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为什么无线电子产品要做振动试验?有什么用?

为什么无线电子产品要做振动试验?有什么用? 为什么要进行振动试验?

1.设计开发阶段 1.分析不同振动状态下试验产品的振动模态 2.测试产品的极限强度,并确定相关特性和规格 3.故障分析和改进

2、生产阶段 全面进行ESS对潜在缺陷进行测试和筛选。 (根据产品特性和振动规模,投资ESS测试有效筛选潜在的不良部件,有效消除电子或机构加工过程中残留的热应力和内应力,有效消除多层电路板间的离散电容效应,对产品质量有很大帮助。

3、品质管理(QC) 有效保证和管理产品的质量水平。

4、品质保证(QA) 认证产品的使用功能、规格、可靠性和标签相同。

5、其它

振动试验能得到什么结果?

1.为工程开发提供依据和参考 2.制程控制 3.质量的提高和提高 4.提供与振动相关的相互关系条件 5.对产品品质的保证宇承若 6.减少维护费用,提高利率 7.提升整体形象

振动试验可筛选的缺陷

固定件松脱

电子接点接续不良

筛选潜在的不良零件

筛选出有缺陷的焊点

调整件的振动位置和精度失真

零件的破裂和损坏

短路断路异常

电源线或信号线的异常磨损或导线断裂或接触松动

试件产生振动噪声

功能异常失效

如何利用振动测试来提高产品的可靠性

验证试验(定性、定量试验/疲劳、破坏)

全面进行生产阶段ESS应力筛选

抽样认证质量管理和质量保证阶段的可靠性

验证试验阶段(质量、规格、特性功能验证)

可靠性和失效

  1. 定义可靠性:

产品在特定年限和环境条件下达到预定功能的概率(GENERALPRODUCRT)

在特定条件下,产品在需要移动的时间内完成任务的概率(ONESHOT PRODUCT)

2.失效分析-可靠性试验

不良的开发设计

零件选择不当

零件品质不良

生产能力差

产品不可靠的原因

无法正确估计和测量使用环境

未能充分满足用户需求

可靠性要求设计水平不匹配

质量水平变异

设计误差

制造误差

调整、维修误差

认为误差与疏失

失效的类型和形式

独立失效(INDEPENDENTFAILURE) 不影响产品内部的失效试件

相依失效(INDEPENDENTFAILURE) 由其他系统的异常或故障引起的连故障

间歇性失效(INTERMITTENTFAILURE) 偶尔的功能异常或故障

并联失效(MULTIPLE FAILURE) 同时发生两起以上独立失效事件

成型失效 同一部件发生两次以上异常故障

如何完成振动测试报告

仪器设备、夹具类型和特点、测试规格、执行状态和步骤、夹具和试件的固定方式、加速规定的安装位置、试件的前、中、后功能测试记录、故障分析和判断、测试结果的评估、改进和建议

如何实施可靠性计划

固定产品的生命周期:一般正常功能运行下的使用寿命

固定环境需求:一般指生产、储存、运输和使用下的环境

定订可靠性配置:定义产品可靠性的要求

可靠性配置:零部件、半成品和成品等于不同阶段的需求水平

效益评价:质量成本分析,定义死者的需求分布水平,包括(a)可靠度(b)可用性(c)功能需求

设计分析(a)功能分析(b)环境分析(c)公差分析(d)故障分析和不良影响分析

定订试验程序:

(a)振动试验计划在不同阶段进行 (b)可靠性鉴定标准 (c)环境需求水平:单一或复合环境测试

综合分析:收集测试数据,分析实施计划

(a)合理性(b)经济性(c)其他效益影响评估

跟踪控制:建立产品数据反馈系统,发现新问题和潜在问题

成功实施可靠性计划的秘诀

开发和生产的最高指标是提高产品的可靠性

选择高可靠性的零件和成熟的相关技术

对每个新开发产品进行必要的破坏性测试和分析

阶段性设计评估和改进计划

分析和评估产品的环境影响

分阶段实施可靠性试验

追踪与管制

测试变数

振动试验设备

1.控制器 2.放大器 3.振动及推力大小及最大形成量 4.振动音圈频率影响范围及响应频谱

选择振动试验的轴向

振动频谱和功率强度

长期执行

扫描的方式和速率

夹具的类型和特点

试件本身

安装技能

类型、质量和数量的加速规(传感器)

