基于振動響應特性和波谷控制的振動輸入譜參數確定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及基于振動響應特性和波谷控制的振動輸入譜參數確定方法。屬于電子 產品振動篩選試驗技術領域。
【背景技術】
[0002]電子產品環境應力篩選技術是通過向電子產品施加合理的環境應力和電應力，將 其內部缺陷早期發現的一種技術。一般認為如果振動量級超過〇.(Mg2VHZ的+3dB，則受試品 會產生疲勞損傷，造成可靠性隱患甚至出現不應有的故障。因此振動輸入譜在振動篩選試 驗過程中必須科學控制。
[0003] 目前用于整機電子產品的隨機振動篩選條件主要是來自GJB1032-90的依據前人 工程經驗總結出來的6.06g振動譜線，在實際操作過程中往往是在產品的外部安裝機械接 口處輸入，也有輸入在產品內部去除減振器之后的關鍵部位上，但仍然因為整機各部件的 多階振動優勢響應頻率引起一些部件的振動譜密度超過甚至遠大于〇. (Mg2VHz的+3dB容 差。對于體積較小、構成簡單的單表、單板產品可以直接使用該條件進行環境應力篩選，但 對于尺寸較大，由多組件構成的單機級產品，直接將該激勵條件輸入到產品安裝部位會引 起產品各部件的較大振動差異，在產品某些部位的響應總均方根值甚至會超過13grms，會 對儀表產生疲勞作用，損耗產品的使用壽命。
【發明內容】
[0004] 本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供基于振動響應特性和波谷 控制的振動輸入譜參數確定方法，避免了產品優勢頻率響應對產品造成不期望出現的過篩 選結果。
[0005] 本發明的技術方案是：基于振動響應特性和波谷控制的振動輸入譜參數確定方 法，步驟如下：
[0006] 1)依據產品特性確定產品在振動中需要關注的關鍵部位；
[0007] 2)測量獲取關鍵部位的振動響應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Q;
[0010] 4)獲取目標響應譜線中在各特征頻率段的譜密度Wa，計算得到設計輸入譜中在各 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；
[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] 本發明與現有技術相比的優點在于:此種設計方法設計出的振動輸入譜針對了各 個產品的自身特點，能夠有效避免對產品的過應力篩選，避免篩選試驗過早損耗產品振動 累計壽命，減小產品可靠性隱患。
【附圖說明】
[0020] 圖1某型號慣組產品波谷控制的隨機振動篩選試驗條件譜形圖。
[0021 ]圖2為本發明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 如圖2所示，下面對本發明的實現過程作詳細說明：
[0023] 1)依據產品特性確定產品在振動中需關注的若干關鍵部位；
[0024] 根據不同產品的不同特性，確定振動中需關注的部位，此處主要是關注容易在振 動中損壞的部位和需要在振動中檢驗質量的部位。
[0025] 以慣組產品為例，慣性儀表和信號處理與接口電路是產品的關鍵件，需要特別關 注其質量是否可靠。
[0026] 2)通過試驗測量或者仿真的手段獲取關鍵部位的振動響應曲線的波峰頻率段、波 谷頻率段，統稱為特征頻率段，及各特征頻率段下的響應功率譜密度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，響應功率譜密度W為0 . lg2//Hz，特征頻率段3為180Hz-450Hz，響應功率譜密度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Q;
[0030]式中：
[0031] Q一一功率譜密度放大倍數；
[0032] W-一產品響應功率譜密度；
[0033] Wo - 一輸入功率譜密度；
[0034]繼續以步驟2)產品為例，輸入功率譜密度Wo為0.04g2//Hz，根據公式（1)計算得到 本體特征頻率段1放大倍數Q為2.5倍，特征頻率段3放大倍數Q為0.5倍，特征頻率段2放大倍 數Q為16倍。
[0035] 4)獲取目標響應譜線中各特征頻率段的譜密度1，使用公式(2)計算得到設計輸 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；
[0038] Wa-一目標響應譜響應功率譜密度；
[0039] Wb一一設計輸入功率譜密度；
[0040]繼續以步驟2產品為例，將數據帶入公式(2)得到設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
【主權項】
1.基于振動響應特性和波谷控制的振動輸入譜參數確定方法，其特征在于步驟如下： 1) 依據產品特性確定產品在振動中需要關注的關鍵部位； 2) 測量獲取關鍵部位的振動響應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Q;4) 獲取目標響應譜線中在各特征頻率段的譜密度Wa，計算得到設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；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】本發明基于振動響應特性和波谷控制的振動輸入譜參數確定方法，步驟如下：1)依據產品特性確定產品在振動中需要關注的關鍵部位；2)測量獲取關鍵部位的振動響應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；4)獲取目標響應譜線中在各特征頻率段的譜密度，計算得到設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；本發明該方法可有效避免因產品優勢頻率響應對產品造成不期望出現的過篩選結果，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
【申請號】CN201510886289
【發明人】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