本文對電動振動試驗系統試驗過程中常見問題進行分析和總結。通過日常工作記錄總結，列出五種常見現象，給出解決方案及操作流程建議，防止因試驗設備、人為操作失誤而造成試驗結果出現偏差，保證試驗結果的可信度，保證試驗進度的順利進行以及避免臺體損傷。
引言
電動振動試驗系統是目前使用最廣泛的一種振動設備，代表著我國試驗設備的較高水準，主要運用于軍工、航天航空、國防、汽車零部件、電子電工、船舶、軌道交通、通信等諸多領域，為產品的環境及可靠性測試提供測試試驗平臺。本文針對振動試驗系統中常見的幾種問題進行了系統的分析與總結，通過工作經驗給出相關解決方案，對試驗的順利進行提供保障。
振動試驗的目的
物體或質點相對于平衡位置所作的往復運動叫振動。振動又分為正弦振動、隨機振動、復合振動、掃描振動、定頻振動。振動試驗是指評定產品在預期的使用環境中抗振能力而對受振動的實物或模型進行的試驗，考核產品能否承受可能遇到的動力學環境。振動試驗是環境試驗的一種，它并不一定是再現實際環境，它是在實驗室里通過專用的振動模擬設備來模
擬產品在實際使用中所遇到的振動環境，用來確定產品的機械薄弱環節和性能下降情況，提高產品的質量及可靠性，為產品的改進、分析提供依據。
電動振動臺介紹
常見的振動臺有機械振動臺、電動振動臺、電磁振動臺以及液壓振動臺等。其中電動振動臺頻率范圍寬，小型振動臺頻率范圍為0~10kHz，大型振動臺頻率范圍為0~2kHz，動態范圍寬，易于實現自動或手動控制，目前使用最為廣泛。
常見問題及分析
電動振動試驗系統主要由傳感器、控制儀、功率放大器、振動臺四個部分組成，如圖1所示。傳感器固定在振動臺臺體或夾具甚至樣品的合適位置處，將采集到的信號輸入至控制儀中，經過電腦軟件的分析處理，再由控制儀將輸出信號傳送至功率放大器，再由功率放大器控制振動臺的激振力，達到設定的試驗條件。由此可見，整個環節形成了一個閉環，如果電動振動試驗系統無法正常運行，在排除設備本身故障的前提下，那么必定是此閉環中的某一個環節出現了開環現象所致。
圖1 電動振動試驗系統構成
列舉常見的5種現象：1、系統報警：通道開；2、系統報警：驅動最大；3、預試驗無法通過；4、臺體異響；5、水平滑臺位移受限。現將兩臺電動振動試驗系統近一年內出現的故障數進行匯總，如圖2所示。
圖2 近一年內兩臺電動振動試驗系統故障數統計
1、系統報警：通道開
在正確設置試驗條件的前提下，偶爾會發生在預試驗階段或起振一段時間后出現通道開的報警信息，此類現象最為常見，一般多為某個特定通道傳感器連接不牢固所致，理應優先針對報警信息對應的通道進行檢查，常見故障位置多為1、傳感器與臺面粘連處；2、傳感器與信號線連接處；3、信號線與控制儀通道連接處。經檢查后，若各處并無問題，則考慮是否為信號線或傳感器故障所致，通過換通道或者傳感器進行驗證。
2、系統報警：驅動最大
此故障現象也是較為常見，經常出現在試驗過程中。特殊情況便是同一個試驗條件，同一套設備，上次做還能順利做完，到了這次試驗卻不斷出現報警中斷的情況，著實讓人頭疼。基于這種報警現象，原因上分析，大多數是由于功放輸出不足所致，此時最簡單的方法便是將功放增益調至最大，若仍然不能解決問題或原本增益便是在最大狀態下工作，那么便考慮是此次試驗條件超出設備的最大能力，需要更換設備進行試驗。而對于上面所說的特殊情況，則是考慮到試驗條件已經觸碰到設備的極限值所致，由于每次試驗的人員、安裝方法、裝夾工具、傳感器布點位置等多因素的變化從而導致相同的試驗在相同的設備上無法順利進行。此類故障一般情況下在試驗開啟前的試驗能力核算過程中做好能力計算便能進行規避。
3、預試驗無法通過
