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嘉峪檢測網(wǎng) 2016-08-02 10:49
為何要進(jìn)行振動測試
一、設(shè)計(jì)、開發(fā)階段
1、分析試品在不同振動狀態(tài)下的震動模態(tài)
2、測試產(chǎn)品的極限強(qiáng)度及訂定相關(guān)的特性規(guī)格
3、失效分析與改善
二、生產(chǎn)階段
全面進(jìn)行ESS測試，大量篩選出潛在的瑕疵。
（依據(jù)產(chǎn)品的特性及振動規(guī)模，投入ESS測試有效的篩選出潛在的不良件，并對于電子或機(jī)構(gòu)類與加工時(shí)殘留之熱應(yīng)力及內(nèi)應(yīng)力可有效消除其內(nèi)殘留應(yīng)力之效果，并可有效的消除多層電路板間的離散電容效應(yīng)，將對產(chǎn)品品質(zhì)提供相當(dāng)大的幫助。）
1、品質(zhì)管理（QC）
有效確保與管理產(chǎn)品的品質(zhì)水準(zhǔn)。
2、品質(zhì)保證(QA)
認(rèn)證生產(chǎn)之產(chǎn)品其使用功能、規(guī)格與可靠度與標(biāo)示相同。
3、其它
振動測試能得到什么結(jié)果
1、提供工程開發(fā)的依據(jù)及參考
2、制程控制
3、品質(zhì)的改善及提升
4、提供與振動有關(guān)之相互關(guān)系條件
5、對產(chǎn)品品質(zhì)的保證與承諾
6、減少維修支出與提升獲利率
7、提高整體形象
振動測試可篩選出的瑕疵
1、固定件松脫
2、電子接點(diǎn)接續(xù)不良
3、篩選出潛在的不良零件
4、篩選出有瑕疵的焊點(diǎn)
5、調(diào)整件之受振位置、準(zhǔn)度失真
6、零組件之破裂、損毀
7、電路斷短路異常
8、電源線或訊號線之不正常磨損或?qū)Ь€斷裂或接點(diǎn)松脫
9、試件產(chǎn)生振動噪音
10、功能異常失效
如何運(yùn)用振動測試提高產(chǎn)品可靠度
1、設(shè)計(jì)階段的驗(yàn)證試驗(yàn)（定性、定量試驗(yàn)/疲勞、破壞）
2、生產(chǎn)階段全面進(jìn)行ESS應(yīng)力篩選
3、品管、品保階段的可靠度抽檢認(rèn)證
4、接受階段的驗(yàn)證測試（品質(zhì)、規(guī)格特性功能驗(yàn)證）
可靠度與失效
1. 可靠度的定義：
1）產(chǎn)品在特定的年限內(nèi)與環(huán)境條件下，達(dá)成預(yù)定功能的機(jī)率（GENERALPRODUCRT）
2）產(chǎn)品在特定的條件下，在需要作動的時(shí)間內(nèi)達(dá)成任務(wù)的機(jī)率（ONESHOT PRODUCT）
2. 失效分析-------針對可靠度試驗(yàn)而言
1）開發(fā)設(shè)計(jì)不良
2）零件選擇不當(dāng)
3）零件品質(zhì)不良
4）生產(chǎn)能力不良
產(chǎn)品發(fā)生不可靠的原因
1）使用環(huán)境無法正確預(yù)估與測量
2）未能充分滿足使用者需求
3）可靠度需求設(shè)計(jì)水準(zhǔn)不匹配
4）品質(zhì)水準(zhǔn)變異
5）設(shè)計(jì)誤差
6）制造誤差
7）調(diào)校、檢修誤差
8）認(rèn)為誤差與疏失
失效的種類形式
1、獨(dú)立失效（INDEPENDENT FAILURE）
產(chǎn)品內(nèi)部發(fā)生互不影響的失效試件
2、相依失效（INDEPENDENT FAILURE）
回因其它系統(tǒng)的異?；蚴Фl(fā)的連鎖性失效
3、間歇性失效（INTERMITTENT FAILURE）
使用過程中偶發(fā)的功能異常或失效
4、并聯(lián)失效（MULTIPLE FAILURE）
同時(shí)發(fā)生兩件以上的獨(dú)立失效事件
5、成型失效
同一零件發(fā)生兩次獲兩次以上的異常失效
