电工电子产品振动试验能力验证方法

电工电子产品振动试验能力验证方法

韩昱 任亚南 彭芳 王弘达 韩天驹 叶超

山东省计量科学研究院 250013

摘要：正弦函数振动试验是评价和鉴定电子电气产品抗振自然环境适应性的关键方法。根据实验室在CNAS-GL002:2018中的Z比评分，对振动试验后各轴向的瞬时速度值进行评价，验证了试验结果的一致性和稳定性。同时对影响试验结果的要素及振动试验应注意的问题作了简要说明。

关键词：正弦振动；环境适应性；结果评价；Z比分数

电器电子产品的自然环境测试是家电产品测试中覆盖面较广的一项基础性测试，关键是评估其对自然环境的适应性。振动试验是具体的自然环境试验之一，用于模拟商品在运输、安装和使用条件下所承受的各种振动自然环境，以鉴定商品承受各种自然环境振动的工作能力。 .按振动方式可分为正弦函数振动和任意振动两大类。正弦函数振动是生物实验室常用的一种测试方法，用于分析和共振由旋转、脉冲、振荡（在船舶、机场、车辆、室内空间四轴飞行器等）引起的结构固有频率。积分保持领先地位。为更好地准确开展检验，对试验方法有合理认识，合理监督实验室工作能力，促进实验室检验效果在电工电子产品振动试验水平上的一致性，小编参与并开展了这个实验，具备振动测试的验证能力。

1被测样品和测试方法

1.1被测样品

样品为装有振动检测摄像头的振动试验箱，用于检测各振动轴的瞬时速度值。振动检测相机的 X、Y 和 Z 轴如下图 1 所示。

图1振动测试探头X、Y、Z轴向示意图

1.2测试方法

测试标准依据为：GB/T2423.10-2008《电气电子设备自然环境测试第2部分：测试方法测试Fc：振动（正弦函数）》，振动检测的主要参数如表1所示，样品的安装和工作方式如下。安装示例：将振动检测摄像头用强力胶粘在振动台柜的核心区域，将振动检测摄像头的另一端连接到振动测试箱。样机工作中：接振动试验箱开关电源（试验配电开关电源：220V50Hz），当确定振动检测摄像机静止时，打开振动试验箱电源开关，试验箱显示屏闪烁并表示标记值，测试盒正常。记录试验渐进后，振动试验箱显示屏在第4分钟显示相应的轴向瞬时速度值。

表1正弦振动测试参数

2结果评价

2.1结果评价原则

以X、Y、Z轴振动轴向瞬时速度检测结果为评价对象，采用CNAS-GL002：2018《能力验证结果统计处理及能力评价导则》确定工作能力的具体值和标准差，并根据实验室的Z-score评估结果。根据以下公式计算 Z 值：

Z=（x-X）/δ（1）

式中：x——实验室最终检测效果的示值； X——具体值。以检测效果指示值的稳定平均值为具体值； δ——工作能力的标准偏差 以检测效果指示值的稳定标准偏差作为工作能力的标准偏差。如果实验室检测结果的指示值与Z值相匹配，且所有Z值均|Z|≤2，则为满意结果；如果实验室测试效果的指示值与Z值匹配，至少有一个Z值是2<|Z|<3，则有问题结果；如果实验室测试效果的指示值与Z值匹配|Z| ≥3，结果不理想。

2.2能力统计量Z比分数计算

表2给出了参与能力验证的实验室各轴向瞬时速度的稳定平均值、稳定标准偏差，以及本实验室检测到的各轴向瞬时速度的示值x。

表2显示值x、稳健平均值 、稳健标准差

根据式(1)，分别计算X、Y、Z振动的瞬时轴速度的Z比，得到|Z_x|=0.6≤2，|Z_y|=0.9≤2，|Z_z|=0.2≤2，均为满意结果。

3振动试验技术

振动试验结果受多种原因影响，包括样品的安装、操纵控制器的安装、操纵控制器的灵敏度调节、机械设备的测量验证、主要参数的安装的测试。本次振动能力测试取得令人满意的结果可归因于三个方面。

