宋恩鵬，馬致旸

（遼寧省電子信息產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)院，沈陽(yáng) 110001）

1 包裝

包裝是在流通過(guò)程中保護(hù)產(chǎn)品，方便儲(chǔ)運(yùn)，促進(jìn)銷售，按一定的技術(shù)方法所用的容器、材料和輔助物等的總體名稱；也可以泛指為達(dá)到上述目的在采用容器，材料和輔助物的過(guò)程中施加的技術(shù)方法等操作活動(dòng)。

包裝的主要作用包括下面四種:

1）保護(hù)被包裝的商品，防止風(fēng)險(xiǎn)和損壞。一件商品，要經(jīng)多次流通，才能走進(jìn)商場(chǎng)或其它場(chǎng)所，最終到消費(fèi)者手中。這期間，需要經(jīng)過(guò)裝卸、運(yùn)輸、庫(kù)存、陳列、銷售等環(huán)節(jié)。在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，很多外因，如撞擊、潮濕、光線、氣體、細(xì)菌等因素，都會(huì)威脅到商品的安全。產(chǎn)品從生產(chǎn)出來(lái)到使用之前這段時(shí)間，保護(hù)措施是很重要的，包裝如不能保護(hù)好里面的物品，則是一種失敗的包裝。

2）提供方便。商品的包裝是否便于使用、攜帶、存放等。

3）傳遞信息。包裝上必須注明產(chǎn)品型號(hào)、數(shù)量、品牌以及制造廠家或零售商的名稱。包裝能幫助庫(kù)房管理人員準(zhǔn)確地找到產(chǎn)品，也可幫助消費(fèi)者找到他想要的東西。

4）促進(jìn)銷售。

2 包裝測(cè)試

在產(chǎn)品檢測(cè)領(lǐng)域主要關(guān)心的是包裝的保護(hù)效果。這要求我們制定測(cè)試方案來(lái)評(píng)價(jià)包裝的效果，并根據(jù)結(jié)果不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，使其達(dá)到最優(yōu)——在滿足產(chǎn)品保護(hù)的前提下，盡可能減少產(chǎn)品包裝的總成本。

最常見(jiàn)的包裝測(cè)試是“包裝運(yùn)輸測(cè)試（ISTA）”。包裝運(yùn)輸、配送和包裝處理是一個(gè)龐大而復(fù)雜的過(guò)程，而且數(shù)量巨大，形式各異。在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行模擬測(cè)試，是評(píng)估包裝保護(hù)設(shè)計(jì)在實(shí)際使用條件中表現(xiàn)的一個(gè)簡(jiǎn)單、快捷、有效且費(fèi)用低廉的方法。經(jīng)過(guò)測(cè)試的包裝，能保證達(dá)到相關(guān)各方對(duì)其使用穩(wěn)定性、環(huán)保性、循環(huán)利用性等各個(gè)方面的指標(biāo)。

包裝運(yùn)輸測(cè)試是指對(duì)運(yùn)輸包裝件進(jìn)行測(cè)量和試驗(yàn)，使產(chǎn)品包裝達(dá)到合理要求。這種技術(shù)根據(jù)產(chǎn)品的特性和實(shí)際的流通環(huán)境，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的模擬測(cè)試，不斷改進(jìn)產(chǎn)品的包裝特性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和包裝方式以及使用材料，直到科學(xué)且經(jīng)濟(jì)。運(yùn)輸包裝測(cè)試是進(jìn)行包裝設(shè)計(jì)、提高包裝質(zhì)量、減少貨物在流通過(guò)程中的損失、實(shí)現(xiàn)包裝合理化的主要手段。新產(chǎn)品、新材料或新的包裝方式，以及運(yùn)輸條件發(fā)生重大變化時(shí)都需要做運(yùn)輸包裝測(cè)試。

運(yùn)輸包裝測(cè)試中機(jī)械試驗(yàn)處于核心地位，主要分為振動(dòng)試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)兩大部分。詳細(xì)了解運(yùn)輸過(guò)程中包裝件的振動(dòng)特性，對(duì)包裝設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，就顯得尤為重要。

3 振動(dòng)危害與振動(dòng)試驗(yàn)

物體在外力作用下沿直線或弧線以中心位置（平衡位置）為基準(zhǔn)的往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，稱為振動(dòng)。物體離中心位置的最大距離為振幅。單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率。振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的主要影響是：①使結(jié)構(gòu)損壞，引起變形、彎曲、產(chǎn)生裂紋、斷裂，造成部件間的相互撞擊等，從而使產(chǎn)品疲勞損壞；②使工作性能失靈、功能失效或性能超差，造成接觸部件的接觸不良，繼電器誤動(dòng)作，電子管噪聲增加，指示燈閃爍等，從而導(dǎo)致工作不正常、不穩(wěn)定，甚至完全不能工作；③使工藝性能破壞，如螺釘或連接件松動(dòng)、脫焊等。