如何完成振動測試報(bào)告
儀器設(shè)備，夾具種類及特征，測試規(guī)格，執(zhí)行狀態(tài)及進(jìn)行步驟，夾具與試件固定之方式，加速規(guī)的安裝位置，試件在測試的前、中、后功能測試紀(jì)錄，失效分析與判斷，測試結(jié)果的檢討評估、改善與建議
如何執(zhí)行可靠度計(jì)劃
1、定訂產(chǎn)品生命周期：泛指正常功能運(yùn)作下的使用壽命
2、定訂環(huán)境需求：泛指于生產(chǎn)、存儲、運(yùn)輸與使用操作下之環(huán)境
3、定訂可靠度的配置：界定產(chǎn)品可靠度之需求條件
4、可靠度的配置：零組件、半成品及成品等于不同階段下的需求水準(zhǔn)
5、效益評估：品質(zhì)成本分析、并界定死勇者的需求分布水準(zhǔn)
包括（a）可靠度（b）可用性（c）功能需求
6、設(shè)計(jì)分析（a）功能分析（b）環(huán)境分析（c）公差分析（d）故障分析及不良品效應(yīng)響應(yīng)分析
7、定訂試驗(yàn)程序：（a）不同階段下的振動試驗(yàn)計(jì)劃
（b）可靠度的鑒定標(biāo)準(zhǔn)
（c）環(huán)境需求水準(zhǔn)：單一或復(fù)合環(huán)境測試
8、綜合分析：收集經(jīng)過測試后的資料，并分析執(zhí)行計(jì)劃的
（a）合理性 （b）經(jīng)濟(jì)性 （c）其他效益影響評估
9、追蹤與管制：建立產(chǎn)品的資料回饋系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)新問題與潛在問題
執(zhí)行可靠度計(jì)劃成功的秘訣
1、以提高產(chǎn)品可靠度為開發(fā)、生產(chǎn)的最高指標(biāo)
2、選擇高可靠度的零配件及成熟的相關(guān)技術(shù)
3、對每一個(gè)新開發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行必要的破壞性測試及分析
4、進(jìn)行階段性的設(shè)計(jì)評估及改善計(jì)劃
5、對產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境影響分析與評估
6、實(shí)施階段性的可靠度試驗(yàn)
7、追蹤與管制
測試變數(shù)
振動測試設(shè)備
1. 控制器
2. 放大器
3. 振動及推力大小及最大形成量
4. 振動音圈頻率影響范圍及響應(yīng)頻譜
1）選擇振動測試的軸向
2）振動頻譜與功率強(qiáng)度
3）執(zhí)行時(shí)間的長久
4）進(jìn)行掃描的方式與速率
5）夾具種類與特性
6）試件本身
7）安裝技能
8）加速規(guī)（感知器）的種類、質(zhì)量及數(shù)量
9）加速規(guī)的安裝位置及固定方式
10）試件狀態(tài)（關(guān)機(jī)/關(guān)機(jī)測試、復(fù)合測試）
11）其它
振動量及表示法
1、振動強(qiáng)度常用速度、加速度、振幅大小表示，也使用力量大小的變化來描述
2、加速度（a）、速度（v）、振幅（d）、力（N）通常用線性單位來表示
3、振動強(qiáng)度量通常有下列不同的描述：
A. 峰對峰值（peak to peak）
B. 峰值（peak level）
C. 平均值（Average level）
D. 均方根值（Root mean square, RMS）
E. 功率頻譜密度值（Power spectrum density,PSD）
F. 加速度頻譜密度值（Acceleration spectrumdensity, ASD）
4、各種不同的單位描述有其特定的使用時(shí)機(jī)，與振動強(qiáng)度表示法
影響振動測量的基本因素
1、振動測量通常使用加速規(guī)作為感知起，對于速度或振幅大小則將加速度訊號積分運(yùn)算而得。當(dāng)然也可選擇速度規(guī)或位移規(guī)進(jìn)行測量，無論選用何種感知器作為測量感知器都必須注意其特性規(guī)格，否則將嚴(yán)重影響振動測試的精確度。
