隨機振動測試中的常見試驗條件有哪些？

2020-10-16 天縱檢測


從本質上說，隨機振動試驗模擬的其實不是單個自然現象，而是大量自然現象的一種集合。這些現象表明看似乎是雜亂的，但從總體上看仍有一定的統計規律。生活中典型的隨機振動例子比如有車輛行進中的顛簸，飛機在飛行時的振動等。

因此，隨機振動雖然不能用確定性函數描述，但卻能用統計特性來描述。根據天縱檢測（SKYLABS）的實際測試經驗，隨機振動試驗的常見試驗條件主要由振動的頻率範圍（Hz）、試驗時間、功率譜密度（g2 /Hz）、功率譜密度的頻譜、總均方根加速度（Grms）四個參數所組成。

1、振動試驗頻率範圍

頻率範圍是指產品安裝平臺的振動對產品產生有效激勵的最高頻率和最低頻率之間的頻率。典型的低頻通常是取產品最低共振頻率的一半或其安裝平臺產生明顯振動的最低頻率；典型的高頻是產品最高共振頻率的兩倍或其安裝平臺產生明顯振動的最高頻率，或是可以有效地、機械地傳遞振動的最高頻率。通常認為機械傳遞的振動的最高頻率是取2000Hz，儘管實際上常常會更低。如果需要2000Hz以上的頻率，通常需要用噪聲來進行。

2、試驗時間

試驗時間就是進行隨機振動的持續時間，通常分為功能（性能）和強度（耐久）二種試驗時間。對空中運載工具及空中運載工具上使用的設備，耐久試驗的時間通常為功能試驗時間的1.6倍。

3、功率譜譜密度（g2/Hz）和功率譜譜密度的頻譜

隨機振動是以定義在相關頻率範圍內的PSD功率譜密度（ASD加速度譜密度）及功率譜譜密度的頻譜的形式來表徵。功率譜密度(加速度譜密度)是指單位頻率上的能量，功率譜譜密度的頻譜(加速度譜密度的頻譜)是指振動能量在整個頻率範圍內的分布。

4、總均方根加速度（Grms）

對於隨機振動試驗的試驗條件（嚴酷等級）時，通常或習慣會用總均方根加速度（Grms）來衡量隨機振動試驗條件的高低或嚴酷程度，嚴格來說是不對的，也就是用Grms值來規定振動條件是不對的，這是因為總均方根加速度（Grms）值是功率譜譜密度的頻譜在全頻段範圍內面積的積分，即方均根值，它不包含任何頻率信息。因此Grms值通常用來進行試驗誤差控制與檢測，以及根據試驗樣品的重量、體積、動態特性來選需多大推力（功率）的振動臺。

從上述的敘述可見，評價隨機振動試驗應力大小的真正判據應該是「在給定頻率範圍內的加速度譜密度高低，即看隨機振動試驗的加速度譜密度頻譜曲線，而不是看總均方根加速度（GrmsS值）的高低」。對這一點，無論是GJB150還是GJB899在給機載設備振動應力時，一般只給出加速度譜密度，從不給出出總均方根加速度（Grms值）。

總結說來，隨機振動也是由正弦振動所組成的，但是這些正弦振動的頻率不是離散的，而是在一定範圍內連續分布，各個正弦振動的振幅大小與位移大小變化不可預測的會隨時間變化，而是要用隨機振動信號在一定時刻（試驗時間）和一定範圍（試驗頻率範圍）內的均方值、功率譜密度等參數來表達。

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