運(yùn)輸包裝件所受的振動(dòng)危害主要來(lái)自運(yùn)輸過(guò)程中的環(huán)境危害和承載工具。汽車運(yùn)輸時(shí)，路面的起伏、發(fā)動(dòng)機(jī)的固有振動(dòng)、減震彈簧的特性和輪胎的充氣程度等因素都可能會(huì)使運(yùn)輸包裝件發(fā)生不同方向的振動(dòng)；火車運(yùn)輸時(shí)，振動(dòng)則來(lái)源于牽引機(jī)車和鐵軌接縫；海運(yùn)時(shí)，運(yùn)輸包裝件就要承受發(fā)動(dòng)機(jī)和水面風(fēng)浪的顛簸帶來(lái)的振動(dòng)；在航空運(yùn)輸中，包裝件不但受到發(fā)動(dòng)機(jī)高頻激振的影響，還要承受氣流作用產(chǎn)生的低頻振動(dòng)以及周期性的搖擺。

振動(dòng)試驗(yàn)是環(huán)境試驗(yàn)中的一種。它是在實(shí)驗(yàn)室模擬各種惡劣的振動(dòng)條件，以檢驗(yàn)振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的影響，例如：經(jīng)振動(dòng)試驗(yàn)后樣品是否有結(jié)構(gòu)的損壞，工作時(shí)是否出現(xiàn)了異常的噪聲，引線及元器件是否有開(kāi)焊、斷裂或其它形式的失效等等。振動(dòng)試驗(yàn)一般放在振動(dòng)試驗(yàn)裝置上進(jìn)行，其振動(dòng)頻率、振動(dòng)強(qiáng)度及試驗(yàn)時(shí)間要根據(jù)振動(dòng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。

振動(dòng)試驗(yàn)的目的是確定產(chǎn)品從制成開(kāi)始，在運(yùn)輸、使用及工作過(guò)程中所承受的外來(lái)振動(dòng)或自身產(chǎn)生的振動(dòng)，而不致破壞并能保持其原有性能，達(dá)到預(yù)定的壽命和可靠性的能力。振動(dòng)試驗(yàn)通常有下列幾種類型：

1）疲勞環(huán)境試驗(yàn)：通過(guò)這種試驗(yàn)了解各種機(jī)械、構(gòu)件、設(shè)備、材料以及元器件，承受往復(fù)振動(dòng)環(huán)境而引起的性能參數(shù)變化或疲勞破壞的有關(guān)數(shù)據(jù)。

2）研究性試驗(yàn)：為了研究、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品或改進(jìn)、提高產(chǎn)品的質(zhì)量，通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)提供必要的力學(xué)性能參數(shù)。

3）產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控試驗(yàn)：為確保制造的產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)格控制生產(chǎn)工藝，采用振動(dòng)試驗(yàn)對(duì)其實(shí)行質(zhì)量監(jiān)控。

4）新產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)證試驗(yàn)：對(duì)新設(shè)計(jì)制造的產(chǎn)品，通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其是否能承受預(yù)期的振動(dòng)環(huán)境條件，并保持其應(yīng)有的性能。

5）包裝運(yùn)輸試驗(yàn)：為了解產(chǎn)品出廠時(shí)包裝是否安全、牢固和合理，運(yùn)輸中是否安全和可靠，通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)提供必要的參數(shù)。

6）適應(yīng)性試驗(yàn)：通過(guò)試驗(yàn)確定人體對(duì)交通工具的振動(dòng)、公害振動(dòng)等是否適應(yīng)，能否滿足人們?cè)诟鞣N振動(dòng)環(huán)境下正常生活或工作。

4 振動(dòng)試驗(yàn)的典型應(yīng)用

振動(dòng)試驗(yàn)可以檢驗(yàn)運(yùn)輸包裝件的強(qiáng)度及對(duì)內(nèi)裝物的保護(hù)能力。在測(cè)試過(guò)程中選擇合適的試驗(yàn)方案讓試驗(yàn)結(jié)果更接近現(xiàn)實(shí)，可以幫助企業(yè)更好地選擇包裝材料和包裝結(jié)構(gòu)，控制包裝成本，預(yù)判可能造成的損失，并加以避免。

振動(dòng)試驗(yàn)方法中規(guī)定了“正弦振動(dòng)試驗(yàn)”和“隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)”兩種型式的試驗(yàn)方法。詳見(jiàn)表1所示。

