可少的工具，好的振動試驗系統(tǒng)可以保證樣品在不失真的情況下進行試驗，使試驗受控，達到試驗的目的。作為振動試驗系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一，加速度均勻度的好壞對評價振動試驗系統(tǒng)的好壞有著十分重要的意義[1-4]。

1 加速度均勻度試驗

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5170.14-2009《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗設(shè)備基本參數(shù)檢驗方法振動 （正弦）試驗用電動振動臺》和JJG 948-1999《數(shù)字式電動振動臺檢定規(guī)程》[5-6]， 將振動臺空載，振動量級按要求設(shè)置，將5支加速度計剛性地安裝在振動臺的臺面中心及不同直徑的安裝螺孔分布圓周上，在試驗系統(tǒng)的工作頻率范圍內(nèi)，按照倍頻程選取不少于10個頻率值 （包括上限和下限頻率值），測量臺面上各個位置的加速度幅值。

各個頻率點的加速度幅值均勻度NA：

式 （1） 中：

NA——臺面加速度幅值均勻度；

A——同次測量中臺面中心點的加速度幅值；

|ΔAmax|——同次測量中臺面各個安裝點的加速度幅值相對于臺面中心點的加速度幅值最大偏差的絕對值。

試驗頻率的定頻選擇分別為5、10、20、40、80、 160、 320、 640、 1000、 1500 和 2000 Hz，按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行試驗，得到各個頻率下各個傳感器位置處的加速度幅值，然后按照公式 （1）計算得到臺面的加速度幅值均勻度，試驗結(jié)果如表1所示。

表1中的試驗結(jié)果顯示，當(dāng)試驗系統(tǒng)的工作頻率較低，特別是低于1000 Hz時，臺面加速度均勻度普遍較好；而當(dāng)試驗系統(tǒng)的工作頻率為高頻2000 Hz時，該臺面加速度均勻度值達到了26.01%。表2為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的小臺面 （≤400 mm）振動臺加速度均勻度的要求，通過對比分析，可以得知，該振動臺的加速度均勻度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 臺面加速度均勻度試驗結(jié)果

表2 臺面加速度均勻度要求

為了驗證上述試驗結(jié)果，在工作頻率范圍5～2000 Hz內(nèi)作掃頻速率不大于 1 oct/min的掃頻振動試驗，試驗條件如下：

1）控制加速度為2 g；

2）輸出控制采用正弦掃描信號。

5支加速度計的加速度曲線如圖1所示。

從圖1可以看出，臺面上各點加速度均勻度幅值是不均勻的，特別是在高頻部分。當(dāng)試驗系統(tǒng)的工作頻率較低時，如在1000 Hz以內(nèi)時，該臺面加速度均勻度的偏差普遍較小，對試驗的影響可忽略不計；當(dāng)試驗系統(tǒng)的工作頻率在1000 Hz以上，特別是當(dāng)該試驗系統(tǒng)的工作頻率接近其共振頻率時，其加速度均勻度的偏差較大，將圖1高頻部分放大，得到的圖像如圖2所示。從圖2中我們可以更加明顯地看出加速度均勻度的差異。

圖1 5個通道的各點加速度

圖2 5個通道的各點加速度高頻部分放大圖

2 結(jié)束語

由上述試驗可以得知，對于此次試驗的小臺面振動臺，各個點的加速度幅值有差異，當(dāng)振動臺的工作頻率較低時，如在1000 Hz以下時，這個差異很小，試驗數(shù)據(jù)顯示，最大的加速度均勻度為3.97%；但是，隨著工作頻率的升高，特別是當(dāng)振動臺的工作頻率接近其共振頻率時，臺面各點的加速度均勻度會有明顯的差異。

按照最常用的定頻、定加速度的方式測算出的該臺面的加速度均勻度如表1所示，其中最大的加速度均勻度為26.01%。此后通過一個加速度為2 g的正弦掃頻試驗，驗證了定頻、定加速度的試驗結(jié)果。正弦掃頻試驗的試驗結(jié)果如圖1所示，將圖1高頻部分局部放大，得到圖2；從圖2可以更加明顯地看出：當(dāng)振動臺的工作頻率為高頻時的臺面加速度均勻度的好壞。

同時，從圖2還可以看出，離臺面中心距離越遠(yuǎn) （監(jiān)測通道1-5），加速度均勻度越差，所以在做試驗時應(yīng)盡可能地將試件放在臺面中心，同時不能為了方便將控制點放在臺面邊緣處，而應(yīng)該將其布置在試件與振動臺的連接處，采用平均控制的控制策略，這樣才能盡可能地模擬試件的真實振動環(huán)境。理論上講，隨著臺面尺寸的增大，臺面加速度幅值均勻度的差異會更大，特別是對于大尺寸的水平滑臺而言，在用水平滑臺進行振動試驗時，更要考慮水平滑臺臺面的加速度均勻度的差異，避免過試驗和欠試驗的產(chǎn)生，這也正是需要我們進一步研究的地方。

[1]謝初南，劉立群.水平滑臺隨機振動性能探討 [J].上海計量測試，2006，33（5）：17-19.

[2]孫哲.傳感器的安裝位置對水平滑臺隨機振動系統(tǒng)試驗結(jié)果影響的探討 [J].現(xiàn)代測量與實驗室管理，2010， 18 （3）： 20-21.

[3]劉洪英，馬愛軍，馮雪梅，等.水平滑臺隨機振動試驗時控制點的選擇方法探討 [J].環(huán)境技術(shù)，2011，29（4）： 15-18.

[4]葉國斌.振動系統(tǒng)加速度均勻度研究 [D].成都：電子科技大學(xué)，2004.

[5]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.數(shù)字式電動振動試驗系統(tǒng)檢定規(guī)程 （JJG 948-1999） [M].北京：中國計量出版社，1999.

[6]GB/T 5170.14-2009，環(huán)境試驗設(shè)備基本參數(shù)鑒定方法，國家標(biāo)準(zhǔn)局 [S].