關于“正弦振動試驗”現行國家標準與正在修訂中的新版標準的解讀

文 | 工業(yè)和信息化部電子第五研究所 常少莉 鄭術力 解 禾

關于“正弦振動試驗”現行國家標準與正在修訂中的新版標準的解讀

文 | 工業(yè)和信息化部電子第五研究所 常少莉 鄭術力 解 禾

正弦振動試驗是試驗室經常采用的振動方式，對應正弦振動試驗國家標準GB/T2423.10應用非常廣泛。本文介紹了該標準的用途、制修訂背景等，在此基礎上分析了現行正弦振動試驗國家標準GB/T2423.10-2008與正在修訂的GB/T2423.10-201×之間的異同之處，并指明了此標準應用中的幾點注意的問題。

正弦；振動；試驗；國家標準；異同

引言

對任何一個振動試驗，要求在不同試驗室進行試驗時結果是一致的，不允許出現完全不同的結果。這就要對振動試驗做一系列的規(guī)定，即試驗的標準規(guī)范。GB/T2423.10-2008是現行對正弦振動試驗的國家標準。

正弦振動試驗適用于元器件、設備和其它電工電子產品，提供一種確定元器件、設備和其它電工電子產品承受規(guī)定等級正弦振動能力的標準方法。目的是用來確定機械薄弱環(huán)節(jié)和（或）性能下降情況，并利用這些資料，結合有關規(guī)范，來決定樣品是否可以接收。在某些情況下，是用來確定樣品的結構完好性和（或）研究它們的動態(tài)特性。也可根據經受住本試驗中的各種嚴酷等級的能力來劃分元器件的等級。

1.準制定的背景

現行GB/T 2423.10-2008（《電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法 試驗 Fc：振動（正弦）》）對應的是IEC 60068-2-6：1995。2007年IEC又發(fā)布了此標準的新版本IEC 60068-2-6：2007。全國電工電子產品環(huán)境條件與環(huán)境試驗標準化技術委員會機械環(huán)境試驗分技術委員會（以下簡稱：機械分會）提出：根據IEC 60068-2-6：2007，對GB/T 2423.10-2008版進行一次修訂的工作計劃，此計劃2010年獲國家標準化管理委員會批準并列入2010-2012年環(huán)標委機械分會標準修訂計劃，編號20101323-T-469。

目前機械分會已完成此標準的新版本（2423.10-201×）的報批稿。

本次改版主要是本著使標準更具有操作指導性的本意，對試驗技術進行了更詳盡的規(guī)范。對照新舊2個版本的IEC資料，不難發(fā)現，新舊版本的差異主要在控制策略、頻率范圍、振動響應檢查及試驗報告信息要求等描述更詳細，從而使控制過程更具有指導性，最終體現在試驗報告能給出更多，更詳盡的信息，從而使試驗結果更具備說明性。

2.B/T 2423.10-2008與正在修訂的GB/T 2424.10-201×的相同點

根據2424.10-201×的報批稿與GB/T 2423.10-2008的對比，不難發(fā)現，這是一次技術性修訂。

二者存在以下共同點：對試驗設備要求、預處理、初始檢查、中間檢查、恢復、最后檢測、有關規(guī)范應給出的規(guī)定、附錄B(資料性附錄)（主要用于元件應用的嚴酷度等級示例）、附錄C(資料性附錄)（主要用于設備應用的嚴酷度等級示例）等規(guī)定是相同的，試驗嚴酷等級的三個參數，只有頻率范圍的上限有了個別增加，振動幅值和耐久試驗持續(xù)時間這二者都沒有變化。

3.B/T 2423.10-2008與正在修訂的GB/T 2424.10-201×的差異點

新版與現行版本相比，主要技術差異在以下幾個方面：

3.1.加了對控制策略的規(guī)范和描述。（可參考2424.10-201×版的4.2節(jié)）

單點／多點控制：當有規(guī)定或有必要時，應規(guī)定多點控制策略。有關規(guī)范應表明是用單點控制還是多點控制。假如指定為多點控制，有關規(guī)范應規(guī)定檢測點信號的平均振幅或者一個被選定點（例如：可以是最大振幅點）信號的振幅應當達到的規(guī)定量級，可參考A.2.3。

多點控制：如果不能按照相關規(guī)范實現單點控制，那么應當采用通過控制平均或最大檢測信號值的多點控制方式。在這種多點控制的情況下，參考點是虛擬的。這種方法應記錄在試驗報告中。采用多點控制不能保證每個通道都達到要求的容差，但與單點控制中檢測點與虛擬參考點比較的方法相比，此方法通常能減少檢測點與名義值的偏離。

平均策略：在此方法中，控制幅值根據每個檢測點的信號值計算。合成控制幅值由檢測點信號幅值經算術平均后得出。此算術平均控制幅值然后和規(guī)定幅值進行比較。

加權平均策略：控制幅值ac由檢測點a1至an的信號幅值按各自權重w1至wn平均后形成：

aC = (w1 x a1 + w2 x a2 +….+ wn x an) / (w1 + w2 +…+wn)

此控制策略提供了實現不同檢測點信號對控制中影響力不同的可能性。

極值策略：在此方法中，合成控制幅值由每個檢測點測量的幅值中的最大(MAX)或最小(MIN)幅值組成。這種策略將產生一個控制振幅，這個振幅表明每個檢測點的最大值與最小值振幅的信號振幅的層數。