3.1振动试验参数设置合理

对于正弦函数的频偏振动，导致测试基本参数不正确的因素主要体现在分频点前的偏移值的设置上。一般来说，在设置振动测试的整体目标频谱时，必须设置偏移的峰峰值（p-p），但偏移的最高值通常写在大多数规范和测试大纲中。为了更好地保证振动台的整体目标谱合适，防止出现无法找到固有频率或找到错误风险频率的情况，必须正确设置交叉点的偏移值。

3.2控制传感器及样品的安装合理

在整个振动测试过程中，操纵传感器应尽可能与动铁耳机保持在同一平行线上。调整实际效果。仅将操作传感器贴在动铁耳机上，无法实现对振动柜台面和样品的良好操作。例如，当样品过大或重心较高时，进行正弦函数振动扫频时，振动柜台面可能会受到样品的影响。惯性力被偏置，使所有橱柜台面都不会被操纵，测试将终止。因此，操纵传感器可以同时粘贴在水平柜台的顶部和垂直柜台上的动铁耳机的投影区域。

3.3传感器调整后灵敏度值的选择

振动试验中使用的操纵控制器的灵敏度值也是影响试验结果的主要因素之一。如果增加频率，它的值也会有一定的误差。因此，振动测试常用的工作传感器需要定期校准和调整，同时在测试过程中必须选择新的调整值。

3.4正弦振动实验介绍

为了掌握正弦函数振动试验的实际测试方法及其对试验结果的分析，有必要掌握所谓的正弦函数振动试验。简单来说，这类测试就是将待测电子设备以仿真模拟工作的方式放在指定的实验室，同时使用合适的振动试验台生产出应用的电子设备，在运输和储存过程中可能会经历，并观察电子设备在不同类型振动下的变化。由于电气电子产品具有相对确定的应用环境和适用范围，在测试过程中，根据偏置力值及其瞬时速度等主要参数的调整，可以获得更可靠的测试数据信息。

3.5振动对电工电子产品的影响

由于电器电子产品内部结构中高精度零件较多且体积小，在受到各种振动或冲击时其特性会受到严重影响。从广义上讲，振动对电气和电子设备产生了三种直接影响。首先是对电子设备的内部结构造成物理损坏，如开裂、拉扯、变形等。这种损坏是永久性的，一般只能通过拆卸来处理。二是工作中对特性的破坏。在高频振动的破坏下，电子产品内部结构中的电子元件很可能出现轻微偏移，从而可能导致电子元件之间的连接突然断开，导致接触不良。并将其置于糟糕的工作环境中。最后，振动很可能对电子设备的工艺性能造成损害，例如螺丝松动或开焊。加工工艺问题虽然很容易解决，但出现的次数非常多，设备的常规应用也会形成问题，有着一定的负面影响。

3.6电工电子产品检测过程

为了更好地演示振动试验的操作方法，我们以振动试验箱的安装、使用和操作为例。测试箱内装有振动相机，其功能是检测X、Y、Z三个方向的瞬时速度，其中X轴和Y轴呈垂直关系。本次检验按照GB/T2423.10《自然环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦函数）》中的相关主要参数进行。在样品的组装阶段，测试人员必须用强力胶将振动检测摄像头固定在振动台的核心上，同时将摄像头的另一端连接到振动测试盒上。连接完成后，操作员可以给测试盒供电。本次测试使用的开关电源为220V-50Hz，处于停止状态时接通电源。此时，测试盒上的显示表示具体的标准值，表示处于正常运行状态。正式开始测试时，测试人员必须记录测试进行到第4分钟时显示屏上出现的X、Y、Z三个方向的瞬时速度。

4结语

根据X、Y、Z振动轴瞬时速度Z比计算，验证了振动测试的工作能力，保证了实验室在振动测试级别的测试效果的一致性.同时，为了更好地达到最佳测试结果，避免过度测试或测试不足，在安装样品时应特别注意安装方法，确保样品在核心中心线区域；操作控制器的地方不仅要包括样品区，还需要能够有效地操作振动柜台面；使用已校准的操作控制器的调整值。

参考文献

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[2]李睿.一种电工电子产品智能环境试验平台设计方法[J].2022(10).

[3]覃正淦.影响振动试验能力验证结果的原因分析[J].大众标准化,2020.