振動(dòng)試驗到底有什么用？

　　為何要進(jìn)行振動(dòng)測試？

　　1、設計、開(kāi)發(fā)階段

　　1、分析試品在不同振動(dòng)狀態(tài)下的震動(dòng)模態(tài)

　　2、測試產(chǎn)品的極限強度及訂定相關(guān)的特性規格

　　3、失效分析與改善

　　2、生產(chǎn)階段

　　全面進(jìn)行ESS測試，大量篩選出潛在的瑕疵。

　　(依據產(chǎn)品的特性及振動(dòng)規模，投入ESS測試有效的篩選出潛在的不良件，并對于電子或機構類(lèi)與加工時(shí)殘留之熱應力及內應力可有效消除其內殘留應力之效果，并可有效的消除多層電路板間的離散電容效應，將對產(chǎn)品品質(zhì)提供相當大的幫助。)

　　3、品質(zhì)管理(QC)

　　有效確保與管理產(chǎn)品的品質(zhì)水準。

　　4、品質(zhì)保證(QA)

　　認證生產(chǎn)之產(chǎn)品其使用功能、規格與可靠度與標示相同。

　　5、其它

　　振動(dòng)測試能得到什么結果？

　　1.提供工程開(kāi)發(fā)的依據及參考

　　2.制程控制

　　3.品質(zhì)的改善及提升

　　4.提供與振動(dòng)有關(guān)之相互關(guān)系條件

　　5.對產(chǎn)品品質(zhì)的保證宇承若

　　6.減少維修支出與提升獲利率

　　7.提高整體形象

　　振動(dòng)測試可篩選出的瑕疵

　　固定件松脫

　　電子接點(diǎn)接續不良

　　篩選出潛在的不良零件

　　篩選出有瑕疵的焊點(diǎn)

　　調整件之受振位置、準度失真

　　零組件之破裂、損毀

　　電路斷短路異常

　　電源線(xiàn)或訊號線(xiàn)之不正常磨損或導線(xiàn)斷裂或接點(diǎn)松脫

　　試件產(chǎn)生振動(dòng)噪音

　　功能異常失效

　　如何運用振動(dòng)測試提高產(chǎn)品可靠度

　　設計階段的驗證試驗(定性、定量試驗/疲勞、破壞)

　　生產(chǎn)階段全面進(jìn)行ESS應力篩選

　　品管、品保階段的可靠度抽檢認證

　　接受階段的驗證測試(品質(zhì)、規格特性功能驗證)

　　可靠度與失效

　　1. 可靠度的定義：

　　產(chǎn)品在特定的年限內與環(huán)境條件下，達成預定功能的機率(GENERALPRODUCRT)

　　產(chǎn)品在特定的條件下，在需要作動(dòng)的時(shí)間內達成任務(wù)的機率(ONESHOT PRODUCT)

　　2.失效分析——針對可靠度試驗而言

　　開(kāi)發(fā)設計不良

　　零件選擇不當

　　零件品質(zhì)不良

　　生產(chǎn)能力不良

　　產(chǎn)品發(fā)生不可靠的原因

　　使用環(huán)境無(wú)法正確預估與測量

　　未能充分滿(mǎn)足使用者需求

　　可靠度需求設計水準不匹配

　　品質(zhì)水準變異

　　設計誤差

　　制造誤差

　　調校、檢修誤差

　　認為誤差與疏失

　　失效的種類(lèi)形式

　　>獨立失效（INDEPENDENTFAILURE）

　　產(chǎn)品內部發(fā)生互不影響的失效試件

　　>相依失效（INDEPENDENTFAILURE）

　　回因其它系統的異?；蚴Фl(fā)的連鎖性失效

　　>間歇性失效（INTERMITTENTFAILURE）

　　使用過(guò)程中偶發(fā)的功能異?；蚴?/p>

　　>并聯(lián)失效（MULTIPLE FAILURE）

　　同時(shí)發(fā)生兩件以上的獨立失效事件

　　>成型失效

　　同一零件發(fā)生兩次獲兩次以上的異常失效

　　如何完成振動(dòng)測試報告

　　儀器設備，夾具種類(lèi)及特征，測試規格，執行狀態(tài)及進(jìn)行步驟，夾具與試件固定之方式，加速規的安裝位置，試件在測試的前、中、后功能測試紀錄，失效分析與判斷，測試結果的檢討評估、改善與建議

