正弦振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)?

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　　任何產(chǎn)品在運(yùn)輸和實(shí)際使用中所遇到的振動(dòng)，絕大多數(shù)就是隨機(jī)性質(zhì)的振動(dòng)(而不是正弦振動(dòng))。例如，宇航器和導(dǎo)彈在發(fā)射和助推階段的振動(dòng);火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲和氣動(dòng)噪聲使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng);飛機(jī)(特別是高速飛機(jī))的大功率噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng);飛機(jī)噪聲使飛機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動(dòng)和大氣湍流使機(jī)翼產(chǎn)生振動(dòng);飛機(jī)著陸和滑行時(shí)的振動(dòng);車輛在不平坦的道路上行駛時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng);多變的海浪使船舶產(chǎn)生的振動(dòng)等等都屬于隨機(jī)性質(zhì)的振動(dòng)。因此，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)才能更真實(shí)反映產(chǎn)品的耐振性能。

　　隨機(jī)振動(dòng)和正弦振動(dòng)相比，隨機(jī)振動(dòng)的頻率域?qū)挘矣幸粋€(gè)連續(xù)的頻譜，它能同時(shí)在所有頻率上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行激勵(lì)，各種頻率的相互作用遠(yuǎn)比用正弦振動(dòng)僅對(duì)某些頻率或連續(xù)掃頻模擬上述振動(dòng)的影響更嚴(yán)酷更真實(shí)和更有效。另外，用隨機(jī)振動(dòng)來(lái)研究產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性和結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)比用正弦振動(dòng)的方法更為簡(jiǎn)單和優(yōu)越。

　　隨機(jī)振動(dòng)和正弦振動(dòng)一樣能造成導(dǎo)線摩擦、緊固件松動(dòng)、活動(dòng)件卡死，從而破壞產(chǎn)品的連接、安裝和固定。當(dāng)隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)造成的應(yīng)力過大時(shí)，會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋和斷裂，特別在嚴(yán)重的共振狀態(tài)下更為顯著。長(zhǎng)時(shí)間的隨機(jī)振動(dòng)，由于交變應(yīng)力所產(chǎn)生的累積損傷，會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞。隨機(jī)振動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)接觸不良、帶電元件相互接觸或短路、焊點(diǎn)脫開、導(dǎo)線斷裂以及產(chǎn)生強(qiáng)電噪聲等。從而破壞產(chǎn)品的正常工作，使產(chǎn)品性能下降、失靈甚至失效。

　　為了能在試驗(yàn)室內(nèi)模擬產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)所經(jīng)受到的實(shí)際隨機(jī)振動(dòng)及其影響，工程技術(shù)人員為此付出了許多的努力。早在六十年代，國(guó)際上對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的研究就十分活躍。不僅在理論上有了重大突破，而且有了較完善的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備。1962年美國(guó)軍標(biāo)810中首先規(guī)定了隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法。1964年英國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn)07-55中也提出了隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。1973年IEC公布了四個(gè)具有不同再現(xiàn)性寬帶模擬式隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法，到上世紀(jì)90年代又公布了數(shù)字式隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法。目前國(guó)內(nèi)的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)已很普及，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備，特別是一般用途的隨機(jī)振動(dòng)控制儀價(jià)格也不高。

　　1.隨機(jī)振動(dòng)的描述

　　在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中，由于振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)處于不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會(huì)精確的重復(fù)，對(duì)其進(jìn)行一系列的測(cè)量，各次記錄都不一樣，所以沒有任何固定的周期。在任何確定的時(shí)刻，其振幅、頻率、相位都不能預(yù)先知道，因此就不可能用簡(jiǎn)單的周期函數(shù)和函數(shù)的組合來(lái)描述。

　　隨機(jī)過程最明顯的特點(diǎn)是非周期性，瞬時(shí)值無(wú)法預(yù)測(cè);但并非無(wú)規(guī)律可言，而是表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。因此對(duì)隨機(jī)信號(hào)的研究，處理和分析必須用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)進(jìn)行。對(duì)某一隨機(jī)過程，通常用下列四個(gè)方面的信息來(lái)描述它：