加速规的安装位置和固定方法

试件状态(关机/关机试验、复合试验)

其它

振动量及表示法

振动强度的常用速度、加速度和振幅也用力的变化来描述

加速度(a)、速度(v)、振幅(d)、力(N)通常用线性单位来表示

振动强度通常有以下不同的描述:

A. 峰对峰值(peak to peak) B. 峰值(peak level) C. 平均值(Average level) D.均方根值(Root meansquare, RMS) E. 功率频谱密度值(Powerspectrum density,PSD) F. 加速度频谱密度值(Accelerationspectrumdensity, ASD)

各单位描述有其特定的使用时间和振动强度表示法

影响振动测量的基本因素

¨振动测量通常以加速度计作为感知,加速度信号积分计算为速度或振幅大小。当然,速度规或位移规也可以用来测量。无论选择哪种传感器作为测量传感器,都必须注意其特性规格,否则会严重影响振动测试的准确性。

¨任何接触时,传感器本身都是一个具有自身共振频率、共振倍频等相关物理特性的机械系统。通常,在测量振动之前,必须选择高于测试频宽条件的传感器。

¨必须选择测量值较高的感知器

¨安装传感器的方法

¨周围环境的变化也是影响振动测量的重要因素

换能器(传感器)的类型

在测量振动信号时,最长使用将机械能转换为电能的测量元件,称为能量转换器或能量转换器(transducer)。

变能器将试件的机械运动能转化为电能,然后分析频率、加速度、速度、位移和力等输出信号的强度和变化。

根据实际需要,在实际测量环境中可分为:

一、接触式 二、非接触式

非接触式传感器常用 一、涡流式 二、电容式 三、光电式 A. 光弹法 B. 雷射光电反射法 C. 激光多普勒效应测量法

非接触式传感器的使用特点

A. 远距离测量 B. 测量高温/低温环境 C. 不能固定传感器的环境 D.缺点无质量效应

如何选择加速规

频率影响范围、灵敏度、线性度、动态范围/安全极限值、质量效应、轴向和侧向灵敏度、温度效应、信号线长度

振动波形的类型

正弦波(SINE WAVE)

一、循环扫描(SWEEP SINE) A. 线性扫描-1.Linar2.Hz/sec B. 对数扫描-1.Log2.Octave

二、共振搜索(RESONANCERESEARCH)

三、共振驻留(RESONANCE DWELL)

四、步进式扫描(STEP SINE)

五、复频共振停留(MULTIRESONANCE DWELL)

随机波(RANDOM),冲击波(SHOCKWAVE)

六、半弦波(HALF SINE1/2SINE)

七、锯齿波(SAWTOOTH WAVE)

八、方波(SQUARE WAVE)

九、自定义(SELF DEFINITION)

SINE ON (SOR),RANDOM ONRANDOM (ROR),其他-复合波形测试

循环扫描的种类与使用时机(sweep sine)

试件以特定的振动能量,在预定的频率范围及时间内加以振动,并连续变化其频率。

目的:使试件在设定频率范围内,由低频至高频或高频至低频连续的进行多次循环扫描测试,用以鉴定产品是否足以忍受环境应力,并及早预防与改善。

技巧:正弦扫描的振动强度、扫描速率及扫描方式,对共振的发生有重要的影响。正确的扫描速率必须满到能使试件发生最大共振的最短时间作为扫描速率定订的依据。并希望能在共振频率范围内发生足够的共振次数,用以鉴定试件容忍振动环境应力的能力。

方式:一、线性扫描二、对数扫描

随机振动测试(RANDOM VIBRATION)