2、任何接觸時(shí)感知器的本身既是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，有其自身的共振頻率及共振倍頻等相關(guān)物理特性，通常進(jìn)行振動量測量前必須選擇高過測試頻寬條件以上的感知器。
3、必須選擇較高測量值之感知器
4、感知器安裝的方式
5、周圍環(huán)境變化也是影響振動測量的重要因素
換能器（感知器）的種類
1、 在測量振動信號時(shí)，最長被選擇使用將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的測量元件，簡稱為換能源器或稱為能量轉(zhuǎn)換器（transducer）。
2、換能器將試件的機(jī)械運(yùn)動能轉(zhuǎn)換成電能，再分析輸出信號之強(qiáng)弱與變化，如頻率、加速度、速度、位移及力等量。
在實(shí)際測量環(huán)境中依據(jù)實(shí)際需求又可分為：
一、接觸式 二、非接觸式
其中非接觸式的感知器，常用的有
一、渦電流式（）
二、電容式（）
三、光電式
A. 光彈法
B. 雷射光電反射法
C. 鐳射多普勒效應(yīng)測量法
2 非接觸式感知器的使用特征
A. 遠(yuǎn)距離測量
B. 高溫/低溫環(huán)境下測量
C. 無法固定感知器的環(huán)境
D. 無質(zhì)量效應(yīng)的缺點(diǎn)
如何選擇加速規(guī)
頻率影響范圍，靈敏度，線性度，動態(tài)范圍/安全極限值，質(zhì)量效應(yīng)，軸向及側(cè)向靈敏度，溫度效應(yīng)，信號線長度，其它環(huán)境因素影響效應(yīng)
振動波形的種類
正弦波（SINE WAVE）
一、 循環(huán)掃描（SWEEP SINE）
A. 線性掃描——1.Linar 2.Hz/sec
B. 對數(shù)掃描——1.Log 2.Octave
二、 共振搜尋（RESONANCERESEARCH）
三、 共振駐留（RESONANCE DWELL）
四、 步進(jìn)式掃描（STEP SINE）
五、 復(fù)頻式共振駐留（MULTIRESONANCE DWELL）
隨機(jī)波（RANDOM），沖擊波（SHOCK WAVE）
六、 半弦波（HALF SINE1/2 SINE）
七、 鋸齒波（SAWTOOTH WAVE）
八、 方波（SQUARE WAVE）
九、 自行定義（SELF DEFINITION）
SINE ON （SOR），RANDOM ON RANDOM （ROR），其它——復(fù)合波形測試
循環(huán)掃描的種類與使用時(shí)機(jī)（sweep sine）
試件以特定的振動能量，在預(yù)定的頻率范圍及時(shí)間內(nèi)加以振動，并連續(xù)變化其頻率。
目的：使試件在設(shè)定頻率范圍內(nèi)，由低頻至高頻或高頻至低頻連續(xù)的進(jìn)行多次循環(huán)掃描測試，用以鑒定產(chǎn)品是否足以忍受環(huán)境應(yīng)力，并及早預(yù)防與改善。
技巧：正弦掃描的振動強(qiáng)度、掃描速率及掃描方式，對共振的發(fā)生有重要的影響。正確的掃描速率必須滿到能使試件發(fā)生最大共振的最短時(shí)間作為掃描速率定訂的依據(jù)。并希望能在共振頻率范圍內(nèi)發(fā)生足夠的共振次數(shù)，用以鑒定試件容忍振動環(huán)境應(yīng)力的能力。
方式：一、線性掃描 二、對數(shù)掃描
隨機(jī)振動測試（RANDOM VIBRATION）