　　時(shí)域：有平均值、均方值、均方根值、方差等。

　　幅值域：有概率分布、概率密度等。

　　時(shí)差域：有自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)。

　　頻率域：有自功率譜密度、互功率譜密謀、頻率響應(yīng)函數(shù)以及相干函數(shù)。

　　隨機(jī)過程有平衡的和非平穩(wěn)的，有各態(tài)歷經(jīng)的和非各態(tài)歷經(jīng)的。有正態(tài)分布的和非正態(tài)分布的。在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的范疇內(nèi)，通常假定為平穩(wěn)的、各態(tài)歷經(jīng)的，并且是正態(tài)分布的。所以本文的敘述都是從這一假定出發(fā)的。

　　2.隨機(jī)過程

　　按功率譜譜密度頻譜的形狀，即按隨機(jī)過程的頻率結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的隨機(jī)振動(dòng)主要有下列形式：

　　(1) 寬帶隨機(jī)振動(dòng)

　　寬帶隨機(jī)振動(dòng)是指振動(dòng)的能量分布在一個(gè)較寬的頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)，一般運(yùn)載工具,特別是空中運(yùn)載工具，典型的是噴氣式飛機(jī)的振動(dòng)，他們所產(chǎn)生的振動(dòng)屬于寬帶隨機(jī)振動(dòng)。

　　(2) 窄帶隨機(jī)振動(dòng)

　　窄帶隨機(jī)振動(dòng)是指振動(dòng)的能量分布在一個(gè)較窄的頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)，例如螺旋漿飛機(jī)由于螺旋漿葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所帶動(dòng)的的旋轉(zhuǎn)壓力場(chǎng)將產(chǎn)生窄帶隨機(jī)振動(dòng)，窄帶隨機(jī)的中心頻率是螺旋漿葉的通過頻率及其諧波(一般到4階)，其窄帶帶寬為其通過頻率(中心頻率)及其各次諧波的±5%(漂移)。

　　(3) 寬帶+窄帶隨機(jī)振動(dòng)

　　上面講的螺旋漿飛機(jī)，除窄帶隨機(jī)振動(dòng)外，更主要的是各種振源引起的寬帶隨機(jī)振動(dòng)，所以螺旋漿飛機(jī)的振動(dòng)是寬帶+窄帶隨機(jī)振動(dòng)。又如安裝在履帶車輛上使用的和通過履帶車輛運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品，通常會(huì)經(jīng)受到以寬帶為主+窄帶的隨機(jī)振動(dòng)。寬帶隨機(jī)振動(dòng)來(lái)自車輛的基本運(yùn)動(dòng)、支承系統(tǒng)、路面不平。窄帶隨機(jī)振動(dòng)來(lái)自履帶拍擊地面的運(yùn)動(dòng)。

　　(4) 寬帶隨機(jī)振動(dòng)+周期振動(dòng)

　　寬帶隨機(jī)振動(dòng)+周期振動(dòng)是指在寬帶隨機(jī)振動(dòng)上疊加正弦振動(dòng)，直升飛機(jī)的振動(dòng)往往是在寬帶隨機(jī)振動(dòng)的基礎(chǔ)上疊加很高的正弦振動(dòng)。寬帶隨機(jī)振動(dòng)來(lái)自直升飛機(jī)的各種振源，正弦振動(dòng)是由直升飛機(jī)的的旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的，如主旋翼、尾旋翼、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的振動(dòng)。

　　3.隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件

　　隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)條件(嚴(yán)酷等級(jí))參數(shù)

　　隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)條件(嚴(yán)酷等級(jí))是由試驗(yàn)頻率范圍(Hz)、功率譜密度(g2/Hz)、功率譜密度的頻譜、總均方根加速度(Grms)、試驗(yàn)時(shí)間四個(gè)參數(shù)組成。

