基于振動響應(yīng)特性和波谷控制的振動輸入譜參數(shù)確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于振動響應(yīng)特性和波谷控制的振動輸入譜參數(shù)確定方法。屬于電子 產(chǎn)品振動篩選試驗技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)是通過向電子產(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，將 其內(nèi)部缺陷早期發(fā)現(xiàn)的一種技術(shù)。一般認(rèn)為如果振動量級超過〇.(Mg2VHZ的+3dB，則受試品 會產(chǎn)生疲勞損傷，造成可靠性隱患甚至出現(xiàn)不應(yīng)有的故障。因此振動輸入譜在振動篩選試 驗過程中必須科學(xué)控制。
[0003] 目前用于整機電子產(chǎn)品的隨機振動篩選條件主要是來自GJB1032-90的依據(jù)前人 工程經(jīng)驗總結(jié)出來的6.06g振動譜線，在實際操作過程中往往是在產(chǎn)品的外部安裝機械接 口處輸入，也有輸入在產(chǎn)品內(nèi)部去除減振器之后的關(guān)鍵部位上，但仍然因為整機各部件的 多階振動優(yōu)勢響應(yīng)頻率引起一些部件的振動譜密度超過甚至遠(yuǎn)大于〇. (Mg2VHz的+3dB容 差。對于體積較小、構(gòu)成簡單的單表、單板產(chǎn)品可以直接使用該條件進行環(huán)境應(yīng)力篩選，但 對于尺寸較大，由多組件構(gòu)成的單機級產(chǎn)品，直接將該激勵條件輸入到產(chǎn)品安裝部位會引 起產(chǎn)品各部件的較大振動差異，在產(chǎn)品某些部位的響應(yīng)總均方根值甚至?xí)^13grms，會 對儀表產(chǎn)生疲勞作用，損耗產(chǎn)品的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于振動響應(yīng)特性和波谷 控制的振動輸入譜參數(shù)確定方法，避免了產(chǎn)品優(yōu)勢頻率響應(yīng)對產(chǎn)品造成不期望出現(xiàn)的過篩 選結(jié)果。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于振動響應(yīng)特性和波谷控制的振動輸入譜參數(shù)確定方 法，步驟如下：
[0006] 1)依據(jù)產(chǎn)品特性確定產(chǎn)品在振動中需要關(guān)注的關(guān)鍵部位；
[0007] 2)測量獲取關(guān)鍵部位的振動響應(yīng)曲線的所有特征頻率段，即所有波峰頻率段和所 有波谷頻率段，及各特征頻率段下的響應(yīng)功率譜密度W;
[0008] 3)確定所使用的輸入譜中在各特征頻率段的功率譜密度Wo，計算得到各特征頻率 段的功率譜密度放大倍數(shù)Q;
[0010] 4)獲取目標(biāo)響應(yīng)譜線中在各特征頻率段的譜密度Wa，計算得到設(shè)計輸入譜中在各 特征頻率段的譜密度Wb;
[0012] 5)將步驟2)所獲得的各特征頻率段由小至大進行排序，計算得到相鄰頻率段的譜 密度增益或衰減斜率A，即為輸入譜參數(shù)；
[0014] 式中：
[0015] '為某一波峰頻率段的終點頻率；
[0016] f2為某一波谷頻率段f2的起點頻率；
[0017] Wbl為某一波峰頻率段負(fù)的功率譜密度；
[0018] Wb2為某一波谷頻率段5的功率譜密度。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:此種設(shè)計方法設(shè)計出的振動輸入譜針對了各 個產(chǎn)品的自身特點，能夠有效避免對產(chǎn)品的過應(yīng)力篩選，避免篩選試驗過早損耗產(chǎn)品振動 累計壽命，減小產(chǎn)品可靠性隱患。
【附圖說明】
[0020] 圖1某型號慣組產(chǎn)品波谷控制的隨機振動篩選試驗條件譜形圖。
[0021 ]圖2為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 如圖2所示，下面對本發(fā)明的實現(xiàn)過程作詳細(xì)說明：
[0023] 1)依據(jù)產(chǎn)品特性確定產(chǎn)品在振動中需關(guān)注的若干關(guān)鍵部位；
[0024] 根據(jù)不同產(chǎn)品的不同特性，確定振動中需關(guān)注的部位，此處主要是關(guān)注容易在振 動中損壞的部位和需要在振動中檢驗質(zhì)量的部位。
[0025] 以慣組產(chǎn)品為例，慣性儀表和信號處理與接口電路是產(chǎn)品的關(guān)鍵件，需要特別關(guān) 注其質(zhì)量是否可靠。
[0026] 2)通過試驗測量或者仿真的手段獲取關(guān)鍵部位的振動響應(yīng)曲線的波峰頻率段、波 谷頻率段，統(tǒng)稱為特征頻率段，及各特征頻率段下的響應(yīng)功率譜密度W;
