GB/T 2423.58-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fi:振动 混合模式
GB/T 2423.58-2008 Environmental testing for electric and electronic products—Part 2:Tests methods—Test Fi:Vibration—Mixed Mode
基本信息
发布历史
-
2008年05月
研制信息
- 起草单位:
- 上海市质量监督检验技术研究院、信息产业部电子第五研究所、广州大学、北京航空航天大学、北京中元微型仪器公司、上海工业自动化仪表研究所、航天511所、苏州试验仪器总厂
- 起草人:
- 卢兆明、纪春阳、徐忠根、吴飒、张越、史晓雯、朱子宏、忻龙、常少莉、徐立义、林嘉怡
- 出版信息:
- 页数:29页 | 字数:52 千字 | 开本: 大16开
内容描述
犐犆犛19.040
犓04
中华人民共和国国家标准
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
电工电子产品环境试验
第部分:试验方法
2
试验:振动混合模式
犉犻
—
犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋犪犾狋犲狊狋犻狀犳狅狉犲犾犲犮狋狉犻犮犪狀犱犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮狉狅犱狌犮狋狊
犵狆
:—:—
犘犪狉狋2犜犲狊狋狊犿犲狋犺狅犱狊犜犲狊狋犉犻犞犻犫狉犪狋犻狅狀犕犻狓犲犱犕狅犱犲
(:,)
IEC600682802005Ed.1.0IDT
20080519发布20090101实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
发布
中国国家标准化管理委员会
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
前言
/《电工电子产品环境试验第部分:试验方法》按试验方法分为若干部分。
GBT24232
本部分为/的第部分。
GBT242358
本部分等同采用:()《环境试验第部分:试验方法试验:振
IEC600682802005Ed.1.0280Fi
动混合模式》。
本部分引用的规范性文件中有一部分目前尚未转化为等同采用的国家标准,在引用这些规范性文
件时仍以/的编号列出。
IECISO
为便于使用,本部分做了下列编辑性修改:
)“的本部分”一词改为“/的本部分”或“本部分”;
aIEC60068GBT2423
)用小数点“”代替作为小数点的逗号“,”;
b.
)为了与现有/其他各部分的名称一致而将本部分改为当前名称。
cGBT2423
本部分的附录、附录是资料性附录。
AB
本部分由中国电工电子产品环境条件与环境试验标准化技术委员会(/)提出并归口。
SACTC8
本部分起草单位:上海市质量监督检验技术研究院、信息产业部电子第五研究所、广州大学、北京航
空航天大学、北京中元微型仪器公司、上海工业自动化仪表研究所、航天511所、苏州试验仪器总厂。
本部分主要起草人:卢兆明、纪春阳、徐忠根、吴飒、张越、史晓雯、朱子宏、忻龙、常少莉、徐立义、
林嘉怡。
Ⅰ
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
引言
本部分描述的混合模式振动试验方法要求采用数字控制的宽带随机技术和以宽带随机为背景的正
弦和/或规定的窄带随机的混合技术。
本部分描述的混合模式振动试验方法通常应用于元件,设备和其他产品(下文称样品)的复杂特性
