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随机振动与扫频振动的差异

嘉峪检测网        2023-12-11 19:32

1. 振动试验意义
 
美国空军AVIP(Avionics Integrity Program)统计数据表明,振动应力引起电子元器件失效达20%以上。除温度外,振动应力已经成为电子元器件失效的第二大原因,在电子元器件研发设计过程中进行振动应力试验研究十分重要。一般情况下,振动造成电子元器件主要的失效形式可分为三点:
 
(1)疲劳断裂。由于振动产生的交变应力,会使电子元器件或元器件内部产生疲劳裂纹,这些裂纹在长期使用过程中不断扩展,最终导致电子元器件失效,例如长时间的振动形成的累积损伤会导致元器件中焊点产生疲劳破坏,引发元器件失效;
 
(2)结构损伤。在振动状态下,当外部激励频率与机械结构元件内部的谐振频率相近时,机械结构原件会以更高的幅度振动,使元器件的机械结构受到过度振动,从而导致结构损伤、破坏。许多带有一定机械结构的元件,诸如继电器,接触器等,外部激励频率达到其内部谐振频率时,易导致其结构破坏丧失正常功能;
 
(3)摩擦磨损。振动会加剧电子元器件之间的摩擦和磨损,导致接触不良、磨损严重等问题,从而影响电子元器件的性能和寿命,如密封件松动、老化等,进而导致内部元器件受潮、腐蚀等,从而导致元器件的密封失效。
 
在振动应力作用下,无论是哪种原因导致电子元器件失效,都有可能导致整个系统丧失正常功能乃至失效。目前,电子元器件可靠性设计中振动试验的地位逐渐提高,已经成为可靠性增长设计中极为重要的部分。
 
2. 随机振动与扫频振动的差异
 
在标准里面,振动试验分为随机振动和扫频振动,随机振动和扫频振动在振动性质、产生机制、测试目的、测试原理与测试方法等方面存在明显差异。随机振动是随机的、无规律的振动,产生于多种因素的综合作用,旨在模拟产品在实际使用环境中的振动条件,以评估产品在真实环境中的性能表现。扫频振动则是具有特定频率范围的周期性振动,通过扫频器等设备人为控制振动频率的变化,旨在研究物体的振动特性,如响应频率、振型等,以评估产品或材料的性能。
 
在GJB 360B和GJB 548C中,随机振动是描述产品在运输、装卸、使用过程中可能遇到的一种振动类型。随机振动主要是外力的随机性引起的,例如,路面的凹凸不平使汽车产生随机振动,大气湍流使机翼产生随机振动,海浪使船舶产生随机振动以及火箭点火时由于燃料不均匀引起部件的随机振动等等。它是一种随机的、没有特定频率或波形,是由许多不同频率和幅值的振动叠加而成的。这种振动模拟的是实际运输过程中的振动情况,可以帮助我们评估产品在运输过程中可能受到的振动影响。
 
而扫频振动的测试目的主要是寻找产品的共振点或是考察产品在一定频率内的抗振性能。扫频振动是一种特定的振动类型,是指一种用连续变化但不间断的频率及逆行振动的测试方法。通过在一个预定的频率范围内,以一定的扫频速率来回扫频,来模拟产品在实际使用中可能遇到的各种振动条件。在扫频振动测试中,常用的扫频模式包括线性扫频和对数扫频。线性扫频是指频率以等差的方式进行变化,而对数扫频则是指频率以等比的方式进行变化。这种振动模拟的是产品在使用过程中可能遇到的一种特殊振动环境,比如电阻器、电容器、电感器、芯片内晶体管的振动。通过扫频振动试验,我们可以评估产品在这种情况下的性能和可靠性。
 
总之,随机振动和扫频振动是两种不同的振动类型,分别模拟了不同的实际环境条件。通过这两种振动试验,可以更全面地了解产品在实际使用中可能遇到的振动情况,从而更好地评估其性能和可靠性。
 
3. 振动试验常用标准
 
1、GB 11287-89 继电器、继电保护装置振动(正弦)试验
 
2、GJB 128A-97 半导体分立器件试验方法
 
3、GJB 150A-2009 军用装备实验室环境试验方法
 
4、GJB360B-2009 电子及电气元件试验方法
 
5、GJB548C-2021 微电子期间试验方法和程序
 
6、MIL STD 810G-2008 Environmental Engineering Considerations and Laboratory Tests
 
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