关于“正弦振动试验”现行国家标准与正在修订中的新版标准的解读

文 | 工业和信息化部电子第五研究所 常少莉 郑术力 解 禾

关于“正弦振动试验”现行国家标准与正在修订中的新版标准的解读

文 | 工业和信息化部电子第五研究所 常少莉 郑术力 解 禾

正弦振动试验是试验室经常采用的振动方式，对应正弦振动试验国家标准GB/T2423.10应用非常广泛。本文介绍了该标准的用途、制修订背景等，在此基础上分析了现行正弦振动试验国家标准GB/T2423.10-2008与正在修订的GB/T2423.10-201×之间的异同之处，并指明了此标准应用中的几点注意的问题。

正弦；振动；试验；国家标准；异同

引言

对任何一个振动试验，要求在不同试验室进行试验时结果是一致的，不允许出现完全不同的结果。这就要对振动试验做一系列的规定，即试验的标准规范。GB/T2423.10-2008是现行对正弦振动试验的国家标准。

正弦振动试验适用于元器件、设备和其它电工电子产品，提供一种确定元器件、设备和其它电工电子产品承受规定等级正弦振动能力的标准方法。目的是用来确定机械薄弱环节和（或）性能下降情况，并利用这些资料，结合有关规范，来决定样品是否可以接收。在某些情况下，是用来确定样品的结构完好性和（或）研究它们的动态特性。也可根据经受住本试验中的各种严酷等级的能力来划分元器件的等级。

1.准制定的背景

现行GB/T 2423.10-2008（《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验 Fc：振动（正弦）》）对应的是IEC 60068-2-6：1995。2007年IEC又发布了此标准的新版本IEC 60068-2-6：2007。全国电工电子产品环境条件与环境试验标准化技术委员会机械环境试验分技术委员会（以下简称：机械分会）提出：根据IEC 60068-2-6：2007，对GB/T 2423.10-2008版进行一次修订的工作计划，此计划2010年获国家标准化管理委员会批准并列入2010-2012年环标委机械分会标准修订计划，编号20101323-T-469。

目前机械分会已完成此标准的新版本（2423.10-201×）的报批稿。

本次改版主要是本着使标准更具有操作指导性的本意，对试验技术进行了更详尽的规范。对照新旧2个版本的IEC资料，不难发现，新旧版本的差异主要在控制策略、频率范围、振动响应检查及试验报告信息要求等描述更详细，从而使控制过程更具有指导性，最终体现在试验报告能给出更多，更详尽的信息，从而使试验结果更具备说明性。

2.B/T 2423.10-2008与正在修订的GB/T 2424.10-201×的相同点

根据2424.10-201×的报批稿与GB/T 2423.10-2008的对比，不难发现，这是一次技术性修订。

二者存在以下共同点：对试验设备要求、预处理、初始检查、中间检查、恢复、最后检测、有关规范应给出的规定、附录B(资料性附录)（主要用于元件应用的严酷度等级示例）、附录C(资料性附录)（主要用于设备应用的严酷度等级示例）等规定是相同的，试验严酷等级的三个参数，只有频率范围的上限有了个别增加，振动幅值和耐久试验持续时间这二者都没有变化。

3.B/T 2423.10-2008与正在修订的GB/T 2424.10-201×的差异点

新版与现行版本相比，主要技术差异在以下几个方面：

3.1.加了对控制策略的规范和描述。（可参考2424.10-201×版的4.2节）

单点／多点控制：当有规定或有必要时，应规定多点控制策略。有关规范应表明是用单点控制还是多点控制。假如指定为多点控制，有关规范应规定检测点信号的平均振幅或者一个被选定点（例如：可以是最大振幅点）信号的振幅应当达到的规定量级，可参考A.2.3。

多点控制：如果不能按照相关规范实现单点控制，那么应当采用通过控制平均或最大检测信号值的多点控制方式。在这种多点控制的情况下，参考点是虚拟的。这种方法应记录在试验报告中。采用多点控制不能保证每个通道都达到要求的容差，但与单点控制中检测点与虚拟参考点比较的方法相比，此方法通常能减少检测点与名义值的偏离。

平均策略：在此方法中，控制幅值根据每个检测点的信号值计算。合成控制幅值由检测点信号幅值经算术平均后得出。此算术平均控制幅值然后和规定幅值进行比较。

加权平均策略：控制幅值ac由检测点a1至an的信号幅值按各自权重w1至wn平均后形成：

aC = (w1 x a1 + w2 x a2 +….+ wn x an) / (w1 + w2 +…+wn)

此控制策略提供了实现不同检测点信号对控制中影响力不同的可能性。

极值策略：在此方法中，合成控制幅值由每个检测点测量的幅值中的最大(MAX)或最小(MIN)幅值组成。这种策略将产生一个控制振幅，这个振幅表明每个检测点的最大值与最小值振幅的信号振幅的层数。