　　(1) 試驗(yàn)頻率范圍

　　頻率范圍是指產(chǎn)品安裝平臺(tái)的振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生有效激勵(lì)的最高頻率和最低頻率之間的頻率。典型的低頻通常是取產(chǎn)品最低共振頻率的一半或其安裝平臺(tái)產(chǎn)生明顯振動(dòng)的最低頻率;典型的高頻是產(chǎn)品最高共振頻率的兩倍或其安裝平臺(tái)產(chǎn)生明顯振動(dòng)的最高頻率，或是可以有效地、機(jī)械地傳遞振動(dòng)的最高頻率。通常認(rèn)為機(jī)械傳遞的振動(dòng)的最高頻率是取2000Hz，盡管實(shí)際上常常會(huì)更低。如果需要2000Hz以上的頻率，通常需要用噪聲來(lái)進(jìn)行。

　　(2)功率譜譜密度(g2/Hz)和功率譜譜密度的頻譜

　　隨機(jī)振動(dòng)是以定義在相關(guān)頻率范圍內(nèi)的PSD功率譜密度(ASD加速度譜密度)及功率譜譜密度的頻譜的形式來(lái)表征。功率譜密度(加速度譜密度)是指單位頻率上的能量，功率譜譜密度的頻譜(加速度譜密度的頻譜)是指振動(dòng)能量在整個(gè)頻率范圍內(nèi)的分布。

　　(3)總均方根加速度(Grms)

　　大家在談到隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)條件(嚴(yán)酷等級(jí))時(shí)，通常或習(xí)慣會(huì)用總均方根加速度(Grms)來(lái)衡量隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件的高低或嚴(yán)酷程度，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是不對(duì)的，也就是用Grms值來(lái)規(guī)定振動(dòng)條件是不對(duì)的，因?yàn)榭偩礁铀俣?Grms)值是功率譜譜密度的頻譜在全頻段范圍內(nèi)面積的積分，即方均根值，它不包含任何頻率信息。因此Grms值通常用來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)誤差控制與檢測(cè)，以及根據(jù)試驗(yàn)樣品的重量、體積、動(dòng)態(tài)特性來(lái)選需多大推力(功率)的振動(dòng)臺(tái)。

　　從上述的敘述可見，評(píng)價(jià)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)力大小的真正判據(jù)應(yīng)該是“在給定頻率范圍內(nèi)的加速度譜密度高低，即看隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的加速度譜密度頻譜曲線，而不是看總均方根加速度(GrmsS值)的高低”。對(duì)這一點(diǎn)，無(wú)論是GJB150還是GJB899在給機(jī)載設(shè)備振動(dòng)應(yīng)力時(shí)，一般只給出加速度譜密度，從不給出出總均方根加速度(Grms值)。

　　(4)試驗(yàn)時(shí)間

　　試驗(yàn)時(shí)間就是進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，通常分為功能(性能)和強(qiáng)度(耐久)二種試驗(yàn)時(shí)間。對(duì)空中運(yùn)載工具及空中運(yùn)載工具上使用的設(shè)備，耐久試驗(yàn)的時(shí)間通常為功能試驗(yàn)時(shí)間的1.6倍。

　　4.隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件要求

　　與其它環(huán)境試驗(yàn)項(xiàng)目一樣，對(duì)元器件和貨架產(chǎn)品(除特殊訂貨和特殊要求)，一般都采用標(biāo)準(zhǔn)中的系列化的試驗(yàn)條件(嚴(yán)酷等級(jí))，對(duì)軍品和新品應(yīng)采用產(chǎn)品實(shí)際安裝平臺(tái)的振動(dòng)條件。下面就以后者的事例此來(lái)說(shuō)明隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的條件要求。

