電子產(chǎn)品隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)參數(shù)詳解與標(biāo)準(zhǔn)
2024年12月06日 10:23
可靠性試驗(yàn)電子產(chǎn)品隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)是環(huán)境應(yīng)力篩選（ESS）的重要組成部分，旨在通過模擬實(shí)際使用環(huán)境中的振動(dòng)條件來激發(fā)和剔除產(chǎn)品中的潛在缺陷。以下是對(duì)電子產(chǎn)品隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)參數(shù)的詳細(xì)解析和標(biāo)準(zhǔn)參考。
a)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的基本參數(shù)
?隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的主要參數(shù)包括加速度功率譜密度（PSD）、頻率范圍、振動(dòng)時(shí)間和振動(dòng)軸向數(shù)。這些參數(shù)的設(shè)置直接影響試驗(yàn)的有效性和產(chǎn)品的可靠性。加速度功率譜密度是單位頻率上的能量分布，通常以g2/Hz表示，是評(píng)估隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)力大小的關(guān)鍵指標(biāo) [1]。
?頻率范圍的選擇應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際使用環(huán)境和振動(dòng)特性，通常為202000Hz。隨機(jī)振動(dòng)的頻率范圍需要覆蓋產(chǎn)品的主要共振頻率，以確保試驗(yàn)的有效性。根據(jù)GJB1032和GJB/Z34的建議，頻率范圍應(yīng)至少為1001000Hz，以保證在連續(xù)頻率上都施加振動(dòng)且達(dá)到適當(dāng)?shù)念l譜值 [2] [3]。
b)加速度功率譜密度（PSD）
?PSD是隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，用于描述單位頻率上的振動(dòng)能量分布。常用的PSD值為0.04g2/Hz，這一值被GJB 1032標(biāo)準(zhǔn)推薦，以在剔除產(chǎn)品早期故障率方面達(dá)到最佳效果，同時(shí)避免對(duì)產(chǎn)品造成疲勞損傷 [1]。
?選擇PSD時(shí)，必須考慮產(chǎn)品的運(yùn)輸環(huán)境和實(shí)際使用條件。例如，空運(yùn)條件下的隨機(jī)振動(dòng)加速度均方根值通常比公路或鐵路運(yùn)輸要大，這意味著空運(yùn)環(huán)境更為嚴(yán)酷。因此，針對(duì)不同的運(yùn)輸方式，如空運(yùn)、海運(yùn)或卡車運(yùn)輸，需選擇合適的PSD標(biāo)準(zhǔn)，以確保試驗(yàn)條件既不過于嚴(yán)苛也不失有效性 [4]。
c)振動(dòng)時(shí)間和軸向選擇
?振動(dòng)時(shí)間通常為5~20分鐘，具體取決于產(chǎn)品的復(fù)雜性和試驗(yàn)?zāi)康摹JB1032標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，單個(gè)軸向的振動(dòng)時(shí)間不應(yīng)超過20分鐘，以避免對(duì)產(chǎn)品造成不必要的疲勞損傷 [5]。
?振動(dòng)軸向的選擇應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)和內(nèi)部部件布局。通常情況下，選擇一個(gè)軸向進(jìn)行振動(dòng)即可，但當(dāng)產(chǎn)品對(duì)不同方向振動(dòng)的靈敏度較高時(shí)，可能需要增加振動(dòng)軸向。例如，對(duì)于復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，可能需要進(jìn)行兩個(gè)或三個(gè)方向的振動(dòng)，以更全面地模擬實(shí)際使用中的振動(dòng)條件 [5]。
d)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)
?在隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中，常用的標(biāo)準(zhǔn)包括GJB1032、ASTM D4169、ISTA2A和ISO 13355等。這些標(biāo)準(zhǔn)為不同產(chǎn)品和運(yùn)輸環(huán)境提供了詳細(xì)的試驗(yàn)參數(shù)指導(dǎo)，以確保試驗(yàn)的適用性和有效性 [4]。