多參考控制： 當要求采用多參考控制時，控制策略必須規(guī)定如下：

限制：所有的控制信號將在它們合適的參考值之下。

替代：所有控制信號必須在它們合適的參考值之上。

3.2.率范圍進行了更細致的劃分（參見5.1節(jié)）

振動試驗的嚴酷等級由三個參數共同確定。即頻率范圍、振動幅值和耐久試驗的持續(xù)時間(按掃頻循環(huán)數或時間給出)。頻率范圍，相比現行版，下限頻率數值未變，上限增加200 Hz，和1000Hz。

3.3.帶包裝樣品的振動響應檢查進行了規(guī)定（參見8.2節(jié)）

振動響應檢查，進行了更細致的規(guī)定。對于帶包裝樣品的振動響應檢查中，對包裝內部的樣品無法處置時，對樣品激勵力的測量可以探測包裝內樣品的共振頻率。

3.4.加了實驗報告的要求（參見13章）

增加了試驗報告至少應給出的下列信息：

客戶（名稱和地址）；實驗室（名稱和地址）；試驗報告證明（發(fā)布日期、唯一編號）；試驗日期；試驗類別（正弦）；試驗目的（開發(fā)試驗、質量評定，等）；試驗標準,版本(有關的試驗程序)；試驗樣品描述（唯一性標識、圖、照片、數量，等）；樣品的安裝(夾具，圖片，照片，等) ；檢測設備描述（橫向運動，等）；控制和測量系統(tǒng)、傳感器裝置（描述圖、照片，等）；所有信號的過濾（類型和帶寬）；測量系統(tǒng)不確定度(校準數據，上次日期和下次日期)；控制策略(多點控制，多參考控制，SUM或MAX策略)；初始，中間或最終檢測；要求的嚴酷等級(根據試驗規(guī)程)；試驗嚴酷等級文件 (檢測點,自由度,試驗譜)；試驗結果(受試樣品狀態(tài)的評價)；試驗情況記錄；試驗總結；試驗負責人(姓名和簽字)；發(fā)送(報告分送清單)

注1：試驗應做記錄,內容應包括如帶試驗參數的試驗運行記錄的時間列表,試驗期間觀察及實施情況和測量數據表。試驗記錄可作為試驗報告的一部分。

注2：參見ISO/IEC 17025 （GB/T27025）的相關要求

3.5.錄A中內容有補充

掃頻時，每個軸向上的掃頻循環(huán)數和相應的持續(xù)時間，頻率范圍進行了更細致的劃分，增加了5～100 Hz；5 ～ 200 Hz；5 ～ 500 Hz；5 ～ 2000 Hz這四個頻段。

4.準應用中的幾點說明及應注意的問題

正弦振動試驗：在試驗室正弦振動試驗的主要目的是找出結構件的固有頻率點(諧振點),并在該點作耐共振試驗,這樣能迅速地評估試件的結構強度,結構缺限甚至評定出試件的動態(tài)特性;結構件在共振狀態(tài)下局部會產生大位移,這就會引起局部彎折形變,進而產生疲勞損壞,這里提請大家注意兩個問題：

4.1.純靠掃頻試驗是不容易再現這種疲勞損壞的,因為激勵通過結構件的共振頻率帶的時間很短不足以造成結構的疲勞損壞；所以找到諧振點后必須在該點作耐久試驗。

4.2.久試驗。當采用這種方法時，不是在預定頻率上進行，就是在響應檢查期間所發(fā)現的危險頻率上進行。若振動響應檢查期間每軸線上所發(fā)現的危險頻率點較少，且不超過4個，則定頻耐久是合適的。如果超過4個，則掃頻耐久可能更合適。當然，既用掃頻耐久又用定頻耐久也可能是合適的。需要記住定頻耐久在試驗中仍需一定程度的工程判斷。

5.束語

正弦振動試驗是試驗室中經常采用的試驗方法，是人們認識最早，了解最多的一種振動。例如凡是旋轉、脈動、振蕩（在船舶、飛機、車輛、空間飛行器上所出現的）所產生的振動均是正弦振動。要模擬這些振動環(huán)境，無疑須用正弦振動試驗。當振動環(huán)境是隨機的、但又無條件做隨機振動試驗時，某些情況下可以用正弦振動試驗來代替。此外，振動特性試驗中，用正弦信號激振是常用的最基本方法。由于正弦試驗設備相對便宜，因此一般的振動試驗室?guī)缀醵伎梢赃M行正弦振動實驗。所以關于正弦振動試驗的國家標準GB/T2423.10應用非常廣泛。標準使用者一定要注意不同版本之間的技術差異。

[1] GB/T 2423.10：2008電工電子產品環(huán)境試驗 第二部分：試驗方法 試驗Fc和導則：振動(正弦)

[2] IEC 60068-2-6：1995 Environmental testing -Part 2-6： Tests - Test Fc： Vibration (sinusoidal)

[3] IEC 60068-2-6：2007 Environmental testing -Part 2-6： Tests -Test Fc： Vibration (sinusoidal)

On the Differences and Similarities of “Sine Vibration Test" between the 2008 Edition and GB/T 2423.10

The sine vibration test is a method widely adopted. Accordingly, our national standard of GB/T 2423.10 about sine vibration test is widely applied. In this paper, the purpose and background of this standard were introduced and on this basis, the differences and similarities between the current edition GB/T 2423.10-2008 and GB/T 2423.10-201× that will be released soon. At last, what should be paid more attention to during the application of the standard is indicated.

sine；vibration；test；national standard；differences and similarities

常少莉（1979-），女，陜西鳳翔人，工業(yè)和信息化部電子第五研究所工程師，主要從事電子產品可靠性評價研究和可靠性試驗條件設計工作。