选用振动台做振动测试这些知识必须要懂！

为何要进行振动测试？

 

1、设计、开发阶段

1、分析试品在不同振动状态下的震动模态 

2、测试产品的极限强度及订定相关的特性规格 

3、失效分析与改善

 

2、生产阶段 

全面进行ESS测试，大量筛选出潜在的瑕疵。 

（依据产品的特性及振动规模，投入ESS测试有效的筛选出潜在的不良件，并对于电子或机构类与加工时残留之热应力及内应力可有效消除其内残留应力之效果，并可有效的消除多层电路板间的离散电容效应，将对产品品质提供相当大的帮助。）

 

3、品质管理（QC） 

有效确保与管理产品的品质水准。

 

4、品质保证(QA) 

认证生产之产品其使用功能、规格与可靠度与标示相同。

 

5、其它

 

振动测试能得到什么结果？

 

1.提供工程开发的依据及参考

2.制程控制

3.品质的改善及提升

4.提供与振动有关之相互关系条件

5.对产品品质的保证宇承若

6.减少维修支出与提升获利率

7.提高整体形象

 

振动测试可筛选出的瑕疵

 

• 固定件松脱

• 电子接点接续不良

• 筛选出潜在的不良零件

• 筛选出有瑕疵的焊点

• 调整件之受振位置、准度失真

• 零组件之破裂、损毁

• 电路断短路异常

• 电源线或讯号线之不正常磨损或导线断裂或接点松脱

• 试件产生振动噪音

• 功能异常失效

 

如何运用振动测试提高产品可靠度

 

• 设计阶段的验证试验（定性、定量试验/疲劳、破坏）

• 生产阶段全面进行ESS应力筛选

• 品管、品保阶段的可靠度抽检认证

• 接受阶段的验证测试（品质、规格特性功能验证）

 

可靠度与失效

 

1. 可靠度的定义：

 

• 产品在特定的年限内与环境条件下，达成预定功能的机率（GENERALPRODUCRT） 

• 产品在特定的条件下，在需要作动的时间内达成任务的机率（ONESHOT PRODUCT） 

 

2.失效分析——针对可靠度试验而言

 

• 开发设计不良

• 零件选择不当

• 零件品质不良

• 生产能力不良

 

产品发生不可靠的原因

 

• 使用环境无法正确预估与测量

• 未能充分满足使用者需求

• 可靠度需求设计水准不匹配

• 品质水准变异

• 设计误差

• 制造误差

• 调校、检修误差

• 认为误差与疏失

 

失效的种类形式

 

>独立失效（INDEPENDENTFAILURE） 

产品内部发生互不影响的失效试件

 

>相依失效（INDEPENDENTFAILURE） 

回因其它系统的异常或失效而引发的连锁性失效

 

>间歇性失效（INTERMITTENTFAILURE） 

使用过程中偶发的功能异常或失效

 

>并联失效（MULTIPLE FAILURE） 

同时发生两件以上的独立失效事件

 

>成型失效 

同一零件发生两次获两次以上的异常失效

 

如何完成振动测试报告

 

仪器设备，夹具种类及特征，测试规格，执行状态及进行步骤，夹具与试件固定之方式，加速规的安装位置，试件在测试的前、中、后功能测试纪录，失效分析与判断，测试结果的检讨评估、改善与建议

  

如何执行可靠度计划

 

• 定订产品生命周期：泛指正常功能运作下的使用寿命

• 定订环境需求：泛指于生产、存储、运输与使用操作下之环境

• 定订可靠度的配置：界定产品可靠度之需求条件

• 可靠度的配置：零组件、半成品及成品等于不同阶段下的需求水准

• 效益评估：品质成本分析、并界定死勇者的需求分布水准，包括（a）可靠度（b）可用性（c）功能需求 

• 设计分析（a）功能分析（b）环境分析（c）公差分析（d）故障分析及不良品效应响应分析 

• 定订试验程序：

 

 

 

（a）不同阶段下的振动试验计划 

（b）可靠度的鉴定标准 

（c）环境需求水准：单一或复合环境测试 

 

 

 

• 综合分析：收集经过测试后的资料，并分析执行计划的

 

 

 

（a）合理性（b）经济性（c）其他效益影响评估 

 

 

 

• 追踪与管制：建立产品的资料回馈系统，发现新问题与潜在问题

 

执行可靠度计划成功的秘诀

 

• 以提高产品可靠度为开发、生产的最高指标

• 选择高可靠度的零配件及成熟的相关技术

• 对每一个新开发产品进行必要的破坏性测试及分析

• 进行阶段性的设计评估及改善计划

• 对产品进行环境影响分析与评估

• 实施阶段性的可靠度试验

• 追踪与管制

 

测试变数

 

• 振动测试设备 

 

 

1.控制器 

2.放大器 

3.振动及推力大小及最大形成量 

4.振动音圈频率影响范围及响应频谱

 

