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| 标准编号 | GB/T 2423.10-2019 (GB/T2423.10-2019) | | 中文名称 | 环境试验 第2部分：试验方法 试验Fc: 振动(正弦) | | 英文名称 | Environmental testing - Part 2: Test methods - Test Fc: Vibration (sinusoidal) | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K04 | | 国际标准分类 | 19.040 | | 字数估计 | 31,372 | | 发布日期 | 2019-06-04 | | 实施日期 | 2020-01-01 | | 起草单位 | 工业和信息化部电子第五研究所、上海市质量监督检验技术研究院、北京航空航天大学、上海工业自动化仪表研究所 | | 归口单位 | 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(SAC/TC 8) | | 提出机构 | 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(SAC/TC 8) | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 2423.10-2019
(Environmental testing - Part 2: Test methods Test Fc: Vibration (sinusoidal))
ICS 19.040
K04
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 2423.10-2008
环境试验 第2部分:试验方法
试验Fc:振动(正弦)
2019-06-04发布
2020-01-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
目次
前言 Ⅰ
引言 Ⅱ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 试验要求 4
4.1 特性要求 4
4.2 控制策略 5
4.3 安装 6
5 严酷等级 6
5.1 频率范围 7
5.2 振动幅值 7
5.3 耐久试验的持续时间 9
6 预处理 9
7 初始检查 9
8 试验 9
8.1 概述 9
8.2 振动响应检查 10
8.3 耐久试验 10
9 中间检测 11
10 恢复 11
11 最后检测 11
12 有关规范应给出的规定 11
13 试验报告应给出的信息 12
附录A(资料性附录) 试验FC导则 13
附录B(资料性附录) 主要用于元件应用的严酷等级示例 23
附录C(资料性附录) 主要用于设备应用的严酷等级示例 24
附录NA GB/T 4798(所有部分)和IEC 60721-3(所有部分)的一致性对应程度 26
参考文献 27
前言
GB/T 2423《环境试验 第2部分》按试验方法分为若干部分。
本部分为GB/T 2423的第10部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分代替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)》。与其相比,主要技术变化如下:
---增加了包装样品试验内容;
---对严酷等级参数的选取做了更详细的规定(见第5章,2008年版的第5章);
---增加了对控制策略的规范和描述(见4.2);
---增加了试验报告的要求(见第13章)。
本部分使用翻译法等同采用IEC 60068-2-6:2007《环境试验 第2-6部分:试验方法 试验Fc:振
动(正弦)》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
---GB/T 2298-2010 机械振动、冲击与状态监测 词汇(ISO 2041:2009,IDT);
---GB/T 2421.1-2008 电工电子产品环境试验 概述和指南(IEC 60068-1:1988,IDT);
---GB/T 2423.43-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 振动、冲击和类似动
力学试验样品的安装(IEC 60068-2-47:2005,IDT);
---GB/T 4798(所有部分) 电工电子产品应用环境条件[IEC 60721-3(所有部分)],两项标准各
部分之间的一致性程度见附录NA。
为了便于使用,本部分做了下列编辑性修改:
---修改了标准名称。
本部分由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(SAC/TC8)提出并归口。