?例如，GJB1032標(biāo)準(zhǔn)特別適用于軍用電子產(chǎn)品，規(guī)定了詳細(xì)的振動(dòng)譜型和振動(dòng)量值，以確保在剔除產(chǎn)品早期故障的同時(shí)，避免對(duì)產(chǎn)品造成損傷。該標(biāo)準(zhǔn)推薦的振動(dòng)譜型為0.04g2/Hz，加速度均方根值為6.06g，被認(rèn)為是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行有效篩選的理想條件 [1]。
e)試驗(yàn)設(shè)備和條件控制
?進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，振動(dòng)臺(tái)的推動(dòng)力必須能夠滿足受試產(chǎn)品的重量要求，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和安全性。根據(jù)相關(guān)研究，試驗(yàn)推動(dòng)力應(yīng)等于加載質(zhì)量與最大試驗(yàn)加速度的乘積，其中加載質(zhì)量包括試驗(yàn)臺(tái)自重、夾具重量以及產(chǎn)品重量 [6] [7]。
?在試驗(yàn)過程中，必須對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，以確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)GJB/Z34的規(guī)定，試驗(yàn)溫度允差和隨機(jī)振動(dòng)參數(shù)允差都需要在特定范圍內(nèi)，以確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和一致性 [7]。
總結(jié)來說，電子產(chǎn)品隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)通過合理設(shè)置加速度功率譜密度、頻率范圍、振動(dòng)時(shí)間和振動(dòng)軸向，能夠有效激發(fā)和剔除產(chǎn)品中的潛在缺陷，提高產(chǎn)品的可靠性。試驗(yàn)參數(shù)的選擇應(yīng)基于產(chǎn)品的實(shí)際使用環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)要求，以確保試驗(yàn)的有效性和經(jīng)濟(jì)性。
學(xué)術(shù)大綱
?隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)參數(shù)
?頻率范圍通常為20~2000Hz [2] [8]
?功率譜密度為0.04g2/Hz的梯形譜 [8] [9]
?振動(dòng)時(shí)間為5~15分鐘 [8] [9]
?施振軸向可選擇單軸或三個(gè)正交軸向 [8] [10]
?溫度循環(huán)試驗(yàn)參數(shù)
?溫度范圍由產(chǎn)品的工作極限溫度決定 [8] [11]
?變溫率為5°C/min [8] [11]
?循環(huán)次數(shù)為10~20次 [8] [9]
?高低溫保持時(shí)間根據(jù)產(chǎn)品復(fù)雜程度選取 [12]
?篩選程序與條件
?篩選包括初始性能檢測(cè)、缺陷剔除試驗(yàn)、無故障檢驗(yàn)及最后性能檢測(cè) [8] [9]
?應(yīng)力篩選先做隨機(jī)振動(dòng)后做溫度循環(huán) [9] [13]
?無故障檢驗(yàn)則是先溫度循環(huán)后隨機(jī)振動(dòng) [9] [13]
?篩選應(yīng)力選擇原則
?篩選應(yīng)力的選擇應(yīng)以不超過產(chǎn)品設(shè)計(jì)極限為原則 [11]
?應(yīng)力條件應(yīng)能激發(fā)潛在缺陷而不損壞完好部分 [11]
?溫度循環(huán)和隨機(jī)振動(dòng)是常用的篩選應(yīng)力 [13] [14]
?隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備要求
?振動(dòng)臺(tái)需達(dá)到70g的加速度，掃頻范圍0~2000Hz [2]
?振動(dòng)試驗(yàn)夾具在振動(dòng)頻率范圍內(nèi)不允許有共振頻率 [7]
?試驗(yàn)注意事項(xiàng)
?在施加應(yīng)力的同時(shí)需進(jìn)行加電檢測(cè) [11]
?篩選應(yīng)力條件應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的具體特點(diǎn)和實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整 [11] [13]
引用文獻(xiàn)
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