目的:对大多数的振动环境而言,无论是自然或人为环境所产生的振动环境大多以随机波存在之振动模式为多。例如自然环境中的海浪、潮流、风、落雨、地震、、、以至日常生活中的环境如运输环境等等所产生的振动,皆为随机振动之范畴。固试件、产品所存在的环境本是涵盖在随机振动之范围内,若能对试件进行振动相关之研究分析,投以经过研究规划过的随机振动测试,则将更接近实际所面临之效果。其测试的效率远超过正弦扫描,且不易发生正弦扫描式所产生的过应力及应力残留等不良影响。

共振搜寻

试件以较低的振动能,子低频到高频以固定的能量强度及连续的频率、适度的扫描速率进行扫描,用以激发试件的振动模式,作为共振驻留测试之重要依据。

通常共振搜寻必须将搜寻之频率范围适度的加宽,用以更确实掌握实际发生的环境变异及试件因疲劳或老化情形下,产生安全裕度萎缩的情况而损坏。

共振驻留(RESONANCE DWELL)

目的:测试的目的在测试试件是否忍受长期在共振环境下的能力

步骤:首先针对共振搜寻时所找出的共振频率及共振模式加以分析,选择试件在特定的环境中可能长期出现或较易出现的频率分布或振动环境中振动强度较高的频率分布,作为共振驻留的测试依据,测试试件是否能忍受长期在共振环境下的能力。

注:良好的共振驻留系统,可随时追踪飘移的共振频率,以达到最佳的共振效果。通常共振驻留常用107次或使用期间可能分布在该一有效共振频率区间的累计时间,作为测试的试件参考。

倍频测试(OCATIVE)

试件的扫描速率以每一单位时间增加一倍频率的扫描方式

适用时机:通常使用在测试环境较佳或强度较低的测试规范。(如音响,视听器材,通讯产品)

步进式共振驻(STEP RESONANCE DWELL)

目的:针对执行循环扫描测试过程中,对不发生共振的无效测试频域,所好用大量的测试时间及设备,所设计规划的一种快速有效的测试方式。

使用时机:省产线测试,品管抽测。

执行技巧:首先针对试件进行频谱分析,记录共振发生之状态及相关物理量,计有共振发生时的共振主频、有效振动频宽范围、共振倍频及共振模态等,并考虑试件之物理强度条件与该试件之可靠度设计强度,并实际考虑试件在进行测试分析时,所容许的测试时间周期等,综合所有条件进行分析判断,定订测试时实际有效的测试频谱,并建立追踪频估、修正等步骤方告完成。

执行效益:平均节省50%~9%之循环测试中无效测试频宽所占用的时间,并增加设备之使用效益。

复频式共振驻留 (MULTI RESONANCE DWELL)

将已经规划完成的多组不同强度之特定频谱,在同一时域中同时输出,其目的在使试件上发生不良率较高之元件或须特别指定筛选的元件,给于特定的功率频谱,用以提升测试效率的筛选方式。

主要的功能在改善不禁使共振测试中,步进式扫描测试时所消耗较长的时间所设计的,其目的在节省大量的测试时间,并使其测试结果等效于循环扫描与随机振动的功效,能在最短的时间内将不良件筛出。

使用方式:SOR. ROR. MULTI SINE.

执行时机:生产线测试。

ESS测试与环境振动测试有何不同

ESS时利用环境应力为手段进行筛选,常会与环境试验混为一谈,严格来说ESS时一种提高生产品质的筛选程序而环境试验,基本上的不同点为:

ESS的测试精神乃要求对于产品作100%的全面性筛选,而环境测试只需将少数的样品进行测试或定量或定期或不定期的抽样执行而已。

环境测试的主要目的在测试试件忍受环境应力的能力,一把而言测试的结果是不希望有失效件发生。

ESS筛选时希望试件中潜在的不良大量暴露出来,所以对失效的发生反而是被期待的。

ESS筛选时为加速发现产品中潜伏的瑕疵设计,所以测试的规格与该使用环境,并非绝对关系存在,进行测试的规格在不超过试件的设计强度或零组件的物理极限强度范围即可,或因产品中零组件的特性,而特别设计避免开对于振动极为敏感的频域,使系统得以组合运作下进行功能测试或其他测试。