本部分起草单位:工业和信息化部电子第五研究所、上海市质量监督检验技术研究院、北京航空航
天大学、上海工业自动化仪表研究所。
本部分主要起草人:常少莉、卢兆明、李传日、纪春阳、蒋灿、徐忠根、史晓雯。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 2423.10-1981、GB/T 2423.10-1995、GB/T 2423.10-2008;
---GB/T 2423.7-1981。
引 言
GB/T 2423的本部分给出的振动(正弦)试验方法,适用于在运输或使用期间可能在船舶、航空飞
行器、陆用车辆、旋翼飞行器、空间应用,以及因机械或地震现象导致旋转、脉动或摆动力产生共振的元
件、设备和其他产品(简称样品)。
本试验让受试样品在一定的时间周期内,进行给定频率范围或离散频率的正弦振动。用规定的振
动响应检查确定样品的危险频率。
有关规范给出样品在振动试验时是否工作,或在振动试验后是否能继续工作。
需强调指出的是,供需双方需充分认识到:振动试验总是需要一定的工程判断。然而,正弦振动试
验是一个确定性的、相对简单的过程,因而适用于诊断和使用寿命试验。
本部分的正文首先描述了用模拟或数字技术在规定点控制试验的方法,并给出了详细的试验程序,
同时对振动的要求、严酷度等级(频率范围、振幅和持续时间)的选择都作出了规定。有关规范的编写者
选择适用于该样品及其使用要求的试验程序和严酷度等级。
为了便于理解本部分,第3章给出了术语的定义。
附录A给出了本试验的导则,而附录B和附录C提供了对元件和设备严酷度的选择。
环境试验 第2部分:试验方法
试验Fc:振动(正弦)
1 范围
GB/T 2423的本部分给出了一个标准的试验方法过程,用以确定元件、设备和其他产品(下文称样
品)经受规定严酷度正弦振动的能力。如果试验要求采用非包装形式,表明受试样品是不带包装的。然
而,如果试验要求样品带包装,就用带包装的产品,并将产品及其包装视为一个受试样品。
本试验的目的是确定样品的机械薄弱环节和/或特性降低情况。用这些资料,结合有关规范用以判
定样品是否可以接收。在某些情况下,本试验方法可用于论证样品的机械结构完好性和/或研究它们的
动态特性。也可根据经受本试验不同严酷等级的能力来划分元器件等级。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 27025-2008 检测和校准实验室能力的通用要求(ISO/IEC 17025:2005,IDT)
guidance)
IEC 60068-2-47 环境试验规程 第2部分 试验方法 振动、冲击和类似动力学试验中样品的安
similardynamictests)
theirseverities)
ISO 2041振动和冲击 词汇(Vibrationandshock-Vacabulary)
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
注1:专用名词通常按ISO 2041和IEC 60068-1,但扫频循环(3.4)和信号偏差(3.5)是由本部分特殊定义的。
定义索引:
实际运动 actualmotion 3.7
基本运动 basicmotion 3.6
检查点 checkpoint 3.2.1
危险频率 criticalfrequencies 3.9
阻尼 damping 3.8
固定点 fixingpoint 3.1
gn 3.12
测量点 measuringpoint 3.2
多点控制 multipointcontrol 3.3.2
基准点 referencepoint 3.2.2
信号偏差 signaltolerance 3.5
单点控制 singlepointcontrol 3.3.1
扫频循环 sweepcycle 3.4
注2:以下专用名词的描述与ISO 2041或IEC 60068-1的定义不同,或未被定义在内。
3.1
固定点 fixingpoint
样品与夹具或振动台面的连接点,通常是使用中固定样品的点。
注1:如果是实际安装结构的一部分作夹具使用,则取安装结构和振动台面接触的部分作固定点,而不取样品和振
动台面接触的部分作固定点。
注2:当样品是带包装的产品时,样品与振动台接触表面可视为固定点。
3.2
测量点 measuringpoint
试验中采集数据的某些特定点。
注1:一般有两种形式,下面给出其定义。
注2:为了评价样品的性能,可以在样品的许多点上进行测量。但在本部分中,这种情况不作为测量点看待,对这方
面更详细的叙述参见附录A中A.2.1。
3.2.1
检查点 checkpoint
位于夹具、振动台或样品上,尽量靠近固定点,且在任何情况下都要与固定点严格刚性连接。
注1:试验的要求是通过若干检查点来保证的。
注2:如果存在4个或4个以下的固定点,则每个都用作检查点。对于带包装的产品,包装表面与振动台相接触的
