為何要進(jìn)行振動測試？

 

1、設(shè)計(jì)、開發(fā)階段

1、分析試品在不同振動狀態(tài)下的震動模態(tài) 

2、測試產(chǎn)品的極限強(qiáng)度及訂定相關(guān)的特性規(guī)格 

3、失效分析與改善

 

2、生產(chǎn)階段 

全面進(jìn)行ESS測試，大量篩選出潛在的瑕疵。 

（依據(jù)產(chǎn)品的特性及振動規(guī)模，投入ESS測試有效的篩選出潛在的不良件，并對于電子或機(jī)構(gòu)類與加工時(shí)殘留之熱應(yīng)力及內(nèi)應(yīng)力可有效消除其內(nèi)殘留應(yīng)力之效果，并可有效的消除多層電路板間的離散電容效應(yīng)，將對產(chǎn)品品質(zhì)提供相當(dāng)大的幫助。）

 

3、品質(zhì)管理（QC） 

有效確保與管理產(chǎn)品的品質(zhì)水準(zhǔn)。

 

4、品質(zhì)保證(QA) 

認(rèn)證生產(chǎn)之產(chǎn)品其使用功能、規(guī)格與可靠度與標(biāo)示相同。

 

5、其它

 

振動測試能得到什么結(jié)果？

 

1.提供工程開發(fā)的依據(jù)及參考

2.制程控制

3.品質(zhì)的改善及提升

4.提供與振動有關(guān)之相互關(guān)系條件

5.對產(chǎn)品品質(zhì)的保證宇承若

6.減少維修支出與提升獲利率

7.提高整體形象

 

振動測試可篩選出的瑕疵

 

• 固定件松脫

• 電子接點(diǎn)接續(xù)不良

• 篩選出潛在的不良零件

• 篩選出有瑕疵的焊點(diǎn)

• 調(diào)整件之受振位置、準(zhǔn)度失真

• 零組件之破裂、損毀

• 電路斷短路異常

• 電源線或訊號線之不正常磨損或?qū)Ь€斷裂或接點(diǎn)松脫

• 試件產(chǎn)生振動噪音

• 功能異常失效

 

如何運(yùn)用振動測試提高產(chǎn)品可靠度

 

• 設(shè)計(jì)階段的驗(yàn)證試驗(yàn)（定性、定量試驗(yàn)/疲勞、破壞）

• 生產(chǎn)階段全面進(jìn)行ESS應(yīng)力篩選

• 品管、品保階段的可靠度抽檢認(rèn)證

• 接受階段的驗(yàn)證測試（品質(zhì)、規(guī)格特性功能驗(yàn)證）

 

可靠度與失效

 

1. 可靠度的定義：

 

• 產(chǎn)品在特定的年限內(nèi)與環(huán)境條件下，達(dá)成預(yù)定功能的機(jī)率（GENERALPRODUCRT） 

• 產(chǎn)品在特定的條件下，在需要作動的時(shí)間內(nèi)達(dá)成任務(wù)的機(jī)率（ONESHOT PRODUCT） 

 

2.失效分析——針對可靠度試驗(yàn)而言

 

• 開發(fā)設(shè)計(jì)不良

• 零件選擇不當(dāng)

• 零件品質(zhì)不良

• 生產(chǎn)能力不良

 

產(chǎn)品發(fā)生不可靠的原因

 

• 使用環(huán)境無法正確預(yù)估與測量

• 未能充分滿足使用者需求

• 可靠度需求設(shè)計(jì)水準(zhǔn)不匹配

• 品質(zhì)水準(zhǔn)變異

• 設(shè)計(jì)誤差

• 制造誤差

• 調(diào)校、檢修誤差

• 認(rèn)為誤差與疏失

 

失效的種類形式

 

>獨(dú)立失效（INDEPENDENTFAILURE） 

產(chǎn)品內(nèi)部發(fā)生互不影響的失效試件

 

>相依失效（INDEPENDENTFAILURE） 

回因其它系統(tǒng)的異?；蚴Фl(fā)的連鎖性失效

 

>間歇性失效（INTERMITTENTFAILURE） 

使用過程中偶發(fā)的功能異常或失效

 

>并聯(lián)失效（MULTIPLE FAILURE） 

同時(shí)發(fā)生兩件以上的獨(dú)立失效事件

 

>成型失效 

同一零件發(fā)生兩次獲兩次以上的異常失效

 

如何完成振動測試報(bào)告

 

