电子设备振动环境试验(12) —— 振动试验方法

前文介绍了电子设备振动环境试验概念，以及几种主要试验类型、试验条件的修正、试验过程中一些注意事项。

本文将对振动试验方法等问题开展相关探讨，包括载荷谱、振动试验类型及一些相关问题。

载荷谱

在振动试验前，我们需要确定振动试验的量级、持续时间和进行的试验类型，即载荷谱。

通常载荷谱需要涵盖设备全寿命周期内的所有事件。在条件允许的情况下，尽可能采用实测数据来定制载荷谱。然而对于大多数产品，获取实测数据代价是非常大且不划算的，一般会用已有数据库，或者相关标准作为载荷谱。

在有些情况下，我们还会对试验的载荷谱进行裁剪，即进行一些适应性修改，以匹配实际产品的试验需求。

振动试验分类方式有很多种，这里从试验阶段和试验目的等角度，对几类试验进行说明。

按照试验阶段分类主要有：

研制试验在产品的研制阶段开展，主要目的是确保产品设计可靠，同时验证产品设计正确；试验自由度相对较大，常常会根据实际进展进行调整；

鉴定试验通常在设计定型阶段开展，主要目的是确保产品可满足规定的环境要求；试验量级通常比验收试验高；通常经历过鉴定试验的产品不可作为正样产品使用；

验收试验在产品交付前开展，主要目的是确保产品可经受全寿命周期内最恶劣工况，同时也验证该产品的工艺性。

按照试验目的分类主要有：

功能性试验主要目的是确保产品在最恶劣工况下能正常使用，且可满足设计性能指标；对于电装设备而言，在振动试验过程中需要对产品进行加电，评估恶劣环境对产品的性能及可靠性的影响；

耐久性试验主要目的是用来预测或验证产品薄弱环节，以及在规定使用和维修条件下的使用寿命；通常会采用加速试验，或者进行足够多的循环次数后得到耐久极限的下限；

寿命试验主要目的是确定产品的整体使用寿命；与耐久性试验有些相似，区别在于试验尽量模拟实际工作状况，通常不采用加速试验。

其中，在耐久性试验采用加速试验方法时，需要特别关注低周疲劳，不恰当地过高提高试验量级，可能造成被测设备的快速损坏，无法达到试验的目的；并且试验量级和疲劳的关系也并不准确，同时叠加非线性的因素，需要特别慎重地评估试验结果。

环境应力筛选（Environmental Stress Screening，ESS）是产品制造和维修过程中的一种验收检查技术，严格说不是环境试验。

环境应力筛选是一种在产品制造过程中用于发现和排除不良零件、元器件以及工艺缺陷的试验方法。通过模拟产品在实际使用中可能遇到的各种环境应力条件，如温度循环、随机振动等；该试验方法能够加速潜在缺陷的出现，从而防止产品在早期使用阶段发生失效。

在实际应用中，环境应力筛选对象包括研制阶段全部产品以及批生产初期产品；有助于提前暴露那些仅通过常规测试方法无法检测到的潜在问题，从而提高产品的可靠性和品质保证。

环境应力筛选主要包括随机振动试验、温度循环试验、电老炼试验等。

环境试验包括多种试验项目，按照大项目分类，主要包括力、热、电、磁等；力学中又包含（准）静态、振动、噪声、冲击等。

在产品的研制期初，需要规定试验的项目和次序。在项目推进的过程中，可能会对试验项目进行裁剪和次序的调整。

试验项目裁剪需要从实际研制风险和资源情况考虑，这里不开展讨论。

试验次序相关问题主要为：

通常由于资源保障和工艺等问题可能会需要进行调整；

在一些产品规范中，试验次序是有规定的，严格来说是不允许随意调整；

笔者理解是环境试验需要尽可能将容易暴露问题的试验在前，在后续试验中可能可以充分暴露产品缺陷；

如将力学试验放在热试验前，冲击试验在振动试验等，是蕴含着内部逻辑的；

但是在大多数场合下，考虑到多方面的评估，试验次序的调整一般不会有太多的限制。

试验标准和试验形式

随着技术的发展，试验标准和形式也在发生变化。

试验越来越趋向于真实环境模拟，如三综合等环境试验设备的使用。同时，针对批量产品，试验标准和设备也不断在改进，以实现低成本、高可靠的目标。

最后

本文对振动试验方法相关问题进行了介绍。下文将对振动试验过程中的边界及界面等问题开展相关探讨。

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