　　5.對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的要求

　　隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)用的是統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)，并且是通過這些特征參數(shù)產(chǎn)生所要求的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間歷程來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)的。隨機(jī)振動(dòng)控制儀有一白噪聲發(fā)生器，在進(jìn)行試驗(yàn)前的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)定時(shí)，按設(shè)定的頻率范圍(試驗(yàn)要求的)給出該頻率范圍的白噪聲，然后按設(shè)定的功率譜密度的頻譜(試驗(yàn)要求的)，使白噪聲在各頻率上的能量按功率譜密度的頻譜產(chǎn)生變化，即形成試驗(yàn)要求的功率譜密度頻譜曲線。該曲線是頻域信號(hào)，它還必須通過控制儀的逆福里葉變換變成推動(dòng)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)體運(yùn)動(dòng)的時(shí)域信號(hào)。應(yīng)該說(shuō)我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)感覺到的隨機(jī)振動(dòng)是時(shí)域信號(hào)，其幅值是隨著時(shí)間不斷變化的，但該某時(shí)段的時(shí)域信號(hào)是無(wú)法代表產(chǎn)品在全壽命周期中所遇到的各種不同頻率范圍和不同振幅的隨機(jī)振動(dòng)，所以必須將全壽命周期中所遇到的各種時(shí)域信號(hào)利用頻域的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)，將其轉(zhuǎn)變成頻域信號(hào)，即試驗(yàn)規(guī)范中的：試驗(yàn)頻率范圍(Hz)、功率譜密度(g2/Hz)、功率譜密度的頻譜。在進(jìn)行試驗(yàn)室隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)將頻率范圍(Hz)、功率譜密度(g2/Hz)、功率譜密度的頻譜輸入控制儀，然后由控制儀通過逆福里葉變換還原成現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)的那種時(shí)間歷程來(lái)推動(dòng)振動(dòng)臺(tái)體運(yùn)動(dòng)。

　　與正弦振動(dòng)試驗(yàn)一樣，對(duì)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的要求，不是指振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)條件中的技術(shù)指標(biāo)要求，而是指試驗(yàn)臺(tái)裝上樣品(包括夾具)后進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在固定點(diǎn)、檢測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)上的要求。這些要求有：

　　(1)基本運(yùn)動(dòng)

　　與正弦振動(dòng)試驗(yàn)要求一樣，隨機(jī)振動(dòng)臺(tái)體被激勵(lì)時(shí)，樣品各固定點(diǎn)應(yīng)盡可能產(chǎn)生如圖13-1所示的同相并沿平行直線運(yùn)動(dòng)，并且試驗(yàn)樣品各固定點(diǎn)的基本運(yùn)動(dòng)應(yīng)具有大體相同的運(yùn)動(dòng)。

　　(2)瞬時(shí)加速度的分布

　　隨機(jī)臺(tái)對(duì)樣品激勵(lì)時(shí)，控制點(diǎn)上的瞬時(shí)加速度的分布應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布(若各檢測(cè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)很難達(dá)到完全相同時(shí)，則應(yīng)采用多點(diǎn)控制)，如下圖13-11a所示。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)際得到的概率密度曲線與標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布曲線相比，其最大值不應(yīng)超過10%，對(duì)大多數(shù)隨機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)都能達(dá)到這一要求，對(duì)一些特別重要的試驗(yàn)需要驗(yàn)證。如果使用虛擬的控制點(diǎn)進(jìn)行控制，所有用來(lái)構(gòu)成加速度譜密度的控制點(diǎn)都應(yīng)滿足此分布。

　　如果試驗(yàn)頻率范圍內(nèi)低頻段(如低于20Hz)的加速度譜密度很高時(shí)，其峰值位移可能會(huì)超過振動(dòng)設(shè)備的能力(51mm峰峰值)，在這些情況下，有必要減少峰值因子到一個(gè)合適的量級(jí)，以便產(chǎn)生可接受的峰值位移。一般是減少(削波)到最大峰值與方均根值之比在2. 5倍到3倍之間，下圖13-11b是削波后的瞬時(shí)加速度的分布。可見峰值因子或者信號(hào)削波量級(jí)限制了寬帶隨機(jī)過程的瞬時(shí)值, 對(duì)于正態(tài)分布隨機(jī)振幅，如果采用2.5的峰值因子，則大約99%瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接施加于功率放大器。

　　6. 試驗(yàn)程序

　　隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的試驗(yàn)程序通常由預(yù)處理、初始檢測(cè)、初始響應(yīng)檢查、均衡、功能試驗(yàn)、耐久試驗(yàn)、最后響應(yīng)檢查、恢復(fù)、最后檢測(cè)等各步組成。其中初始與最后響應(yīng)檢查、均衡、功能試驗(yàn)、耐久試驗(yàn)有別于其它力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)。