环境测试的项目规格,常依据试件使用寿命周期之实际环境所定订。

执行ESS计划有何特性

依据ESS定义,有效的执行ESS程序应包含有以下的几相特质:

能快速的将潜在于产品中的瑕疵给暴露出来

执行ESS下的环境应力其强度不得大于产品自身的极限强度或设计强度

执行ESS应不会影响产品的正常使用寿命

合成本效益

执行ESS计划有何效益

有效提高产品可靠度

提高产品使用时的MTBF

可提高制程生产率

在研发阶段可协助早期发现设计问题,提高工程可靠度,节省开发时间~~[检测报告]~~ (http://www.szhtw.com.cn)及开发成本,创造总体利益。

执行ESS计划应注意的事项

掌握不同环境因素的应力分析

不同应力水准下对产品所产生的影响及工程效益

分析产品在筛选后的产品与筛选后所显现出的使用情形

建立筛选的前后成本效益分析模式

振动机有哪些种类(依动力区分)

机械式气动式液动式电磁式

振动测试设备

振动控制器(CONTROLLER)

类比式数位式磁带式插卡式

开路闭路

功率放大器(POWER AMPLIFIER)

LINEAR POWERAMPLIFIER(40~60%),SWITCHINGPOWER AMPLIFIER(96%)

振动器(SHAKER)

机械式气动式液动式电磁式

换能器(TRANSDUCER),振动夹具(FIXTURE)

振动机有哪些重要的性能

振动推力值(peak/rms),频率影响范围(frequencyrange),频率精确度及解析度,音圈质量(armaturemass),音圈谐振频率及共振频率(resonance),最大位移量(displacement),最大速度值(velocity),最大加速度(acceleration),最大荷重能力(loading),漏磁性(magnetic leakage),耐久性(durable),保护系统(H/S protection system),防震结构设计(antiresonance)

振动控制方式

特性种类

类比式(anloge),数位式(digital),磁带式(tape),插卡式(ROM/RAM card)

控制方式

1.开环(open loop control),闭环(closeloop control)

选择振动控制器应注意的事项

频率控制范围,频率解析度及精确度,控制点数量机控制方式,动态压缩率,扫描速率及扫描方式种类,安全裕度设定值,软、硬件保护设计的完整性,控制数值的准确性,软、硬件的扩充性(SINE/RANDOM/SHOCK/FFT),多阶段的程式设定能力,防错、防呆设计,操作的人性化设计

功率选择放大器应注意的事项

响应频宽,功率因素效率,瞬间功率值与连续功率值,杂讯保护系统,过温度、过电流、过电压保护,串、并联输出的扩充性

如何针对自己的需求选择合适的振动测试系统

对自己产品的了解,对未来需求的判定(扩充性),对任务的认知 1.振动设备方面 2.控制系统方面 3.讯号分析、存储及处理

性能及价格,售后服务

机械式振动机的优缺点比较

优点:

价格便宜,操作方便,维修方便,静荷重大

缺点:

频率响应范围小,作动频率低,基本上只生产单频,振动波形为正弦波模式为主,执行时一般噪音值较高,通常以定位移输出(变加速度),频率变化速率较低,控制精确性较低

电磁振动机的优缺点比较

优点:

频率响应宽:DC~20kHz, 控制精度高,可模拟各种波形:SINE,RANDOM,ROR,SORSHOCK,控制容易,适合不同的测试需求:开发、工程、品管、应力筛选,扩充性大,保养容易

缺点:

大型机组设备费用成本较高,需要较大电源供应

液压式振动机的优缺点比较

优点:

推力大,可产生较大位移量,方便进行多轴向连接测试

缺点:

造价及维修保养成本高,高频响应无法达成,大型机组不易安装组立

气动式振动机的优缺点比较

优点:

操作容易,专用机型适用固定式的筛选工作,可产生多轴向的振动频谱,安装及维修容易

缺点:

无法任意变更已设定之振动频谱,需要清洁的压缩空气,空气消耗量大,不易压缩控制振动波形,对待侧物的重量较为敏感,无法产生较大位移量

标签: psd302电容器

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