在設置好試驗條件以及確定各連接處完好的情況下，經常會出現預試驗無法通過的現象發生。此時檢查設備參數，評估試驗量級、振幅、速度，以及計算試驗所需推力均符合試驗能力要求，但是仍無法正常通過預試驗。此種情況的原因大致分為兩類：其一便是電動振動試驗系統開環所致，此時系統在出現預試驗無法通過的報警信息后還會出現驅動最大的報警信息，此時需檢查電動振動試驗系統的各處連接點以及功放輸出是否正常，通過對故障點復位來進行處理；其二便是由于試驗量級過低所致，若傳感器的靈敏度不算太高，試驗量級較小，而一般情況下預試驗的默認量級設定值僅為滿量級的10％，會造成傳感器無法正常接收信號的情況發生，此時可以通過設置頁面降低傳感器量程進行處理（見圖3）。若此時預試驗量級仍未達到傳感器最低識別要求導致預試驗依舊不通過，則需對預試驗量級進行調整，可逐步提升預試驗量級至滿量級的30％、50％、70％，甚至滿量級試驗（見圖4）。若仍舊無法啟動，則需更換設備或者傳感器重新進行調試。
圖3 傳感器通道參數設置頁面
圖4 預試驗響應量級設置頁面
4、臺體異響
在正常情況下，振動臺工作時會發出噪聲，以型號規格為ES-200LS3-650的20T電動振動試驗系統為例，在正常工作中（極限能力80％以內）所產生的噪音是不大于91.4dB（見圖5）。而在實際工作中時常會出現較大的異響或臺體撞擊聲，此類情況主要分為三種：1、樣品本身設計缺陷所致，其內在結構設計不合理導致的松動或者斷裂從而產生的異響，此類現象需與樣品提供方進行溝通解決；2、樣品或工裝夾具安裝不緊實所致，螺絲松動會導致振動過程中出現撞擊從而產生的異響，此時需中斷試驗對螺絲進行緊固；3、臺體及臺面未對準標尺產生的異響，一般來說，電動振動試驗系統需對臺體、中心氣囊、隔振氣囊進行調試，保證臺體及臺面對準標尺，達到最佳試驗狀態，特別對于大位移的振動試驗，標尺的對準是需要嚴格要求的，否則會造成振動過程中臺體位移超出設備極限值，從而產生撞擊發出異響；然而，仍舊偶爾會發生對準后依舊出現異響的情況發生，此類情況多見于大重量設備樣品，原因在于振動過程中樣品重量過大，將氣囊中填充氣體慢慢擠壓出去所致，此類情況需值守人員定期檢查補充氣體。
圖5 ES-200LS3-650電動振動試驗系統噪聲實測值
5、水平滑臺位移受限
水平滑臺是振動臺進行水平試驗時的輔助設備，它的作用是在水平方向上將振動發生器的運動傳遞給試驗件。然而，工作中，經常有水平滑臺移動受限的情況發生，例如工作時有異響、功放報警、油源報警等；此類情況也可大致分為以下3種：1、油源未啟動，無法潤滑軌道，此時需中止試驗，開啟油源，待油源工作穩定后再進行檢測活動；2、上一次水平滑臺工作結束后未進行回油處理，導致油路不暢，此種情況簡單處理方式便是將油源調至低壓回油工作狀態，待3-5分鐘后再開啟高壓工作狀態進行測試，若仍未解決，則需手動調節回油開關進行回油處理；3、未進行“二次倒臺”操作，導致水平滑臺并不處于正常工作狀態，此類故障的影響是十分惡劣的，可能導致水平滑臺的損傷甚至形變，需及時中止試驗并重新進行動圈與水平滑臺的連接，且對設備的性能進行復評估。針對以上3種原因，只需在工作中嚴格按照設備操作規程或者操作手冊進行操作，是完全可以避免的。
結論
以上便是日常工作中常見的幾種問題的原因分析與解決方案。在科研生產活動中，振動試驗是故障率相對較高的檢測項目，當故障發生時，會導致試驗進度的推遲，甚至會對試驗結果的有效性產生影響，造成時間和人力上的浪費，而其原因一般都為以上常見的幾種，本文通過日常的工作經驗積累與相關的技能培訓，結合設備說明書、設備操作規程等相關資料，對以上幾種問題的解決方案進行總結，為檢測行業的工作者在日常工作中提供參考和幫助。隨著經驗的不斷積累與更長時間的數據統計，爭取日后統計出更多的故障現象、總結出更有效的解決方案。
引用本文：鄭明雄，李凌霄.電動振動試驗系統常見問題分析[J].環境技術,2023,41(04):105-108.