　　7.初始與最后響應(yīng)檢查

　　初始與最后響應(yīng)檢查是為了試驗(yàn)樣品的動(dòng)態(tài)特性，樣品和夾具的相互特性，以便試驗(yàn)樣品能在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)(或合適位置上)合理控制試驗(yàn)，對(duì)用模擬式控制的隨機(jī)臺(tái)(現(xiàn)幾乎沒有，但國(guó)標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)仍保留了該試驗(yàn)方法)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)前首先需要通過響應(yīng)檢查得出波峰幅值、波峰頻率、波谷幅值、波谷頻率、峰谷幅值比、峰谷頻率比等參數(shù)。響應(yīng)檢查另一個(gè)目的是為了幫助分析和確定由隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)引起的各種故障和疲勞破壞，其方法是通過記錄和比較在初始與最后響應(yīng)檢查中所發(fā)現(xiàn)的機(jī)械共振和其它響應(yīng)(如故障、性能超差等)現(xiàn)象的危險(xiǎn)頻率所發(fā)生的變化來(lái)進(jìn)行。初始與最后響應(yīng)檢查一般采用正弦振動(dòng)來(lái)進(jìn)行，國(guó)標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)初始與最后響應(yīng)檢查的振動(dòng)量級(jí)為：13.6.2 均衡

　　由于隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)比較復(fù)雜，為了避免試驗(yàn)前的激勵(lì)對(duì)試驗(yàn)樣品產(chǎn)生附加的影響，所以在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)前需要預(yù)調(diào)(預(yù)試驗(yàn))，即均衡。均衡就是補(bǔ)償試驗(yàn)樣品(含夾具)的動(dòng)態(tài)特性，也就是按規(guī)定的加速度譜密度的頻譜分配振動(dòng)能量。均衡通常先在較低的量級(jí)上進(jìn)行，使譜密度修正到容差范圍內(nèi)，然后逐步向高能級(jí)上進(jìn)行，直到達(dá)到所規(guī)定的并符合容差要求的譜密度。為了保證樣品不產(chǎn)生過試驗(yàn)，均衡的時(shí)間通常是有限制的，國(guó)標(biāo)和IEC的規(guī)定為：

　　小于規(guī)定等級(jí)的25%，無(wú)時(shí)間限制;

　　在規(guī)定等級(jí)的25%~50%，其均衡時(shí)間不超過規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間的1.5倍;

　　在規(guī)定等級(jí)的50%~100%，其均衡時(shí)間不超過規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間的10%;

　　通常的做法是，先從-12dB開始，然后-9dB、-6dB、-3dB、到0dB，一步一步平穩(wěn)上升直到規(guī)定的試驗(yàn)量級(jí)0dB。上述試驗(yàn)時(shí)間不能從規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間中扣除。

　　隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的成敗及其再現(xiàn)性，在很大程度上取決于均衡與控制，與正弦振動(dòng)試驗(yàn)一樣，對(duì)小樣品或各固定點(diǎn)處的機(jī)械阻抗沒有顯著差別的樣品，通常都采用單點(diǎn)均衡與控制;多點(diǎn)均衡與控制主要用于大型和復(fù)雜的樣品，大型和復(fù)雜的樣品由于各固定點(diǎn)之間的距離大，而且需要復(fù)雜的裝夾，同時(shí)由于樣品和夾具的共振和反共振，使得傳遞特性有較大的動(dòng)態(tài)范圍，再加上振動(dòng)臺(tái)面的不均勻度等原因，用單點(diǎn)均衡與控制對(duì)整個(gè)被試系統(tǒng)很難有代表性。同時(shí)以單點(diǎn)控制施加給樣品的加速度譜密度和總方均根加速度及其容差，很難保證其它點(diǎn)上也是這樣，并都在容差范圍內(nèi)。當(dāng)采用多點(diǎn)均衡與控制時(shí)，由于將各點(diǎn)上的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，提取最大值或最小值，從而建立起一個(gè)具有代表性的虛擬控制點(diǎn)，所以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)更具有代表性，它能確保試驗(yàn)所需的條件(嚴(yán)酷等級(jí))，也保證了試驗(yàn)的再現(xiàn)性。