的宽带响应模拟。
本部分描述的混合模式振动试验方法基于采用计算机控制的电动或液压振动试验系统。
本部分描述的混合模式振动试验方法一般需要某种程度的工程判断,供需双方都应充分意识到这
一点。应该由有关规范的编写者选定试验方法和适合于样品及其用途的严酷等级。
Ⅱ
/—/:
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电工电子产品环境试验
第部分:试验方法
2
试验:振动混合模式
犉犻
1范围
本部分提供的试验方法,适用于需要经受模拟复杂以及混合激励振动试验的样品。
本部分的目的是要验证在经受规定的混合模式激励后,样品在功能和/或结构上不会产生不可接受
的降低。当实际环境的振动测量数据具有混合模式时,用本方法剪裁振动环境特别适合。
本部分也适用于揭示随机与正弦和/或随机混合振动应力累积效应,以及由此导致的样品机械缺陷
和规定性能的降低,这些信息结合有关规范可评定样品的可接受性。在某些情况下,本试验方法也适用
于验证样品的机械强度。
本部分也适用于在运输或实际使用环境中可能经受随机和/或随机与确定特性组合的振动的样品,
如在航空器,航天器以及运输中将被装在运输容器内,并将运输容器作为样品本身的一部分。
本部分适用于电工电子产品,也适用于其他需要的领域。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过/的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文
GBT2423
件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成
协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本
部分。
/—电工电子产品环境试验总则(:)
GBT24211999idtIEC6006811988
/—电工电子产品环境试验第部分:试验方法试验:振动(正弦)(
GBT2423.1020082FcIEC
:,)
60068261995IDT
/—电工电子产品环境试验第部分:试验方法振动、冲击和类似动态试
GBT2423.4320082
验样品的安装(:,)
IEC600682471995IDT
/—电工电子产品环境试验第部分:试验方法试验:宽频带随机振动
GBT2423.5620062Fh
(数控)和导则(:,)
IEC600682641993IDT
:国际电工词汇电气和电子测量和测量仪器
IEC600503002001
IEC60050311国际电工词汇与测量有关的通用术语
IEC60050312国际电工词汇与电气测量有关的一般术语
IEC60050313国际电工词汇电气测量仪器的类型
IEC60050314国际电工词汇根据仪器类型用的特殊术语
:环境试验第部分:振动试验选择
IEC6006838200338
:环境试验第部分:起草试验方法导则术语与定义
IEC600685219905
:振动和冲击词汇
ISO20411990
3术语和定义
下面定义的本部分使用的术语一般在—,:、/—、
ISO20411990IEC600503002001GBT24211999
/—、/—和:中已有定义。为了方便读者,这
GBT2423.102008GBT2423.562006IEC60068521990
里采用了出自上述标准的某一个定义,并指出了出处和差异。
1
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
此外,下面增加的术语和定义也是适用的。
3.1
横向运动犮狉狅狊狊犪狓犻狊犿狅狋犻狅狀
非激励方向的运动,通常规定为二个正交的轴向。