　　如何執行可靠度計劃

　　定訂產(chǎn)品生命周期：泛指正常功能運作下的使用壽命

　　定訂環(huán)境需求：泛指于生產(chǎn)、存儲、運輸與使用操作下之環(huán)境

　　定訂可靠度的配置：界定產(chǎn)品可靠度之需求條件

　　可靠度的配置：零組件、半成品及成品等于不同階段下的需求水準

　　效益評估：品質(zhì)成本分析、并界定死勇者的需求分布水準，包括(a)可靠度(b)可用性(c)功能需求

　　設計分析(a)功能分析(b)環(huán)境分析(c)公差分析(d)故障分析及不良品效應響應分析

　　定訂試驗程序：

　　(a)不同階段下的振動(dòng)試驗計劃

　　(b)可靠度的鑒定標準

　　(c)環(huán)境需求水準：?jiǎn)我换驈秃檄h(huán)境測試

　　綜合分析：收集經(jīng)過(guò)測試后的資料，并分析執行計劃的

　　(a)合理性(b)經(jīng)濟性(c)其他效益影響評估

　　追蹤與管制：建立產(chǎn)品的資料回饋系統，發(fā)現新問(wèn)題與潛在問(wèn)題

　　執行可靠度計劃成功的秘訣

　　以提高產(chǎn)品可靠度為開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的最高指標

　　選擇高可靠度的零配件及成熟的相關(guān)技術(shù)

　　對每一個(gè)新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行必要的破壞性測試及分析

　　進(jìn)行階段性的設計評估及改善計劃

　　對產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境影響分析與評估

　　實(shí)施階段性的可靠度試驗

　　追蹤與管制

　　測試變數

　　振動(dòng)測試設備

　　1.控制器

　　2.放大器

　　3.振動(dòng)及推力大小及最大形成量

　　4.振動(dòng)音圈頻率影響范圍及響應頻譜

　　選擇振動(dòng)測試的軸向

　　振動(dòng)頻譜與功率強度

　　執行時(shí)間的長(cháng)久

　　進(jìn)行掃描的方式與速率

　　夾具種類(lèi)與特性

　　試件本身

　　安裝技能

　　加速規(感知器)的種類(lèi)、質(zhì)量及數量

　　加速規的安裝位置及固定方式

　　試件狀態(tài)(關(guān)機/關(guān)機測試、復合測試)

　　其它

　　振動(dòng)量及表 示法

　　振動(dòng)強度常用速度、加速度、振幅大小表示，也使用力量大小的變化來(lái)描述

　　加速度(a)、速度(v)、振幅(d)、力(N)通常用線(xiàn)性單位來(lái)表示

　　振動(dòng)強度量通常有下列不同的描述：

　　A. 峰對峰值(peak to peak)

　　B. 峰值(peak level)

　　C. 平均值(Average level)

　　D.均方根值(Root meansquare, RMS)

　　E. 功率頻譜密度值(Powerspectrum density,PSD)

　　F. 加速度頻譜密度值(Accelerationspectrumdensity, ASD)

　　各種不同的單位描述有其特定的使用時(shí)機，與振動(dòng)強度表示法

　　影響振動(dòng)測量的基本因素

　　¨振動(dòng)測量通常使用加速規作為感知起，對于速度或振幅大小則將加速度訊號積分運算而得。當然也可選擇速度規或位移規進(jìn)行測量，無(wú)論選用何種感知器作為測量感知器都必須注意其特性規格，否則將嚴重影響振動(dòng)測試的精確度。

　　¨任何接觸時(shí)感知器的本身既是一個(gè)機械系統，有其自身的共振頻率及共振倍頻等相關(guān)物理特性，通常進(jìn)行振動(dòng)量測量前必須選擇高過(guò)測試頻寬條件以上的感知器。

　　¨必須選擇較高測量值之感知器

　　¨感知器安裝的方式

　　¨周?chē)h(huán)境變化也是影響振動(dòng)測量的重要因素

　　換能器（感知器）的種類(lèi)

　　在測量振動(dòng)信號時(shí)，最長(cháng)被選擇使用將機械能轉換成電能的測量元件，簡(jiǎn)稱(chēng)為換能源器或稱(chēng)為能量轉換器(transducer)。