　　無(wú)論是單點(diǎn)均衡與控制還是多均衡與控制，其控制點(diǎn)都必須選擇好。單點(diǎn)均衡與控制，可從四個(gè)檢測(cè)點(diǎn)中選擇最有代表性的一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)作為控制點(diǎn)，其它三個(gè)點(diǎn)上的信號(hào)可以引出來(lái)作為檢測(cè)驗(yàn)證用;對(duì)多點(diǎn)控制至少應(yīng)將三個(gè)或三個(gè)以上的檢測(cè)點(diǎn)上的信號(hào)加以統(tǒng)計(jì)平均，或取最大值或最小值(通常是使最小值與所規(guī)定的譜密度相一致)作為均衡與控制信號(hào)。

　　8. 功能試驗(yàn)和耐久(強(qiáng)度)試驗(yàn)

　　功能試驗(yàn)是考核產(chǎn)品在振動(dòng)狀態(tài)下的工作能力，例如是否產(chǎn)生故障、失靈、性能下降等。功能試驗(yàn)可在產(chǎn)品的正常工作狀態(tài)下進(jìn)行，也可在最嚴(yán)酷的工作條件下進(jìn)行，視試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌煌９δ茉囼?yàn)用的振動(dòng)量級(jí)通常為所規(guī)定的全量級(jí)，但當(dāng)樣品存在明顯非線性等情況時(shí)，也可在較低能級(jí)上進(jìn)行。在功能試驗(yàn)期間，所測(cè)量和記錄功能和性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到樣品所要求的功能和性能指標(biāo)容差。

　　耐久(強(qiáng)度)試驗(yàn)主要考核產(chǎn)品與其壽命相一致的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和功能壽命，也就是保證在通常的使用和維修條件下所應(yīng)達(dá)到的壽命。對(duì)非運(yùn)載工具上使用的產(chǎn)品應(yīng)稱振動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)，因?yàn)閷?duì)電子產(chǎn)品而言，主要是剛度問題，不是強(qiáng)度問題。特別對(duì)非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下使用的產(chǎn)品，只要通過振動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn)的考核就可以了，不會(huì)有疲勞問題，即耐久問題。即使在運(yùn)載工具使用的產(chǎn)品，除對(duì)電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)重量要求非常苛刻(例如像要求運(yùn)載工具本身那樣要求)，否則也不會(huì)有疲勞問題，因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)于運(yùn)載工具都是很富有余的。在進(jìn)行耐久(強(qiáng)度)試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)樣品可在工作狀態(tài)下，或部分工作狀態(tài)下，或在不工作狀態(tài)下進(jìn)行。做耐久(強(qiáng)度)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)測(cè)量和記錄樣品的性能，但試驗(yàn)結(jié)束后的測(cè)量不能出現(xiàn)功能和性能下降現(xiàn)象。

　　功能試驗(yàn)和耐久(強(qiáng)度)試驗(yàn)與正弦振動(dòng)試驗(yàn)一樣，可以合在一起進(jìn)行，也可分開來(lái)進(jìn)行。無(wú)論是功能試驗(yàn)還是耐久(強(qiáng)度)試驗(yàn)，一般都在三個(gè)相互垂直的三個(gè)方向上進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范上的要求往往是三個(gè)方向上振動(dòng)量級(jí)相同，其實(shí)在許多情況下水平二個(gè)方向上振動(dòng)量級(jí)都小于垂直方向，如果產(chǎn)品研制中需要降低水平二個(gè)方向上振動(dòng)量級(jí)，則可產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范與試驗(yàn)大綱中作出規(guī)定。如不作特別規(guī)定，三個(gè)方向的試驗(yàn)順序并不重要，可以視試驗(yàn)的具體情況而定。

　　在功能試驗(yàn)和耐久(強(qiáng)度)試驗(yàn)期間，對(duì)一些特別重要的樣品或防止對(duì)試驗(yàn)結(jié)果引起爭(zhēng)論，則應(yīng)抽取瞬時(shí)加速度的時(shí)間歷程樣本，以對(duì)加速度譜密度進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)應(yīng)試驗(yàn)開始、中間、結(jié)束時(shí)都抽取樣本。在試驗(yàn)過程中，若安裝和緊固發(fā)生了變化，則一定要抽取追加樣本，以觀察加速度譜密度是否發(fā)生了變化沒有。