3.2
实际运动犪犮狋狌犪犾犿狅狋犻狅狀
从参考点传感器返回的宽带信号所表示的运动。
3.3
固定点犳犻狓犻狀狅犻狀狋
犵狆
样品与夹具或振动台台面接触的部分,在使用中通常是固定样品的点。
注:如果是实际安装结构的一部分作夹具使用,则固定点应取安装结构上的点,而不应取来自样品上的点。
3.4控制点
3.4.1
单点控制狊犻狀犾犲狅犻狀狋犮狅狀狋狉狅犾
犵狆
通过使用来自参考点上的信号,使该点的振动保持在规定的量级上的控制方法。
3.4.2
多点控制犿狌犾狋犻狅犻狀狋犮狅狀狋狉狅犾
狆
将来自各检测点上的信号,按有关规范的要求,进行连续的算术平均或采用比较技术处理来实现的
控制方法,参见3.9。
3.5
犵
狀
由地球引力产生的标准加速度值,它是随海拔高度和地理纬度而变化的。
2
注:本部分为了便于使用,将圆整到/整数值。
10ms
n
犵
3.6
测量点犿犲犪狊狌狉犻狀狅犻狀狋狊
犵狆
试验中采集数据的一些特定点。有种类型,定义如下。
3
3.6.1
检测点犮犺犲犮犽狅犻狀狋
狆
位于夹具、振动台台面或样品上的尽可能接近于固定点的点,检测点在任何情况下都要和样品刚性
连接。
注:检测点的数量应满足试验的要求。
1
注:如果存在个或个以下的固定点,则每个都用作检测点。如果存在个以上的固定点,则有关规范应规定
2444
4个具有代表性的固定点作检测点用。
注:在特殊情况下,例如对大型或复杂的样品,如果要求检测点在其他地方(不紧靠固定点),则应在有关规范中
3
规定。
注:当大量小样品安装在一个夹具中时,或当一个小样品具有许多固定点时,为了导出控制信号,可选用单个检测
4
点(即参考点)。该信号与夹具相关而不是与样品的固定点相关。这种情况只有在夹具装上样品等负载后的
最低共振频率充分高过试验频率的上限时才是可行的。
3.6.2
参考点狉犲犳犲狉犲狀犮犲狅犻狀狋
狆
从检测点中选定的点,为了满足本部分的要求,该点上的信号用于控制试验。
3.6.3
虚拟参考点犳犻犮狋犻狋犻狅狌狊狉犲犳犲狉犲狀犮犲狅犻狀狋
狆
用手动或自动方式从多个检测点中导出的点,其结果用于控制试验,以满足本部分的要求。
2
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
3.6.4
响应点狉犲狊狅狀狊犲狅犻狀狋狊
狆狆
样品上为了振动响应分析而采集数据的特定点。
注:不同于检测点和参考点。
3.7
优选试验轴狉犲犳犲狉狉犲犱狋犲狊狋犻狀犪狓犲狊
狆犵
在样品中最易受损的三个互相垂直的轴线。
3.8
采样频率狊犪犿犾犻狀犳狉犲狌犲狀犮
狆犵狇狔
每秒采集离散量值的数量,用于以数字方式记录或表示一个时间历程。
3.9
多点控制策略犿狌犾狋犻犻狅狀犮狅狀狋狉狅犾狊狋狉犪狋犲
狆犵狔
采用多点控制时参考控制信号的计算方法。可选择下列频域控制策略,参见3.4.2。
3.9.1
平均犪狏犲狉犪犻狀
犵犵
由一个以上检测点的每个频率的信号值的算术平均值得到控制值的处理方法,参见3.31。
3.9.2
极值犲狓狋狉犲犿犪犾
由一个以上检测点的每个频率线上的信号值的最大或最小值形成控制值的处理方法,参见3.31。
3.10
/
犕犃犡犛犝犕
定义窄带犃犛犇值(见3.14)的随机叠加随机严酷等级。
注:意为本底或窄带的较大值,意为两值之和。
MAX犃犛犇SUM犃犛犇
3.11
峰值因子犮狉犲狊狋犳犪犮狋狅狉
合成的混合波形的峰值和均方根()值之比。
r.m.s.
3.12
叠加策略狊狌犲狉狅狊犻狋犻狅狀犪犾狊狋狉犪狋犲
狆狆犵狔
定义正弦分量和随机犃犛犇在每条频率线上的参考加速度谱密度计算方法的策略。
3.13
-3犱犅带宽-3犱犅犫犪狀犱狑犻犱狋犺
犅
在频率响应函数中对应于一个共振峰值的最大响应0.708倍的两点间的频带宽度。