目的：對大多數(shù)的振動環(huán)境而言，無論是自然或人為環(huán)境所產(chǎn)生的振動環(huán)境大多以隨機(jī)波存在之振動模式為多。例如自然環(huán)境中的海浪、潮流、風(fēng)、落雨、地震、、、以至日常生活中的環(huán)境如運(yùn)輸環(huán)境等等所產(chǎn)生的振動，皆為隨機(jī)振動之范疇。固試件、產(chǎn)品所存在的環(huán)境本是涵蓋在隨機(jī)振動之范圍內(nèi)，若能對試件進(jìn)行振動相關(guān)之研究分析，投以經(jīng)過研究規(guī)劃過的隨機(jī)振動測試，則將更接近實(shí)際所面臨之效果。其測試的效率遠(yuǎn)超過正弦掃描，且不易發(fā)生正弦掃描式所產(chǎn)生的過應(yīng)力及應(yīng)力殘留等不良影響。
共振搜尋
試件以較低的振動能，子低頻到高頻以固定的能量強(qiáng)度及連續(xù)的頻率、適度的掃描速率進(jìn)行掃描，用以激發(fā)試件的振動模式，作為共振駐留測試之重要依據(jù)。
通常共振搜尋必須將搜尋之頻率范圍適度的加寬，用以更確實(shí)掌握實(shí)際發(fā)生的環(huán)境變異及試件因疲勞或老化情形下，產(chǎn)生安全裕度萎縮的情況而損壞。
共振駐留（RESONANCE DWELL）
目的：測試的目的在測試試件是否忍受長期在共振環(huán)境下的能力
步驟：首先針對共振搜尋時(shí)所找出的共振頻率及共振模式加以分析，選擇試件在特定的環(huán)境中可能長期出現(xiàn)或較易出現(xiàn)的頻率分布或振動環(huán)境中振動強(qiáng)度較高的頻率分布,作為共振駐留的測試依據(jù)，測試試件是否能忍受長期在共振環(huán)境下的能力。
注：良好的共振駐留系統(tǒng)，可隨時(shí)追蹤飄移的共振頻率，以達(dá)到最佳的共振效果。通常共振駐留常用107次或使用期間可能分布在該一有效共振頻率區(qū)間的累計(jì)時(shí)間，作為測試的試件參考。
倍頻測試（OCATIVE）
試件的掃描速率以每一單位時(shí)間增加一倍頻率的掃描方式
適用時(shí)機(jī)：通常使用在測試環(huán)境較佳或強(qiáng)度較低的測試規(guī)范。（如音響，視聽器材，通訊產(chǎn)品）
步進(jìn)式共振駐留
（STEP RESONANCE DWELL）
目的：針對執(zhí)行循環(huán)掃描測試過程中，對不發(fā)生共振的無效測試頻域，所好用大量的測試時(shí)間及設(shè)備，所設(shè)計(jì)規(guī)劃的一種快速有效的測試方式。
使用時(shí)機(jī)：省產(chǎn)線測試，品管抽測。
執(zhí)行技巧：首先針對試件進(jìn)行頻譜分析，記錄共振發(fā)生之狀態(tài)及相關(guān)物理量，計(jì)有共振發(fā)生時(shí)的共振主頻、有效振動頻寬范圍、共振倍頻及共振模態(tài)等，并考慮試件之物理強(qiáng)度條件與該試件之可靠度設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并實(shí)際考慮試件在進(jìn)行測試分析時(shí)，所容許的測試時(shí)間周期等，綜合所有條件進(jìn)行分析判斷，定訂測試時(shí)實(shí)際有效的測試頻譜，并建立追蹤頻估、修正等步驟方告完成。
執(zhí)行效益：平均節(jié)省50%~9%之循環(huán)測試中無效測試頻寬所占用的時(shí)間，并增加設(shè)備之使用效益。
復(fù)頻式共振駐留
（MULTI RESONANCE DWELL）
將已經(jīng)規(guī)劃完成的多組不同強(qiáng)度之特定頻譜，在同一時(shí)域中同時(shí)輸出，其目的在使試件上發(fā)生不良率較高之元件或須特別指定篩選的元件，給于特定的功率頻譜，用以提升測試效率的篩選方式。
主要的功能在改善不禁使共振測試中，步進(jìn)式掃描測試時(shí)所消耗較長的時(shí)間所設(shè)計(jì)的，其目的在節(jié)省大量的測試時(shí)間，并使其測試結(jié)果等效于循環(huán)掃描與隨機(jī)振動的功效，能在最短的時(shí)間內(nèi)將不良件篩出。
使用方式：SOR. ROR. MULTI SINE.