[0027]以某型號慣組為例，通過振動試驗測試得到慣性儀表本體特征頻率段1為80Hz-85Hz，響應(yīng)功率譜密度W為0 . lg2//Hz，特征頻率段3為180Hz-450Hz，響應(yīng)功率譜密度W為 0.02g2//Hz。信號處理與接口電路特征頻率段2為120Hz-122Hz，響應(yīng)功率譜密度W為 0.67g 2//Hz 〇
[0028] 3)確定試驗或仿真所使用的輸入譜中在各特征頻率段的功率譜密度Wo,使用公式 (1)計算得到各特征頻率段的功率譜密度放大倍數(shù)Q;
[0030]式中：
[0031] Q一一功率譜密度放大倍數(shù)；
[0032] W-一產(chǎn)品響應(yīng)功率譜密度；
[0033] Wo - 一輸入功率譜密度；
[0034]繼續(xù)以步驟2)產(chǎn)品為例，輸入功率譜密度Wo為0.04g2//Hz，根據(jù)公式（1)計算得到 本體特征頻率段1放大倍數(shù)Q為2.5倍，特征頻率段3放大倍數(shù)Q為0.5倍，特征頻率段2放大倍 數(shù)Q為16倍。
[0035] 4)獲取目標(biāo)響應(yīng)譜線中各特征頻率段的譜密度1，使用公式(2)計算得到設(shè)計輸 入譜在各特征頻率段的譜密度Wb;
[0037] Q一一功率譜密度放大倍數(shù)；
[0038] Wa-一目標(biāo)響應(yīng)譜響應(yīng)功率譜密度；
[0039] Wb一一設(shè)計輸入功率譜密度；
[0040]繼續(xù)以步驟2產(chǎn)品為例，將數(shù)據(jù)帶入公式(2)得到設(shè)計輸入譜在各特征頻率段的譜 密度Wb，特征頻率段1為0.016g2//Hz，特征頻率段3為0.08g2"Hz，特征頻率段2為0.0024g 2" Hz0
[0041] 5)將步驟2)所獲得的各特征頻率段由小至大進行排序，將上述3個頻率段排序為 80Hz-85Hz，120Hz-l 22Hz，180Hz-450Hz，如圖 1 所示。
[0042] 使用公式(3)計算得到相鄰頻率段(例如心-心'和^-^彡的譜密度增益丨或衰減） 斜率A;
[0044] 式中：
[0045] fi'--頻率段fi-fi'的終點頻率；
[0046] f2--頻率段f2-f2'的起點頻率；
[0047] Wbl――頻率段M1 '的功率譜密度。
[0048] Wb2 - -頻率段f 2-f 2 '的功率譜密度。
[0049] 因此85Hz-120Hz之間存在一個衰減過程，計算得到斜率A為-16.5dB/oct，122Hz-180Hz之間存在一個增益過程，計算得到斜率A為27.14dB/oct。
[0050] 其余頻率段均按上述方法計算，直到得到全頻率段的完整譜線圖，如圖1和表1。實 際產(chǎn)品中涉及頻率段較多，在此不一一贅述。
[0051 ]表1進行波谷控制的隨機振動輸入條件
【主權(quán)項】
1.基于振動響應(yīng)特性和波谷控制的振動輸入譜參數(shù)確定方法，其特征在于步驟如下： 1) 依據(jù)產(chǎn)品特性確定產(chǎn)品在振動中需要關(guān)注的關(guān)鍵部位； 2) 測量獲取關(guān)鍵部位的振動響應(yīng)曲線的所有特征頻率段，即所有波峰頻率段和所有波 谷頻率段，及各特征頻率段下的響應(yīng)功率譜密度W; 3) 確定所使用的輸入譜中在各特征頻率段的功率譜密度Wo,計算得到各特征頻率段的 功率譜密度放大倍數(shù)Q;4) 獲取目標(biāo)響應(yīng)譜線中在各特征頻率段的譜密度Wa，計算得到設(shè)計輸入譜中在各特征 頻率段的譜密度Wb;5) 將步驟2)所獲得的各特征頻率段由小至大進行排序，計算得到相鄰頻率段的譜密度 增益或衰減斜率A，即為輸入譜參數(shù)；式中： f 1 '為某一波峰頻率段f 1的終點頻率； f 2為某一波谷頻率段f 2的起點頻率； Wbi為某一波峰頻率段fi的功率譜密度； Wb2為某一波谷頻率段f 2的功率譜密度。
【專利摘要】本發(fā)明基于振動響應(yīng)特性和波谷控制的振動輸入譜參數(shù)確定方法，步驟如下：1)依據(jù)產(chǎn)品特性確定產(chǎn)品在振動中需要關(guān)注的關(guān)鍵部位；2)測量獲取關(guān)鍵部位的振動響應(yīng)曲線的所有特征頻率段；3)確定所使用的輸入譜中在各特征頻率段的功率譜密度，計算得到各特征頻率段的功率譜密度放大倍數(shù)；4)獲取目標(biāo)響應(yīng)譜線中在各特征頻率段的譜密度，計算得到設(shè)計輸入譜中在各特征頻率段的譜密度；5)將所獲得的各特征頻率段由小至大進行排序，計算得到相鄰頻率段的譜密度增益或衰減斜率，即為輸入譜參數(shù)；本發(fā)明該方法可有效避免因產(chǎn)品優(yōu)勢頻率響應(yīng)對產(chǎn)品造成不期望出現(xiàn)的過篩選結(jié)果，避免因過篩選試驗造成的可靠性隱患。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105550401
【申請?zhí)枴緾N201510886289
【發(fā)明人】金貝, 王寧, 寧曉戈
【申請人】北京航天時代光電科技有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月4日