　　9. 隨機(jī)推力與總方均根值的計(jì)算

　　隨機(jī)推力的計(jì)算

　　在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)前,首先要選用一合適的振動(dòng)臺(tái),因?yàn)殡S機(jī)振動(dòng)的試驗(yàn)費(fèi)高,而且推力愈大試驗(yàn)價(jià)格愈高,而且這種試驗(yàn)設(shè)備價(jià)格比不是線性關(guān)系,似乎是指數(shù)關(guān)系。所以首先要按被試產(chǎn)品重量、夾具重量、試驗(yàn)要求的總方均根加速度、振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件重量等計(jì)算出需多大推力的振動(dòng)臺(tái)。

　　總方均根加速度的計(jì)算

　　隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的總方均根加速度是加速度功率譜譜密度曲線下總面積的開方。

　　正弦拍頻振動(dòng)

　　10. 試驗(yàn)?zāi)康摹⒂绊憴C(jī)理、失效模式

　　產(chǎn)品在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用過程中會(huì)經(jīng)受到地震、爆炸、顫振現(xiàn)象或機(jī)械振動(dòng)等所引起的短持續(xù)時(shí)間的脈沖震蕩力的作用，圖14-1中的振動(dòng)時(shí)間歷程就是在殲擊機(jī)上實(shí)測(cè)到的振動(dòng)時(shí)間歷程。那些在使用環(huán)境中安裝在易受到隨機(jī)或多頻激勵(lì)的結(jié)構(gòu)上的產(chǎn)品，在這種短持續(xù)

　　11. 正弦拍頻振動(dòng)的描述

　　所謂正弦拍頻是指用一較低的正弦波調(diào)制的某一頻率的連續(xù)正弦波，一個(gè)正弦拍頻的持續(xù)時(shí)間為調(diào)制頻率的半個(gè)周期，如下圖14-2所示。用正弦拍頻振動(dòng)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，樣品在固定頻率上用若干預(yù)定的正弦拍頻振動(dòng)激勵(lì)。

　　12. 正弦拍頻振動(dòng)試驗(yàn)條件

　　正弦拍頻振試試驗(yàn)只有IEC和國(guó)標(biāo)有此試驗(yàn)方法，美軍標(biāo)和國(guó)軍標(biāo)沒有這種試驗(yàn)方法。正弦拍頻振動(dòng)試驗(yàn)條件(試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí))由試驗(yàn)頻率、試驗(yàn)量值、正弦拍頻中的循環(huán)數(shù)、正弦拍頻的個(gè)數(shù)等參數(shù)組合確定。同其它經(jīng)典試驗(yàn)方法一樣，如果有產(chǎn)品安裝平臺(tái)環(huán)境條件數(shù)據(jù)就用產(chǎn)品安裝平臺(tái)的數(shù)據(jù)，如果沒有，或是可用多種場(chǎng)合的貨架產(chǎn)品，可以根據(jù)下面給出的條件通過工程判斷來(lái)確定時(shí)間歷程振動(dòng)試驗(yàn)的條件。