固定点,如果在测试的频率范围内振动台或夹具没有发生共振,可以用一个检查点。如果发生共振,就需要采
用多点控制,见注3。如果存在4个以上的固定点,则有关规范规定4个具有代表性的固定点作检查点用。
注3:在特殊情况下,例如对大型或复杂的样品,如果要求检查点不紧靠固定点,则在有关规范中规定。
注4:当大量的小样品安装在一个夹具中时,或当一个小样品具有许多固定点时,为了导出控制信号,可选用单个检
查点(即基准点),但该点选自样品和夹具的固定点而不选自夹具和振动台的固定点。这仅当夹具装上样品等
负载后的最低共振频率充分高过试验频率的上限时才是可行的。
3.2.2
基准点 referencepoint
从检查点中选出的点,其信号用于试验控制,以满足本部分的要求。
3.2.3
为满足本部分的要求,从多个用人工或自动的方法合成的基准点中选出的点。
3.3
控制点 controlpoint
3.3.1
单点控制 singlepointcontrol
采用来自基准点上传感器的信号,使该信号保持在规定的振动量级上实现控制的方法(见4.1.4.1)。
3.3.2
多点控制 multipointcontrol
采用来自各检查点上传感器信号进行控制的方法。
注:信号是采用连续的算术平均或采用比较技术来处理,根据按有关规范来决定(见4.1.4.1)。
3.4
扫频循环 sweepcycle
在每个方向按规定的频率范围往返。例如,10Hz到150Hz到10Hz。
注:数字正弦控制系统生产厂商提供的手册经常以f1 到f2 表示扫频循环,而不是f1 到f2 到f1。
3.5
信号偏差 signaltolerance
T=
NF
F -1
÷×100%
式中:
NF ---未经滤波的信号r.m.s值;
F ---经滤波的信号r.m.s值。
注:该参数用于控制试验的信号,如加速度、速度、位移(参见A.2.2)。
3.6
基本运动 basicmotion
在基准点驱动频率上的振动运动(见4.1.1)。
3.7
实际运动 actualmotion
由基准点传感器返回的宽带信号所描述的运动。
3.8
阻尼 damping
描述能量在系统结构中的耗散。
注:实际上阻尼取决于许多参数,诸如结构系统、振动模态、应变、作用力、速度、材料、连接滑移等。
3.9
危险频率 criticalfrequencies
下列情况下的频率:
---由振动引起的,样品呈现出不正常和/或性能变坏;
---机械共振和/或其他作用的响应,如颤动。
3.10
由振动响应调查得到的实际共振频率的中心频率。
3.11
覆盖危险频率的0.8倍至1.2倍频率扫描范围。
3.12
gn
由地球引力产生的标准加速度,它是随海拔高度和地理纬度而变化的。
注:本部分为了便于使用,将gn 值圆整到整数值10m/s2。
4 试验要求
4.1 特性要求
由功率放大器、激振器、试验夹具、样品和控制系统组成完整的振动系统要求的特性。
4.1.1 基本运动
基本运动应为时间的正弦函数,样品的各固定点应基本上同相位并沿平行直线运动,并符合4.1.2
和4.1.3限定的要求。
4.1.2 寄生运动
4.1.2.1 横向运动
垂直于规定振动轴线的检查点上的最大振幅。当频率低于或等于500Hz时,不大于规定振幅的
50%;超过500Hz时,不大于规定振幅的100%。横向运动的测量仅需在规定的频率范围内进行。在
特殊情况下,例如对小样品,有关规范可以规定允许横向运动的振幅不大于25%。
在某些情况下,对于大尺寸、高质心的样品或在某些频率上要达到上面的要求是困难的。在这种情
况下,有关规范应指出适用下列哪项:
a) 在报告中指出并记录超过上面要求的任何横向运动;
b) 已知横向运动无害于样品,不监控。
4.1.2.2 旋转运动
在装载大尺寸或高质心样品的情况下,应重视振动台产生寄生的旋转运动。因此,有关规范应规定
一个允许的量值。实测量值应记录在试验报告中(参见A.2.4)。
4.1.3 信号容差
除非有关规范另有规定,应对加速度信号偏差进行测量。测量应与基准点进行比较,其频率覆盖范
围上限可至5000Hz或5倍的驱动频率二者之中的较小者。如果有关规范另有规定,此最高分析频率
可能延伸到或超过扫频试验频率上限。除非有关规范另有规定,信号偏差应不超过5%(见3.5)。
如有关规范规定,可使用跟踪滤波器将处于基本驱动频率的控制信号的加速度幅值恢复到规定值
(参见A.4.4)。
对大的或复杂的样品,在频率范围的某一部分信号不能满足规定的容差,且使用跟踪滤波器不可行
时,加速度幅值不需要恢复。但信号偏差应记录在报告中(参见A.2.2)。
注:如果未使用跟踪滤波器且信号偏差超过5%,选择数字控制或模拟控制系统将会使可再现性受到较大影响(参
见A.4.5)。
无论使用跟踪滤波器与否,有关规范可要求将信号偏差及受影响的频率范围记录在试验报告中(参
见 A.2.2)。
4.1.4 振幅容差
在所要求轴线上的检查点和基准点上的基本运动幅值应等于规定值,并应在下列容差范围内。这