4.1 正弦振動(dòng)試驗(yàn)

正弦振動(dòng)試驗(yàn)控制的參數(shù)主要是頻率和幅值。按照頻率特點(diǎn)分為定頻和掃頻兩種。

4.1.1 定頻試驗(yàn)分為定加速法和定位移法兩種，主要用于：

1）耐共振頻率測(cè)試：對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行掃頻振動(dòng)響應(yīng)檢查時(shí)在發(fā)現(xiàn)的明顯共振頻率點(diǎn)上，施加規(guī)定振幅的振動(dòng)，來(lái)測(cè)試產(chǎn)品耐受能力。

2）定頻耐久測(cè)試：在已知產(chǎn)品使用環(huán)境或運(yùn)輸條件振動(dòng)頻率時(shí)，可采用定頻耐久的振動(dòng)試驗(yàn)，以測(cè)試產(chǎn)品在預(yù)定危險(xiǎn)頻率下承受振動(dòng)的能力。

4.1.2 掃頻試驗(yàn)主要用于：

1）產(chǎn)品掃頻振動(dòng)響應(yīng)檢查（即最初共振檢查）：確定共振點(diǎn)及工作的穩(wěn)定性，找出產(chǎn)品共振頻率，以做耐共振頻率測(cè)試。

2）掃頻耐久測(cè)試：當(dāng)產(chǎn)品在使用頻率范圍內(nèi)無(wú)共振點(diǎn)時(shí)，或有數(shù)個(gè)不明顯的諧振點(diǎn)，則應(yīng)進(jìn)行掃頻耐久測(cè)試，掃頻處理方式在低頻段采用定位移幅值，高頻段采用定加速度幅值的對(duì)數(shù)連續(xù)掃描，其交越頻率一般在55Hz～72Hz，掃頻速率一般為每分鐘一個(gè)倍頻程。

3）最后共振檢查：以產(chǎn)品掃頻振動(dòng)響應(yīng)檢查相同的方法測(cè)試產(chǎn)品經(jīng)掃頻耐久測(cè)試后，各共振點(diǎn)有無(wú)改變，以確定產(chǎn)品通過(guò)耐振處理后的可靠程度。

4.2 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)

在評(píng)價(jià)包裝件在振動(dòng)條件下的力學(xué)性能時(shí)，最好的振動(dòng)試驗(yàn)方法是對(duì)包裝件進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。隨機(jī)振動(dòng)是一種非確定性振動(dòng)。當(dāng)物體作隨機(jī)振動(dòng)時(shí)，無(wú)論振動(dòng)系統(tǒng)的位移、速度、加速度還是激勵(lì)荷載，都是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)軌虮容^真實(shí)地反映運(yùn)輸過(guò)程中運(yùn)輸包裝件所遭受的危害。隨機(jī)振動(dòng)相對(duì)傳統(tǒng)的正弦振動(dòng)有著無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，它能模擬各種實(shí)際運(yùn)輸條件下可能遇到的振動(dòng)情況，如公路、鐵路、海運(yùn)等等，能夠完全模擬實(shí)際過(guò)程中運(yùn)輸包裝件所受到的振動(dòng)能量。對(duì)于各種類型的運(yùn)輸包裝件而言，隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)都是適用的。

隨機(jī)振動(dòng)的核心參數(shù)包括：方根加速度、頻率、試驗(yàn)時(shí)間：

1）均方根加速度:均方根加速度是通過(guò)計(jì)算頻譜曲線下面的面積后再開(kāi)根號(hào)求出。如PSD 是平線，則其值即為wf的平方根 ，其中W是PSD 值，f是頻率值，其值等于最高頻率-最低頻率，是斜線時(shí)則要運(yùn)用微積分的方法計(jì)算。一般試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中會(huì)給出相關(guān)值，給試驗(yàn)人員參考。均方根加速度值與正弦振動(dòng)的g值作用類似，它與設(shè)備的最大推力有關(guān)，是選擇設(shè)備的重要參數(shù)，也是設(shè)計(jì)試驗(yàn)的關(guān)鍵之一。