儀器設(shè)備，夾具種類及特征，測試規(guī)格，執(zhí)行狀態(tài)及進(jìn)行步驟，夾具與試件固定之方式，加速規(guī)的安裝位置，試件在測試的前、中、后功能測試紀(jì)錄，失效分析與判斷，測試結(jié)果的檢討評估、改善與建議

  

如何執(zhí)行可靠度計(jì)劃

 

• 定訂產(chǎn)品生命周期：泛指正常功能運(yùn)作下的使用壽命

• 定訂環(huán)境需求：泛指于生產(chǎn)、存儲、運(yùn)輸與使用操作下之環(huán)境

• 定訂可靠度的配置：界定產(chǎn)品可靠度之需求條件

• 可靠度的配置：零組件、半成品及成品等于不同階段下的需求水準(zhǔn)

• 效益評估：品質(zhì)成本分析、并界定死勇者的需求分布水準(zhǔn)，包括（a）可靠度（b）可用性（c）功能需求 

• 設(shè)計(jì)分析（a）功能分析（b）環(huán)境分析（c）公差分析（d）故障分析及不良品效應(yīng)響應(yīng)分析 

• 定訂試驗(yàn)程序：

 

 

 

（a）不同階段下的振動試驗(yàn)計(jì)劃 

（b）可靠度的鑒定標(biāo)準(zhǔn) 

（c）環(huán)境需求水準(zhǔn)：單一或復(fù)合環(huán)境測試 

 

 

 

• 綜合分析：收集經(jīng)過測試后的資料，并分析執(zhí)行計(jì)劃的

 

 

 

（a）合理性（b）經(jīng)濟(jì)性（c）其他效益影響評估 

 

 

 

• 追蹤與管制：建立產(chǎn)品的資料回饋系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)新問題與潛在問題

 

執(zhí)行可靠度計(jì)劃成功的秘訣

 

• 以提高產(chǎn)品可靠度為開發(fā)、生產(chǎn)的最高指標(biāo)

• 選擇高可靠度的零配件及成熟的相關(guān)技術(shù)

• 對每一個(gè)新開發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行必要的破壞性測試及分析

• 進(jìn)行階段性的設(shè)計(jì)評估及改善計(jì)劃

• 對產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境影響分析與評估

• 實(shí)施階段性的可靠度試驗(yàn)

• 追蹤與管制

 

測試變數(shù)

 

• 振動測試設(shè)備 

 

 

1.控制器 

2.放大器 

3.振動及推力大小及最大形成量 

4.振動音圈頻率影響范圍及響應(yīng)頻譜

 

 

 

• 選擇振動測試的軸向 

• 振動頻譜與功率強(qiáng)度 

• 執(zhí)行時(shí)間的長久 

• 進(jìn)行掃描的方式與速率

 

夾具種類與特性

 

• 試件本身

• 安裝技能

• 加速規(guī)（感知器）的種類、質(zhì)量及數(shù)量

• 加速規(guī)的安裝位置及固定方式

• 試件狀態(tài)（關(guān)機(jī)/關(guān)機(jī)測試、復(fù)合測試）

• 其它

 

振動量及表示法

• 振動強(qiáng)度常用速度、加速度、振幅大小表示，也使用力量大小的變化來描述

• 加速度（a）、速度（v）、振幅（d）、力（N）通常用線性單位來表示

• 振動強(qiáng)度量通常有下列不同的描述： 

 

 

 

A. 峰對峰值（peak to peak） 

B. 峰值（peak level） 

C. 平均值（Average level） 

D.均方根值（Root meansquare, RMS） 

E. 功率頻譜密度值（Powerspectrum density,PSD） 

F. 加速度頻譜密度值（Accelerationspectrumdensity, ASD） 

 

 

 

• 各種不同的單位描述有其特定的使用時(shí)機(jī)，與振動強(qiáng)度表示法

 

影響振動測量的基本因素

 

¨振動測量通常使用加速規(guī)作為感知起，對于速度或振幅大小則將加速度訊號積分運(yùn)算而得。當(dāng)然也可選擇速度規(guī)或位移規(guī)進(jìn)行測量，無論選用何種感知器作為測量感知器都必須注意其特性規(guī)格，否則將嚴(yán)重影響振動測試的精確度。

 

¨任何接觸時(shí)感知器的本身既是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，有其自身的共振頻率及共振倍頻等相關(guān)物理特性，通常進(jìn)行振動量測量前必須選擇高過測試頻寬條件以上的感知器。

 