執(zhí)行時(shí)機(jī)：生產(chǎn)線測試。
ESS測試與環(huán)境振動測試有何不同
ESS時(shí)利用環(huán)境應(yīng)力為手段進(jìn)行篩選，常會與環(huán)境試驗(yàn)混為一談，嚴(yán)格來說ESS時(shí)一種提高生產(chǎn)品質(zhì)的篩選程序而環(huán)境試驗(yàn)，基本上的不同點(diǎn)為：
1、 ESS的測試精神乃要求對于產(chǎn)品作100%的全面性篩選，而環(huán)境測試只需將少數(shù)的樣品進(jìn)行測試或定量或定期或不定期的抽樣執(zhí)行而已。
2、環(huán)境測試的主要目的在測試試件忍受環(huán)境應(yīng)力的能力，一把而言測試的結(jié)果是不希望有失效件發(fā)生。
3、ESS篩選時(shí)希望試件中潛在的不良大量暴露出來，所以對失效的發(fā)生反而是被期待的。
4、ESS篩選時(shí)為加速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中潛伏的瑕疵設(shè)計(jì)，所以測試的規(guī)格與該使用環(huán)境，并非絕對關(guān)系存在，進(jìn)行測試的規(guī)格在不超過試件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度或零組件的物理極限強(qiáng)度范圍即可，或因產(chǎn)品中零組件的特性，而特別設(shè)計(jì)避免開對于振動極為敏感的頻域，使系統(tǒng)得以組合運(yùn)作下進(jìn)行功能測試或其他測試。
5、環(huán)境測試的項(xiàng)目規(guī)格，常依據(jù)試件使用壽命周期之實(shí)際環(huán)境所定訂。
執(zhí)行ESS計(jì)劃有何特性
依據(jù)ESS定義，有效的執(zhí)行ESS程序應(yīng)包含有以下的幾相特質(zhì)：
1、能快速的將潛在于產(chǎn)品中的瑕疵給暴露出來
2、執(zhí)行ESS下的環(huán)境應(yīng)力其強(qiáng)度不得大于產(chǎn)品自身的極限強(qiáng)度或設(shè)計(jì)強(qiáng)度
3、執(zhí)行ESS應(yīng)不會影響產(chǎn)品的正常使用壽命
4、符合成本效益
執(zhí)行ESS計(jì)劃有何效益
1、有效提高產(chǎn)品可靠度
2、提高產(chǎn)品使用時(shí)的MTBF
3、可提高制程生產(chǎn)率
4、在研發(fā)階段可協(xié)助早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，提高工程可靠度，節(jié)省開發(fā)時(shí)間及開發(fā)成本，創(chuàng)造總體利益。
執(zhí)行ESS計(jì)劃應(yīng)注意的事項(xiàng)
1、掌握不同環(huán)境因素的應(yīng)力分析
2、不同應(yīng)力水準(zhǔn)下對產(chǎn)品所產(chǎn)生的影響及工程效益
3、分析產(chǎn)品在篩選后的產(chǎn)品與篩選后所顯現(xiàn)出的使用情形
建立篩選的前后成本效益分析模式
振動機(jī)有哪些種類（依動力區(qū)分）
機(jī)械式 氣動式 液動式 電磁式
振動測試設(shè)備
1、振動控制器（CONTROLLER）
類比式 數(shù)位式 磁帶式 插卡式
開路 閉路
2、功率放大器（POWER AMPLIFIER）
LINEAR POWERAMPLIFIER(40~60%)，SWITCHING POWER AMPLIFIER(96%)
3、振動器（SHAKER）
機(jī)械式 氣動式 液動式 電磁式
4、換能器（TRANSDUCER），振動夾具（FIXTURE）
振動機(jī)有哪些重要的性能