　　13.試驗(yàn)頻率

　　試驗(yàn)頻率是指激勵(lì)樣品的頻率，正弦拍頻振試驗(yàn)的頻率是由預(yù)定頻率(含共振頻率)、或由振動(dòng)響應(yīng)檢查得出的危險(xiǎn)頻率二種，或兩種頻率同時(shí)兼有.當(dāng)在振動(dòng)響應(yīng)檢查中未發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)頻率時(shí),可在所規(guī)定的試驗(yàn)頻率范圍以不大于二分之一倍頻程為一頻率點(diǎn)的頻率上進(jìn)行試驗(yàn)。由上述可見，在未規(guī)定預(yù)定頻率的情況下，要確定試驗(yàn)的頻率，首先要確定振動(dòng)響應(yīng)檢查的頻率范圍。例如地震時(shí)，地面振動(dòng)的頻率一般在1-33Hz的范圍內(nèi)，但本方法考慮的是地震通過建筑物至產(chǎn)品安裝結(jié)構(gòu)傳遞時(shí)，在其自然頻率上產(chǎn)生的拍頻振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的影響，所以振動(dòng)響應(yīng)檢查的頻率范圍，將視產(chǎn)品的具體情況不完全與之相同。國(guó)標(biāo)和IEC標(biāo)準(zhǔn)中用于正弦拍頻振試驗(yàn)試驗(yàn)頻率可從下表14-1中選取一個(gè)下限頻率f1和選取一個(gè)上限頻率f2來(lái)構(gòu)成試驗(yàn)頻率范圍，也可從下表14-1中選取一個(gè)推薦的振動(dòng)響應(yīng)檢查的試驗(yàn)頻率范圍。

　　14. 試驗(yàn)?zāi)康摹⒂绊憴C(jī)理、失效模式

　　產(chǎn)品在運(yùn)輸、貯存和使用期間可能會(huì)經(jīng)常受到短持續(xù)時(shí)間的隨機(jī)形式的動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用，如地震、爆炸以及在運(yùn)載工具上使用或通過運(yùn)輸工具運(yùn)輸時(shí)產(chǎn)品中就會(huì)所產(chǎn)生這些應(yīng)力，這些力的特性和樣品的阻尼(描述系統(tǒng)中各種機(jī)理產(chǎn)生的能量損失，阻尼取決于許多參數(shù)，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、振動(dòng)模態(tài)、材料等)往往會(huì)使樣品的振動(dòng)響應(yīng)達(dá)不到穩(wěn)態(tài)條件，屬非平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)范疇。

　　這種力既不同于一般的平穩(wěn)隨機(jī)振動(dòng)，又不同于簡(jiǎn)單的正弦振動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)破壞，性能下降，工作不穩(wěn)定，甚至工作中斷。根據(jù)我國(guó)某單位90年代對(duì)機(jī)載(殲擊機(jī))、車載電子設(shè)備的安裝平臺(tái)振動(dòng)環(huán)境條件的實(shí)測(cè)和數(shù)據(jù)處理過程統(tǒng)計(jì)，這種波形占全部所測(cè)時(shí)間歷程數(shù)據(jù)的比例約為8%到10%。

　　研究這種時(shí)間歷程產(chǎn)生的原因，對(duì)產(chǎn)品的影響機(jī)理，以及試驗(yàn)室的模擬技術(shù)。在試驗(yàn)室采用時(shí)間歷程法來(lái)模擬這種振動(dòng)形式，并分析其對(duì)電子產(chǎn)品的影響，借以提高電子產(chǎn)品抗御這種非穩(wěn)態(tài)振動(dòng)的能力，應(yīng)作為我們今后開展環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備和環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)研究的任務(wù)之一。為了國(guó)際貿(mào)易的需要，參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，特別是便于產(chǎn)品的進(jìn)出口，我們也應(yīng)重視該這種試驗(yàn)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的研究與應(yīng)用。

　　本試驗(yàn)的目的是規(guī)定一個(gè)時(shí)間歷程振動(dòng)方法來(lái)確定樣品經(jīng)受(抗御)規(guī)定嚴(yán)酷等級(jí)瞬時(shí)振動(dòng)的能力。并以此來(lái)確定樣品的功能、性能及薄弱環(huán)節(jié)，并用這些信息結(jié)合產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范等來(lái)確定產(chǎn)品是否符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，是否被接收。

　　與其它方法相比，時(shí)間歷程試驗(yàn)避免了過試驗(yàn)的傾向。這是因?yàn)樵摲椒ūM可能真實(shí)地重現(xiàn)或密切地代表了實(shí)際環(huán)境，對(duì)由于采用太保守的試驗(yàn)方法(這是當(dāng)前在制定和確定經(jīng)典試驗(yàn)方法的環(huán)境試驗(yàn)條件時(shí)普遍存在的)而由此而產(chǎn)生過應(yīng)力或疲勞的可能性將大大減少。

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