3.14
加速度谱密度犪犮犮犲犾犲狉犪狋犻狅狀狊犲犮狋狉犪犾犱犲狀狊犻狋
狆狔
犃犛犇
当带宽趋向于零和平均时间趋于无穷时,各单位带宽上通过中心频率窄带滤波器那部分加速度信
号的均方值。
3.15
偏移误差犫犻犪狊犲狉狉狅狉
对于随机信号,由于实际有限的频率分辨率引起计算加速度谱密度的系统误差。对于正弦信号,由
于平均时间在混合模式信号中计算正弦分量幅值的系统误差。
3
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
3.16
控制加速度谱密度犮狅狀狋狉狅犾犪犮犮犲犾犲狉犪狋犻狅狀狊犲犮狋狉犪犾犱犲狀狊犻狋
狆狔
在参考点或虚拟点上测得的加速度谱密度。
3.17
控制系统回路犮狅狀狋狉狅犾狊狊狋犲犿犾狅狅
狔狆
包括下列步骤:
———对参考点混合模式波形模拟信号进行数字化处理;
———进行必要的数据处理;
———产生更新后的模拟混合模式驱动波形输出到振动系统的功率放大器(参见第B.1章)。
3.18
驱动信号削波犱狉犻狏犲狊犻狀犪犾犮犾犻犻狀
犵狆狆犵
驱动信号最大值的限制,用峰值因子表达。
3.19
有效频率范围犲犳犳犲犮狋犻狏犲犳狉犲狌犲狀犮狉犪狀犲
狇狔犵
从频率低于斜谱前端到高于斜谱后端的实际频率范围(参见图)。
犳犳1
12
3.20
加速度谱密度误差犲狉狉狅狉犪犮犮犲犾犲狉犪狋犻狅狀狊犲犮狋狉犪犾犱犲狀狊犻狋
狆狔
规定加速度谱密度值和控制加速度谱密度值之差。
3.21
均衡犲狌犪犾犻狕犪狋犻狅狀
狇
加速度谱密度误差的最小化。
3.22
最终斜谱犳犻狀犪犾狊犾狅犲
狆
高于的加速度谱密度的部分(参见图)。
犳1
2
3.23
频率分辨率犳狉犲狌犲狀犮狉犲狊狅犾狌狋犻狅狀
狇狔
以赫兹为单位的加速度谱密度中频率间隔的宽度。
注:在数字分析中为了计算指定的加速度谱密度,将采样记录划分为若干部分,每个部分采样长度的倒数为分辨
率。在频率范围内,频率线数等于频率间隔数。
3.24
加速度谱密度示值犻狀犱犻犮犪狋犲犱犪犮犮犲犾犲狉犪狋犻狅狀狊犲犮狋狉犪犾犱犲狀狊犻狋
狆狔
从分析仪读出的真实加速度谱密度,受仪器误差、随机误差和系统偏差的影响。
3.25
初始斜谱犻狀犻狋犻犪犾狊犾狅犲
狆
低于的加速度谱密度的部分(参见图)。
犳1
1
3.26
仪器误差犻狀狊狋狉狌犿犲狀狋犲狉狉狅狉
由控制系统输入的每个模拟环节和控制系统的各模拟环节关联的误差。
3.27
随机误差狉犪狀犱狅犿犲狉狉狅狉
由实际平均时间有限与滤波器带宽的限制导致加速度谱密度估计变化而带来的误差。
3.28
记录狉犲犮狅狉犱
用于快速傅立叶变换计算的时域上等间隔数据点的集合。
4
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
3.29
可再现性狉犲狉狅犱狌犮犻犫犻犾犻狋
狆狔
对同一值相同的测量次数的测量结果之间的一致性程度,按如下方式进行个别测量:
不同的测试方法;
———不同的测量仪器;
———不同的观察人员;
———不同的实验室;
———相对于单次测量的持续时间较长的时间间隔后;
———不同的使用仪器习惯。
注:术语“可再现性”也可应用于满足上述部分条件的情况。
[():]
IEC600503002001
3.30
均方根值狉狅狅狋犿犲犪狀狊狌犪狉犲狏犪犾狌犲
狇
在与之间平直谱的均方根值(值),见图,是在时间间隔内函数值的平方的平均值再
犳犳r.m.s.1
12
开平方。
注:在此试验方法中,单独随机或正弦加随机()和随机加随机()混合模式的加速度、速度和位移的均方根
SoRRoR
可以按B.2.4计算。
3.31
信号值狊犻狀犪犾狏犪犾狌犲
犵
混合模式信号的随机分量用加速度谱密度值表示,正弦分量用幅值表示。