¨必須選擇較高測量值之感知器

 

¨感知器安裝的方式

 

¨周圍環(huán)境變化也是影響振動測量的重要因素

 

換能器（感知器）的種類

 

在測量振動信號時(shí)，最長被選擇使用將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的測量元件，簡稱為換能源器或稱為能量轉(zhuǎn)換器（transducer）。

 

換能器將試件的機(jī)械運(yùn)動能轉(zhuǎn)換成電能，再分析輸出信號之強(qiáng)弱與變化，如頻率、加速度、速度、位移及力等量。

 

在實(shí)際測量環(huán)境中依據(jù)實(shí)際需求又可分為：

 

一、接觸式

二、非接觸式

 

其中非接觸式的感知器，常用的有 

一、渦電流式

二、電容式

三、光電式 

A. 光彈法 

B. 雷射光電反射法 

C. 鐳射多普勒效應(yīng)測量法

 

非接觸式感知器的使用特征

 

A. 遠(yuǎn)距離測量 

B. 高溫/低溫環(huán)境下測量 

C. 無法固定感知器的環(huán)境 

D.無質(zhì)量效應(yīng)的缺點(diǎn) 

 

如何選擇加速規(guī)

 

>頻率影響范圍，靈敏度，線性度，動態(tài)范圍/安全極限值，質(zhì)量效應(yīng)，軸向及側(cè)向靈敏度，溫度效應(yīng)，信號線長度，其它環(huán)境因素影響效應(yīng)

 

振動波形的種類

 

>正弦波（SINE WAVE）

 

一、循環(huán)掃描（SWEEP SINE） 

A. 線性掃描——1.Linar2.Hz/sec 

B. 對數(shù)掃描——1.Log2.Octave

 

二、共振搜尋（RESONANCERESEARCH）

 

三、共振駐留（RESONANCE DWELL）

 

四、步進(jìn)式掃描（STEP SINE）

 

五、復(fù)頻式共振駐留（MULTIRESONANCE DWELL）

 

>隨機(jī)波（RANDOM），沖擊波（SHOCKWAVE）

 

六、半弦波（HALF SINE1/2SINE）

 

七、鋸齒波（SAWTOOTH WAVE）

 

八、方波（SQUARE WAVE）

 

九、自行定義（SELF DEFINITION）

 

>SINE ON （SOR），RANDOM ONRANDOM （ROR），其它——復(fù)合波形測試

 

循環(huán)掃描的種類與使用時(shí)機(jī)（sweep sine）

 

試件以特定的振動能量，在預(yù)定的頻率范圍及時(shí)間內(nèi)加以振動，并連續(xù)變化其頻率。

 

目的：使試件在設(shè)定頻率范圍內(nèi)，由低頻至高頻或高頻至低頻連續(xù)的進(jìn)行多次循環(huán)掃描測試，用以鑒定產(chǎn)品是否足以忍受環(huán)境應(yīng)力，并及早預(yù)防與改善。

 

技巧：正弦掃描的振動強(qiáng)度、掃描速率及掃描方式，對共振的發(fā)生有重要的影響。正確的掃描速率必須滿到能使試件發(fā)生最大共振的最短時(shí)間作為掃描速率定訂的依據(jù)。并希望能在共振頻率范圍內(nèi)發(fā)生足夠的共振次數(shù)，用以鑒定試件容忍振動環(huán)境應(yīng)力的能力。

 

方式：一、線性掃描二、對數(shù)掃描 

 

隨機(jī)振動測試（RANDOM VIBRATION）

 

目的：對大多數(shù)的振動環(huán)境而言，無論是自然或人為環(huán)境所產(chǎn)生的振動環(huán)境大多以隨機(jī)波存在之振動模式為多。例如自然環(huán)境中的海浪、潮流、風(fēng)、落雨、地震、、、以至日常生活中的環(huán)境如運(yùn)輸環(huán)境等等所產(chǎn)生的振動，皆為隨機(jī)振動之范疇。固試件、產(chǎn)品所存在的環(huán)境本是涵蓋在隨機(jī)振動之范圍內(nèi)，若能對試件進(jìn)行振動相關(guān)之研究分析，投以經(jīng)過研究規(guī)劃過的隨機(jī)振動測試，則將更接近實(shí)際所面臨之效果。其測試的效率遠(yuǎn)超過正弦掃描，且不易發(fā)生正弦掃描式所產(chǎn)生的過應(yīng)力及應(yīng)力殘留等不良影響。