些容差包括仪器误差。有关规范可要求在试验报告中给出测量不确定度评估及其置信度。
对较低频率或者大尺寸样品或高质心的样品达到要求的容差也许是困难的。在这种情况下需要较
宽的容差或采用可替代的方法,这应在有关规范中规定,并记录在试验报告中。
4.1.4.1 基准点
基准点的控制信号偏差:±15%(参见A.2.3)。
4.1.4.2 检查点
在每个检查点上的控制信号偏差:
低于或等于500Hz:±25%;
高于500Hz:±50%;
(参见A.2.3)。
4.1.5 频率容差
提供下列频率容差。
4.1.5.1 扫频耐久
低于或等于0.25Hz: ±0.05Hz;
0.25Hz~5Hz: ±20%;
5Hz~50Hz: ±1Hz;
高于50Hz: ±2%。
4.1.5.2 定频耐久
a) 固定频率: ±2%。
b) 近固定频率:
低于或等于0.25Hz: ±0.05Hz;
0.25Hz~5Hz: ±20%;
5Hz~50Hz: ±1Hz;
高于50Hz: ±2%。
4.1.5.3 危险频率的测量
在比较耐久性试验前后的危险频率时(见8.2),即在振动响应检查期间,采用下列容差:
低于或等于0.5Hz: ±0.05Hz;
0.5Hz~5Hz: ±10%;
5Hz~100Hz: ±0.5Hz;
高于100Hz: ±0.5%。
4.1.6 扫频
扫频应是连续的,且频率应随时间按指数规律变化(参见A.4.3)。扫频的速率应为每分钟一个倍
频程,容差为±10%。这可能因为振动响应检查而有所不同(见8.2)。
注:数字控制系统扫频的“连续性”不是绝对准确的,但这种差别并无很大的实际意义。
4.2 控制策略
4.2.1 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,有关规范应规定选择检查点
信号的平均值或者一个被选定点的信号值(例如:可以是最大振幅点)作为控制值达到规定量级,可参考
A.2.3。
如果不能实现单点控制,按照有关标准,应采用检测点信号值的多点平均或者极值控制。在上述任
一例的多点控制情况下,参考点是一个虚拟的参考点。所用的方法应在试验报告中记录。
采用多点控制不能保证每个检查点都达到要求的容差,但与单点控制相比较,此方法通常在虚拟基
准点上能减少检查点与规定值的偏差。
可以采用以下策略。
4.2.1.1 平均策略
在此方法中,根据每个检查点的信号值计算控制幅值,由检查点信号幅值经算术平均后得出合成控
制幅值,然后,此幅值与规定幅值进行比较。
4.2.1.2 加权平均策略
控制幅值ac由检查点a1 至an 的信号幅值按各自权重w1 至wn 平均后形成:
ac=(w1×a1+w2×a2++wn×an)/(w1+w2++wn)
此控制策略可以实现不同检查点信号对控制信号具有不同的影响作用。
4.2.1.3 极值策略
在此方法中,由每个检查点测量的幅值中的最大(MAX)或最小(MIN)幅值构成合成控制幅值。这
种策略将产生一个控制振幅,这个振幅以每个检测点的振幅信号最大值包络或者每个检测点的振幅信
号最小值包络的形式呈现。
4.2.2 多参量控制
有关规范若有规定,可以对于不同检查点、测量点或不同类型的控制变量(如力限振动试验)定义多
参考控制策略。
当要求采用多参考控制时,控制策略应规定如下:
限制:所有的控制信号应小于相应的参考值。
切换:所有控制信号应高于相应的参考值。
4.3 安装
除非有关规范另有规定,样品应按IEC 60068-2-47的要求安装于试验设备上。对通常安装在减振
器上的样品还可参见8.3.2的注及A.3.1、A.3.2和A.5。
5 严酷等级
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)。
有关规范应规定每一参数值,可以是:
a) 从5.1~5.3中选取的数值;
b) 从附录A或附录C中示例选择;
c) 从已知环境条件中获取;
d) 从已知的其他相关数据,例如,IEC 60721-3中得出。
在实际环境条件已知的情况下,为使试验有一定的灵活性,可规定加速度幅频特性曲线的形状,在
这种情况下,有关规范应以频率函数描述曲线的形状。应尽可能在本部分给出的数值中选定不同的量
级和相应的频率范围,即交越点。
附录B给出了元件的严酷等级示例,附录C给出了设备的严酷等级示例(参见A.4.1和A.4.2)。
5.1 频率范围
如果采用选项a)的频率范围,可以从5.1.1选取频率范围的下限;从5.1.2选取频率范围的上限。
5.1.1 下限频率f1(Hz)
0.1,1,5,10,55,100。
5.1.2 上限频率f2(Hz)
10,20,35,55,100,150,200,300,500,1000,2000,5000。
表B.1、表C.1和表C.2给出了特殊用途的频率范围示例。
5.2 振动幅值
......
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