2）頻率：頻率是隨機(jī)振動(dòng)的另一個(gè)重要參數(shù)，其單位是Hz，頻率的選擇一般與實(shí)踐使用范圍有關(guān)。例如：模擬海面運(yùn)輸?shù)脑囼?yàn)頻率較低，一般從1～100Hz，低頻的PSD值大，試驗(yàn)時(shí)給人的感覺(jué)像乘海輪，振幅大，頻率低。模擬鐵路運(yùn)輸?shù)脑囼?yàn)，頻率是5～150Hz，也是低頻的PSD 值大，如果人經(jīng)受這個(gè)試驗(yàn)就會(huì)如同乘坐火車旅行，振動(dòng)時(shí)試驗(yàn)臺(tái)發(fā)出的聲音也類似。高頻隨機(jī)振動(dòng)則用來(lái)模擬飛機(jī)運(yùn)輸或者其它有高頻場(chǎng)合的地方，一般高頻至2000Hz時(shí)，振動(dòng)時(shí)噪聲非常刺耳。設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)必須注意最高頻率和最低頻率值。高頻時(shí)，有些試驗(yàn)附加臺(tái)面有可能不符合要求，不能使用；最低頻率時(shí)，則要了解其振幅是否要超過(guò)振動(dòng)臺(tái)的最大允許值，不注意的話有可能損傷臺(tái)面，使試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行。

表1 幾種振動(dòng)試驗(yàn)方法的比較

3）試驗(yàn)時(shí)間：在設(shè)計(jì)一個(gè)隨機(jī)振動(dòng)時(shí)，選擇試驗(yàn)時(shí)間，就是選擇模擬整個(gè)試驗(yàn)施加給樣品的模擬運(yùn)輸里程數(shù)，是試驗(yàn)強(qiáng)度的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響試驗(yàn)的結(jié)果。在國(guó)軍標(biāo)GJB 150.16的標(biāo)準(zhǔn)中，就給出了1小時(shí)的隨機(jī)振動(dòng)相當(dāng)于運(yùn)輸多少公里的數(shù)值。隨機(jī)振動(dòng)的試驗(yàn)時(shí)間，一般在垂直方向最長(zhǎng)，試驗(yàn)條件也嚴(yán)酷，三個(gè)軸向的條件和實(shí)際差異很大，這與正弦振動(dòng)中一般三個(gè)方向的試驗(yàn)條件和試驗(yàn)時(shí)間都是相同的極為不同。

有了均方根加速度、頻率范圍和試驗(yàn)時(shí)間，這三個(gè)條件就可以進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)了。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，許多專業(yè)軟件中已經(jīng)將隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的參數(shù)進(jìn)行了自動(dòng)計(jì)算，不需要技術(shù)人員進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。但是，作為一個(gè)合格的試驗(yàn)人員和專業(yè)的技術(shù)人員，應(yīng)該熟悉各參數(shù)設(shè)置的原理。隨機(jī)振動(dòng)的加速度譜密度、頻率范圍和試驗(yàn)時(shí)間，是檢驗(yàn)產(chǎn)品運(yùn)輸包裝振動(dòng)性能的重要因素。合理地選擇試驗(yàn)條件，既可以使產(chǎn)品包裝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足運(yùn)輸中振動(dòng)環(huán)境的考驗(yàn)，也可以將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)輸包裝成本控制到最低。

5 結(jié)束語(yǔ)

包裝運(yùn)輸測(cè)試是一門綜合學(xué)科，是對(duì)包裝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)、電工學(xué)等專業(yè)方向的融會(huì)貫通。只有設(shè)計(jì)合理的測(cè)試條件、模擬邊界、控制參數(shù)，并作出科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，才能夠?qū)⒃囼?yàn)得到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成正確的包裝改進(jìn)指導(dǎo)建議。因此作為試驗(yàn)人員必須不斷的探索試驗(yàn)技術(shù)的演變，學(xué)習(xí)包裝運(yùn)輸方法理論體系的相關(guān)知識(shí)，不斷完善技術(shù)能力，才能滿足為產(chǎn)品包裝的科學(xué)性把關(guān)的要求。

[1]GB/T 2423.56-2006,電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2 部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fh：寬帶隨機(jī)振動(dòng)（數(shù)字控制）和導(dǎo)則[S].

[2]GB/T 2423.10-2008,電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2 部分: 試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fc: 振動(dòng)(正弦)[S].

[3]黃昌海. 包裝測(cè)試在包裝方案優(yōu)化中的價(jià)值[J].印刷技術(shù), 2012,(02) : 25-27.

[4]張海玉. 運(yùn)輸包裝測(cè)試方案制作方法[J].印刷技術(shù), 2009, (16) :51-53.

[5]趙煜, 袁文廣.運(yùn)輸包裝檢測(cè)的目的與應(yīng)用[J].中國(guó)包裝工業(yè),2007, (10) : 74-76.

[6]耿濤,國(guó)內(nèi)外運(yùn)輸包裝測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介[Z].

[7]陳永祥,可靠性測(cè)試技術(shù)之一——振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)[Z].

[8]韓文成,振動(dòng)的危害及預(yù)防[J].勞動(dòng)保護(hù),2000,(3): 38-39.