 

 

• 选择振动测试的轴向 

• 振动频谱与功率强度 

• 执行时间的长久 

• 进行扫描的方式与速率

 

夹具种类与特性

 

• 试件本身

• 安装技能

• 加速规（感知器）的种类、质量及数量

• 加速规的安装位置及固定方式

• 试件状态（关机/关机测试、复合测试）

• 其它

 

振动量及表示法

• 振动强度常用速度、加速度、振幅大小表示，也使用力量大小的变化来描述

• 加速度（a）、速度（v）、振幅（d）、力（N）通常用线性单位来表示

• 振动强度量通常有下列不同的描述： 

 

 

 

A. 峰对峰值（peak to peak） 

B. 峰值（peak level） 

C. 平均值（Average level） 

D.均方根值（Root meansquare, RMS） 

E. 功率频谱密度值（Powerspectrum density,PSD） 

F. 加速度频谱密度值（Accelerationspectrumdensity, ASD） 

 

 

 

• 各种不同的单位描述有其特定的使用时机，与振动强度表示法

 

影响振动测量的基本因素

 

¨振动测量通常使用加速规作为感知起，对于速度或振幅大小则将加速度讯号积分运算而得。当然也可选择速度规或位移规进行测量，无论选用何种感知器作为测量感知器都必须注意其特性规格，否则将严重影响振动测试的精确度。

 

¨任何接触时感知器的本身既是一个机械系统，有其自身的共振频率及共振倍频等相关物理特性，通常进行振动量测量前必须选择高过测试频宽条件以上的感知器。

 

¨必须选择较高测量值之感知器

 

¨感知器安装的方式

 

¨周围环境变化也是影响振动测量的重要因素

 

换能器（感知器）的种类

 

在测量振动信号时，最长被选择使用将机械能转换成电能的测量元件，简称为换能源器或称为能量转换器（transducer）。

 

换能器将试件的机械运动能转换成电能，再分析输出信号之强弱与变化，如频率、加速度、速度、位移及力等量。

 

在实际测量环境中依据实际需求又可分为：

 

一、接触式

二、非接触式

 

其中非接触式的感知器，常用的有 

一、涡电流式

二、电容式

三、光电式 

A. 光弹法 

B. 雷射光电反射法 

C. 镭射多普勒效应测量法

 

非接触式感知器的使用特征

 

A. 远距离测量 

B. 高温/低温环境下测量 

C. 无法固定感知器的环境 

D.无质量效应的缺点 

 

如何选择加速规

 

>频率影响范围，灵敏度，线性度，动态范围/安全极限值，质量效应，轴向及侧向灵敏度，温度效应，信号线长度，其它环境因素影响效应

 

振动波形的种类

 

>正弦波（SINE WAVE）

 

一、循环扫描（SWEEP SINE） 

A. 线性扫描——1.Linar2.Hz/sec 

B. 对数扫描——1.Log2.Octave

 

二、共振搜寻（RESONANCERESEARCH）

 

三、共振驻留（RESONANCE DWELL）

 

四、步进式扫描（STEP SINE）

 

五、复频式共振驻留（MULTIRESONANCE DWELL）

 

>随机波（RANDOM），冲击波（SHOCKWAVE）

 

六、半弦波（HALF SINE1/2SINE）

 

七、锯齿波（SAWTOOTH WAVE）

 

八、方波（SQUARE WAVE）

 

九、自行定义（SELF DEFINITION）

 

>SINE ON （SOR），RANDOM ONRANDOM （ROR），其它——复合波形测试

 

循环扫描的种类与使用时机（sweep sine）

 

试件以特定的振动能量，在预定的频率范围及时间内加以振动，并连续变化其频率。

 

目的：使试件在设定频率范围内，由低频至高频或高频至低频连续的进行多次循环扫描测试，用以鉴定产品是否足以忍受环境应力，并及早预防与改善。

 

技巧：正弦扫描的振动强度、扫描速率及扫描方式，对共振的发生有重要的影响。正确的扫描速率必须满到能使试件发生最大共振的最短时间作为扫描速率定订的依据。并希望能在共振频率范围内发生足够的共振次数，用以鉴定试件容忍振动环境应力的能力。

 

方式：一、线性扫描二、对数扫描 

 

随机振动测试（RANDOM VIBRATION）

 

目的：对大多数的振动环境而言，无论是自然或人为环境所产生的振动环境大多以随机波存在之振动模式为多。例如自然环境中的海浪、潮流、风、落雨、地震、、、以至日常生活中的环境如运输环境等等所产生的振动，皆为随机振动之范畴。固试件、产品所存在的环境本是涵盖在随机振动之范围内，若能对试件进行振动相关之研究分析，投以经过研究规划过的随机振动测试，则将更接近实际所面临之效果。其测试的效率远超过正弦扫描，且不易发生正弦扫描式所产生的过应力及应力残留等不良影响。