趙猗深

（中國(guó)電科集團(tuán)十三所檢測(cè)中心， 河北 石家莊 050051）

任何產(chǎn)品都要在一定的環(huán)境條件下使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存，因此擺脫不了環(huán)境的影響，特別是惡劣環(huán)境下工作的產(chǎn)品更是如此。通常產(chǎn)品在使用前，都要驗(yàn)證產(chǎn)品能否適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，并能達(dá)到令人滿意的的工作要求，這就要求產(chǎn)品投產(chǎn)前通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)。環(huán)境適應(yīng)性和可靠性貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)和使用全過(guò)程，因此產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)的是保證產(chǎn)品正常使用和產(chǎn)品壽命的非常重要一環(huán)。

環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的影響直到二次大戰(zhàn)后才逐漸受到人們的重視的。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境存在有溫度、濕度、沙塵、霧水，對(duì)投入的產(chǎn)品產(chǎn)生較大的影響，這些因素不能保證產(chǎn)品正常使用，并發(fā)生損壞，甚至安裝到設(shè)備上導(dǎo)致誤動(dòng)作。現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的振動(dòng)是對(duì)產(chǎn)品性能影響的一個(gè)重要問(wèn)題，振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)位移。動(dòng)態(tài)位移的速度、加速度可導(dǎo)致或加劇產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)疲勞，加速機(jī)械磨損。振動(dòng)測(cè)量是從航空航天部門發(fā)展起來(lái)的，在動(dòng)力機(jī)械、交通運(yùn)輸、建筑等工業(yè)部門及環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)保護(hù)等方面也顯示出其重要作用。

一、振動(dòng)檢測(cè)原理

模擬現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)的主要是試驗(yàn)方法和檢測(cè)設(shè)備。產(chǎn)品振動(dòng)實(shí)際經(jīng)受的振動(dòng)有正弦振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)。正弦振動(dòng)是由于飛機(jī)、車輛、船舶、空中飛行器和場(chǎng)面機(jī)械的旋轉(zhuǎn)、脈動(dòng)、振蕩等諸力所引起；產(chǎn)品在運(yùn)輸和實(shí)際使用中遇到的振動(dòng)，大多是隨機(jī)振動(dòng)。隨機(jī)振動(dòng)的頻率域?qū)?，并有連續(xù)的頻譜，能同時(shí)在所有頻率上對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行激勵(lì)，比用正弦振動(dòng)儀對(duì)某些頻率或連續(xù)掃頻模擬振動(dòng)更真實(shí)、更有效，因此隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)芨鎸?shí)的反映產(chǎn)品的耐振性。

隨著精密加工技術(shù)的高速發(fā)展，運(yùn)動(dòng)部件的高精度實(shí)時(shí)測(cè)量越來(lái)越重要，需要測(cè)量的振動(dòng)小、頻率范圍也越寬。振動(dòng)測(cè)量和檢測(cè)的工具中，測(cè)振是振動(dòng)測(cè)量?jī)x器的最基本部分。一般的振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的性能往往決定了整個(gè)儀器或系統(tǒng)的性能。根據(jù)線性系統(tǒng)的疊加原理，振動(dòng)的響應(yīng)是振動(dòng)系統(tǒng)測(cè)振部分對(duì)各個(gè)諧振動(dòng)相應(yīng)的疊加。測(cè)試點(diǎn)的振動(dòng)必須具有一定的代表性，能夠準(zhǔn)確的、穩(wěn)定的反映出激振力和元件用于的設(shè)備的振動(dòng)幅度或頻率等參數(shù)。

振動(dòng)檢測(cè)能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行24小時(shí)不間斷的監(jiān)控、記錄，隨時(shí)測(cè)量產(chǎn)品的振動(dòng)頻率，保護(hù)產(chǎn)品免受失衡、偏心、松動(dòng)或磨損而導(dǎo)致的振動(dòng)不足或振動(dòng)過(guò)度。剔除那些振動(dòng)頻率超標(biāo)、不能適應(yīng)環(huán)境的產(chǎn)品，及早檢測(cè)出即將發(fā)生的故障，使預(yù)防、糾正措施做事前糾錯(cuò)，將振動(dòng)異常所帶來(lái)的損失降低到最小。是質(zhì)量保證體系的重要措施。

二、振動(dòng)測(cè)量設(shè)備

振動(dòng)測(cè)量設(shè)備主要包括三方面的設(shè)備。激振設(shè)備、測(cè)振設(shè)備和分析設(shè)備。

（一）激振設(shè)備分為激振器和振動(dòng)臺(tái)兩類，目前已采用帶振動(dòng)控制儀的激振設(shè)備 ，它可按要求的波形或譜形激振。激振源即產(chǎn)品內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、組件等產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)通過(guò)中間承力媒介傳到產(chǎn)品的最的外端，某種程度上說(shuō)，承力媒介的振動(dòng)能夠反映出產(chǎn)品總質(zhì)量的振動(dòng)狀況，產(chǎn)品內(nèi)部的不平衡度和附件的受激振的程度。

（二）測(cè)振設(shè)備有測(cè)力、測(cè)運(yùn)動(dòng)和測(cè)阻抗等三種傳感器。達(dá)到對(duì)產(chǎn)品振動(dòng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)器的測(cè)量靈敏度高、抗干擾能力好，監(jiān)測(cè)范圍廣泛，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到任何波形的振動(dòng)，可以適用于任意多軸測(cè)量的應(yīng)用，采集到各個(gè)方向上出現(xiàn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)。振動(dòng)監(jiān)測(cè)器中高性能的產(chǎn)品，在千分之一秒的時(shí)間內(nèi)達(dá)到同時(shí)采集三個(gè)通道方向的振動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品振動(dòng)故障診斷和趨勢(shì)監(jiān)測(cè)。

（三）分析設(shè)備為濾波器，可以起抗干擾、去噪聲、提取有用信號(hào)等作用。振動(dòng)測(cè)量得到的大量原始數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)各種處理，才能作為工程設(shè)計(jì)的計(jì)算依據(jù)。多通道振動(dòng)測(cè)試與模態(tài)分析是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）和計(jì)算機(jī)等部分組成的虛擬儀器設(shè)備。測(cè)試的原始記錄通過(guò)直觀分析可將數(shù)據(jù)分為瞬態(tài)的、周期的、隨機(jī)的3種，數(shù)據(jù)采集部分將被分析的聲或振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理（DSP）部分對(duì)采集到的字信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，從而得到表征響應(yīng)特征的各種信息，處理的結(jié)果傳到計(jì)算機(jī)來(lái)顯示并保存。

作者是半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境試驗(yàn)人員，針對(duì)元器件、零件、電子材料等產(chǎn)品進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)，主要是編好振動(dòng)頻率的程序通過(guò)振動(dòng)臺(tái)檢測(cè)產(chǎn)品，為半導(dǎo)體設(shè)備和電子零部件工程工藝材料產(chǎn)品應(yīng)用，汽車、電子零部件提供產(chǎn)品保證。在現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)物或模型進(jìn)行響應(yīng)測(cè)量、動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)定以及載荷識(shí)別。其中響應(yīng)測(cè)量包括位移、速度、加速度、應(yīng)變、應(yīng)力等；動(dòng)態(tài)特性參數(shù)測(cè)定包括各階模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼、系統(tǒng)頻率響應(yīng)或脈沖響應(yīng)等；載荷識(shí)別或振動(dòng)環(huán)境描述包括脈沖載荷或隨機(jī)載荷、湍流譜、道路譜、海浪譜、地震譜等。