3.32
标准差狊狋犪狀犱犪狉犱犱犲狏犻犪狋犻狅狀
σ
在振动理论中,振动的均值等于零。因此对一个随机时间历程的标准差等于均方根值。
3.33
统计精度狊狋犪狋犻狊狋犻犮犪犾犪犮犮狌狉犪犮
狔
真实加速度谱密度与加速度谱密度示值的比。
注:仅针对混合模式信号中的随机部分。
3.34
统计自由度狊狋犪狋犻狊狋犻犮犪犾犱犲狉犲犲狊狅犳犳狉犲犲犱狅犿
犵
用时间平均技术来估算随机数据的加速度谱密度时,统计自由度的有效数取决于频率分辨率和有
效平均时间。
3.35
扫频循环狊狑犲犲犮犮犾犲
狆狔
在规定的频率范围往返扫频一次,例如,到到。
5Hz500Hz5Hz
注:与“扫频循环”对应,单向扫频表示仅在向上或向下的一个方向扫频。
[/—]
GBT2423.102008
3.36
扫频速率狊狑犲犲狉犪狋犲
狆
正弦频率的变化速率,可以用倍频程/分钟或赫兹/秒表示。
3.37
真实加速度谱密度狋狉狌犲犪犮犮犲犾犲狉犪狋犻狅狀狊犲犮狋狉犪犾犱犲狀狊犻狋
狆狔
作用于样品上的随机波形的加速度谱密度。
5
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
4试验要求
4.1总则
这些特征适用于完整的振动试验系统,对于电动的和液压伺服的试验系统,该系统包括功放、振动
台、试验加载夹具及控制系统。
下述基本运动和横向运动应在试验开始前或在试验中采用控制器的附加输入监视通道进行检查。
有关规范应给出检查试验量级和所用的程序。
标准的试验方法由下列的试验顺序构成,并且可以用于样品的每个互相垂直的轴线上:
)用低量级的正弦或随机激励进行初始振动响应检查,见和。
a5.49.2
b)混合模式激励作为负载或应力试验。
)最终响应检查(见),与初始情况比较并找出因动态性能变化引起的可能的机械失效。
c9.5
但是如果样品的动态性能已知或不要求,有关规范可以放弃对响应检查的要求。
4.2控制系统
控制系统需要专用控制软件包,该系统应具有对随机加随机或正弦加随机混合试验的控制和分析
能力。
4.3基本运动
样品各固定点应由有关规范规定,它们的运动应是大致相同的,其基本运动呈直线运动。如果运
动大致相同难以实现,应采用多点控制。
基本运动的特征,随机波应符合高斯分布;周期成分为正弦。
4.4横向运动
应在试验前按有关规范规定的量级进行正弦或随机的横向运动检查或在试验过程中采用附加的监
测通道进行横向运动检查。
在检查点上沿与规定轴垂直的任一轴的每个频率点的信号值,在500Hz以上不应超过规定的信号
值;在500Hz以下不应超过规定值的-3dB。沿与规定轴垂直的任一轴总的加速度均方根不应超过规
定轴的均方根值的50%。例如对于小样品,如果有关规范规定,横向运动容许的信号值应加以限制以
保证不超过基本运动的-3dB。
在某些频率上或大尺寸或高质心的样品要获得这些值是困难的。另外,有关规范规定的严酷等级
有较大的动态范围时,也可能难以达到这些值。在这些情况下,有关规范应规定采取如下何种方式:
a)对超出上述给定值的横向运动应进行监测,并记录在报告中;
b)横向运动不需监测。
4.5安装
样品应按/—的要求安装。所有情况下,在/—中选择的曲
GBT2423.432008GBT2423.432008
线时必须先平方后乘以加速度谱密度()或直接乘以正弦振幅。
犃犛犇
4.6测量系统
测量系统的特性应能使从参考点给定轴向测得振动的实际值在试验所要求的容差范围内。
整个测量系统包括传感器、信号调节器和数据采集器及数据处理器,其频率响应对测量精度有显著
影响。测量系统的频率范围应从试验最低频率的倍延伸到最高频率的倍,参见图。测
犳0.5犳2.01
12
量系统在该频率范围内的频率响应应该平坦,并在±5%以内。
6