振動推力值（peak/rms），頻率影響范圍（frequency range），頻率精確度及解析度，音圈質(zhì)量（armaturemass），音圈諧振頻率及共振頻率（resonance），最大位移量（displacement），最大速度值（velocity），最大加速度（acceleration），最大荷重能力（loading），漏磁性（magnetic leakage），耐久性（durable），保護(hù)系統(tǒng)（H/S protection system），防震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（antiresonance）
振動控制方式
特性種類
類比式（anloge），數(shù)位式（digital），磁帶式（tape），插卡式（ROM/RAM card）
控制方式
1. 開環(huán)（open loop control），閉環(huán)（close loop control）
選擇振動控制器應(yīng)注意的事項(xiàng)
頻率控制范圍，頻率解析度及精確度，控制點(diǎn)數(shù)量機(jī)控制方式，動態(tài)壓縮率，掃描速率及掃描方式種類，安全裕度設(shè)定值，軟、硬件保護(hù)設(shè)計(jì)的完整性，控制數(shù)值的準(zhǔn)確性，軟、硬件的擴(kuò)充性（SINE/RANDOM/SHOCK/FFT），多階段的程式設(shè)定能力，防錯、防呆設(shè)計(jì)，操作的人性化設(shè)計(jì)
功率選擇放大器應(yīng)注意的事項(xiàng)
響應(yīng)頻寬，功率因素效率，瞬間功率值與連續(xù)功率值，雜訊保護(hù)系統(tǒng)，過溫度、過電流、過電壓保護(hù)，串、并聯(lián)輸出的擴(kuò)充性
如何針對自己的需求選擇合適的振動測試系統(tǒng)
對自己產(chǎn)品的了解，對未來需求的判定（擴(kuò)充性），對任務(wù)的認(rèn)知
1. 振動設(shè)備方面
2. 控制系統(tǒng)方面
3. 訊號分析、存儲及處理
性能及價(jià)格，售后服務(wù)
機(jī)械式振動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較
優(yōu)點(diǎn)：
價(jià)格便宜，操作方便，維修方便，靜荷重大
缺點(diǎn)：
頻率響應(yīng)范圍小，作動頻率低，基本上只生產(chǎn)單頻，振動波形為正弦波模式為主，執(zhí)行時(shí)一般噪音值較高，通常以定位移輸出（變加速度），頻率變化速率較低，控制精確性較低
電磁振動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較
優(yōu)點(diǎn)：
頻率響應(yīng)寬：DC~20kHz， 控制精度高，可模擬各種波形：SINE,RANDOM,ROR,SOR SHOCK，控制容易，適合不同的測試需求：開發(fā)、工程、品管、應(yīng)力篩選，擴(kuò)充性大，保養(yǎng)容易
缺點(diǎn)：
大型機(jī)組設(shè)備費(fèi)用成本較高，需要較大電源供應(yīng)
液壓式振動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較
優(yōu)點(diǎn)：
推力大，可產(chǎn)生較大位移量，方便進(jìn)行多軸向連接測試
缺點(diǎn)：
造價(jià)及維修保養(yǎng)成本高，高頻響應(yīng)無法達(dá)成，大型機(jī)組不易安裝組立
氣動式振動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較
優(yōu)點(diǎn)：
操作容易，專用機(jī)型適用固定式的篩選工作，可產(chǎn)生多軸向的振動頻譜，安裝及維修容易
缺點(diǎn)：
無法任意變更已設(shè)定之振動頻譜，需要清潔的壓縮空氣，空氣消耗量大，不易壓縮控制振動波形，對待側(cè)物的重量較為敏感，無法產(chǎn)生較大位移量
來源：AnyTesting