多参考控制： 当要求采用多参考控制时，控制策略必须规定如下：

限制：所有的控制信号将在它们合适的参考值之下。

替代：所有控制信号必须在它们合适的参考值之上。

3.2.率范围进行了更细致的划分（参见5.1节）

振动试验的严酷等级由三个参数共同确定。即频率范围、振动幅值和耐久试验的持续时间(按扫频循环数或时间给出)。频率范围，相比现行版，下限频率数值未变，上限增加200 Hz，和1000Hz。

3.3.带包装样品的振动响应检查进行了规定（参见8.2节）

振动响应检查，进行了更细致的规定。对于带包装样品的振动响应检查中，对包装内部的样品无法处置时，对样品激励力的测量可以探测包装内样品的共振频率。

3.4.加了实验报告的要求（参见13章）

增加了试验报告至少应给出的下列信息：

客户（名称和地址）；实验室（名称和地址）；试验报告证明（发布日期、唯一编号）；试验日期；试验类别（正弦）；试验目的（开发试验、质量评定，等）；试验标准,版本(有关的试验程序)；试验样品描述（唯一性标识、图、照片、数量，等）；样品的安装(夹具，图片，照片，等) ；检测设备描述（横向运动，等）；控制和测量系统、传感器装置（描述图、照片，等）；所有信号的过滤（类型和带宽）；测量系统不确定度(校准数据，上次日期和下次日期)；控制策略(多点控制，多参考控制，SUM或MAX策略)；初始，中间或最终检测；要求的严酷等级(根据试验规程)；试验严酷等级文件 (检测点,自由度,试验谱)；试验结果(受试样品状态的评价)；试验情况记录；试验总结；试验负责人(姓名和签字)；发送(报告分送清单)

注1：试验应做记录,内容应包括如带试验参数的试验运行记录的时间列表,试验期间观察及实施情况和测量数据表。试验记录可作为试验报告的一部分。

注2：参见ISO/IEC 17025 （GB/T27025）的相关要求

3.5.录A中内容有补充

扫频时，每个轴向上的扫频循环数和相应的持续时间，频率范围进行了更细致的划分，增加了5～100 Hz；5 ～ 200 Hz；5 ～ 500 Hz；5 ～ 2000 Hz这四个频段。

4.准应用中的几点说明及应注意的问题

正弦振动试验：在试验室正弦振动试验的主要目的是找出结构件的固有频率点(谐振点),并在该点作耐共振试验,这样能迅速地评估试件的结构强度,结构缺限甚至评定出试件的动态特性;结构件在共振状态下局部会产生大位移,这就会引起局部弯折形变,进而产生疲劳损坏,这里提请大家注意两个问题：

4.1.纯靠扫频试验是不容易再现这种疲劳损坏的,因为激励通过结构件的共振频率带的时间很短不足以造成结构的疲劳损坏；所以找到谐振点后必须在该点作耐久试验。

4.2.久试验。当采用这种方法时，不是在预定频率上进行，就是在响应检查期间所发现的危险频率上进行。若振动响应检查期间每轴线上所发现的危险频率点较少，且不超过4个，则定频耐久是合适的。如果超过4个，则扫频耐久可能更合适。当然，既用扫频耐久又用定频耐久也可能是合适的。需要记住定频耐久在试验中仍需一定程度的工程判断。

5.束语

正弦振动试验是试验室中经常采用的试验方法，是人们认识最早，了解最多的一种振动。例如凡是旋转、脉动、振荡（在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的）所产生的振动均是正弦振动。要模拟这些振动环境，无疑须用正弦振动试验。当振动环境是随机的、但又无条件做随机振动试验时，某些情况下可以用正弦振动试验来代替。此外，振动特性试验中，用正弦信号激振是常用的最基本方法。由于正弦试验设备相对便宜，因此一般的振动试验室几乎都可以进行正弦振动实验。所以关于正弦振动试验的国家标准GB/T2423.10应用非常广泛。标准使用者一定要注意不同版本之间的技术差异。

[1] GB/T 2423.10：2008电工电子产品环境试验 第二部分：试验方法 试验Fc和导则：振动(正弦)

[2] IEC 60068-2-6：1995 Environmental testing -Part 2-6： Tests - Test Fc： Vibration (sinusoidal)

[3] IEC 60068-2-6：2007 Environmental testing -Part 2-6： Tests -Test Fc： Vibration (sinusoidal)

On the Differences and Similarities of “Sine Vibration Test" between the 2008 Edition and GB/T 2423.10

The sine vibration test is a method widely adopted. Accordingly, our national standard of GB/T 2423.10 about sine vibration test is widely applied. In this paper, the purpose and background of this standard were introduced and on this basis, the differences and similarities between the current edition GB/T 2423.10-2008 and GB/T 2423.10-201× that will be released soon. At last, what should be paid more attention to during the application of the standard is indicated.

sine；vibration；test；national standard；differences and similarities

常少莉（1979-），女，陕西凤翔人，工业和信息化部电子第五研究所工程师，主要从事电子产品可靠性评价研究和可靠性试验条件设计工作。