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
图加速度谱密度的边界(参见)
15.1.1
5混合模式试验要求
本部分提供了随机振动与窄带随机,随机振动与正弦振动或随机振动与二者叠加组合的试验方法。
窄带随机和正弦振动的成分可在有关规范规定的频率范围内扫描。混合模式试验应作下列考虑。
有关规范应规定窄带随机包络是最大的谱值()还是应把它叠加到背景谱值()上。
MAXSUM
加速度谱可以是:
)由宽带随机、窄带随机和在傅立叶()谱线上的正弦分量叠加的,或
aFourier
b)由宽带随机、窄带随机叠加和一个独立的、在频域内连续产生的正弦分量。
5.1随机振动容差
5.1.1检测点和参考点
加速度谱密度示值在规定方向上参考点与检测点在图中和间相对规定的加速度谱密度包
1犳犳
12
括仪器误差为±3dB。随机误差和系统误差不包括在容差内。随机误差是可以计算的。
在和间,计算或测量得到的加速度均方根()值相对于规定的加速度谱密度的均方根
犳犳r.m.s.
12
值的容许误差应在±10%内。对参考点和虚拟参考点,这些值都是有效的。
在某些频率上或大尺寸或高质心的样品要满足这些要求是困难的。在这种情况下,有关规范应规
定较宽的容差。
初始斜谱不应小于/;最终斜谱应为/或更陡。(见)
+6dBoct-24dBoctB.2.3
对试验的窄带随机扫频部分的容差应和宽带部分的容差相同。然而,在某些扫频速率下不能满足
这个要求。因此,有关规范应对这些部分容差予以规定。
5.1.2分布
参考点的瞬间加速度值应为近似正态(高斯)分布,如图。在常规系统校准时应予以确认。有正
2
弦波的混合模式的信号见图。
4
7
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
图2随机激励,信号的削波和高斯(正态)概率密度
驱动信号削波值至少应为2.5(参见3.18)。检测参考点的加速度波形的峰值因子,确保该信号包
含规定值至少倍的峰值,除非有关规范另有规定。
r.m.s.3
如果采用虚拟参考点控制,要求的峰值因子适用于所有形成加速度谱密度控制的检测点。
在开始、中间和结束试验时计算参考点的概率密度函数应各持续2min。
5.1.3统计精度
统计精度由统计自由度和置信度(见图)决定。统计自由度按下式计算:
犖d3
…………()
犖2犅犜1
d=e×a
式中:
犅e———频率分辨率;
犜a———有效平均时间;
犖d———除有关规范另有规定,应不小于120(见表B.2和图B.4)。
如果有关规范规定在试验中应满足置信度,应用图来计算统计精度。
3
图不同置信度下自由度的加速度谱密度统计精度(见)
35.1.3
8
/—/:
犌犅犜2423.582008犐犈犆600682802005
图4正弦、正弦加随机和随机信号的分布(概率密度)
5.1.4频率分辨率
选择频率分辨率()使加速度谱密度的实际值和示值误差最小化,频率分辨率等于数字式控
犅Hz
e
制器的频率范围除以谱线数()。
狀
/…………()
犅=犳狀2
ehih
g
式中:
———数字式振动控制器的频率范围,;它应大于,即,,参见图;
犳Hz2犳犳≥2犳1
hih2hih2
gg
狀———频率带宽等分的谱线数。
犳
hih
g
有关规范应给出频率分辨率,(参见第章,)项)。
13h
5.1.4.1随机加随机
应如此选择,以使:
犅
e
———有条谱线能与图中的频率重合,第条频率线不大于频率;
11犳10.5犳
11
———有两条频率线确定了第个窄带扫描的初始斜谱。
1
如果给出了二个不同的值,应选择最小的。
犅
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