　　換能器將試件的機械運動(dòng)能轉換成電能，再分析輸出信號之強弱與變化，如頻率、加速度、速度、位移及力等量。

　　在實(shí)際測量環(huán)境中依據實(shí)際需求又可分為：

　　一、接觸式

　　二、非接觸式

　　其中非接觸式的感知器，常用的有

　　一、渦電流式

　　二、電容式

　　三、光電式

　　A. 光彈法

　　B. 雷射光電反射法

　　C. 鐳射多普勒效應測量法

　　非接觸式感知器的使用特征

　　A. 遠距離測量

　　B. 高溫/低溫環(huán)境下測量

　　C. 無(wú)法固定感知器的環(huán)境

　　D.無(wú)質(zhì)量效應的缺點(diǎn)

　　如何選擇加速規

　　>頻率影響范圍，靈敏度，線(xiàn)性度，動(dòng)態(tài)范圍/安全極限值，質(zhì)量效應，軸向及側向靈敏度，溫度效應，信號線(xiàn)長(cháng)度，其它環(huán)境因素影響效應

　　振動(dòng)波形的種類(lèi)

　　>正弦波(SINE WAVE)

　　一、循環(huán)掃描(SWEEP SINE)

　　A. 線(xiàn)性?huà)呙?mdash;—1.Linar2.Hz/sec

　　B. 對數掃描——1.Log2.Octave

　　二、共振搜尋(RESONANCERESEARCH)

　　三、共振駐留(RESONANCE DWELL)

　　四、步進(jìn)式掃描(STEP SINE)

　　五、復頻式共振駐留(MULTIRESONANCE DWELL)

　　>隨機波(RANDOM)，沖擊波(SHOCKWAVE)

　　六、半弦波(HALF SINE1/2SINE)

　　七、鋸齒波(SAWTOOTH WAVE)

　　八、方波(SQUARE WAVE)

　　九、自行定義(SELF DEFINITION)

　　>SINE ON (SOR)，RANDOM ONRANDOM (ROR)，其它——復合波形測試

　　循環(huán)掃描的種類(lèi)與使用時(shí)機(sweep sine)

　　試件以特定的振動(dòng)能量，在預定的頻率范圍及時(shí)間內加以振動(dòng)，并連續變化其頻率。

　　目的：使試件在設定頻率范圍內，由低頻至高頻或高頻至低頻連續的進(jìn)行多次循環(huán)掃描測試，用以鑒定產(chǎn)品是否足以忍受環(huán)境應力，并及早預防與改善。

　　技巧：正弦掃描的振動(dòng)強度、掃描速率及掃描方式，對共振的發(fā)生有重要的影響。正確的掃描速率必須滿(mǎn)到能使試件發(fā)生最大共振的最短時(shí)間作為掃描速率定訂的依據。并希望能在共振頻率范圍內發(fā)生足夠的共振次數，用以鑒定試件容忍振動(dòng)環(huán)境應力的能力。

　　方式：一、線(xiàn)性?huà)呙瓒?、對數掃?/p>

　　隨機振動(dòng)測試（RANDOM VIBRATION）

　　目的：對大多數的振動(dòng)環(huán)境而言，無(wú)論是自然或人為環(huán)境所產(chǎn)生的振動(dòng)環(huán)境大多以隨機波存在之振動(dòng)模式為多。例如自然環(huán)境中的海浪、潮流、風(fēng)、落雨、地震、、、以至日常生活中的環(huán)境如運輸環(huán)境等等所產(chǎn)生的振動(dòng)，皆為隨機振動(dòng)之范疇。固試件、產(chǎn)品所存在的環(huán)境本是涵蓋在隨機振動(dòng)之范圍內，若能對試件進(jìn)行振動(dòng)相關(guān)之研究分析，投以經(jīng)過(guò)研究規劃過(guò)的隨機振動(dòng)測試，則將更接近實(shí)際所面臨之效果。其測試的效率遠超過(guò)正弦掃描，且不易發(fā)生正弦掃描式所產(chǎn)生的過(guò)應力及應力殘留等不良影響。

　　共振搜尋

　　試件以較低的振動(dòng)能，子低頻到高頻以固定的能量強度及連續的頻率、適度的掃描速率進(jìn)行掃描，用以激發(fā)試件的振動(dòng)模式，作為共振駐留測試之重要依據。

　　通常共振搜尋必須將搜尋之頻率范圍適度的加寬，用以更確實(shí)掌握實(shí)際發(fā)生的環(huán)境變異及試件因疲勞或老化情形下，產(chǎn)生安全裕度萎縮的情況而損壞。

　　共振駐留（RESONANCE DWELL）

　　目的：測試的目的在測試試件是否忍受長(cháng)期在共振環(huán)境下的能力

　　步驟：首先針對共振搜尋時(shí)所找出的共振頻率及共振模式加以分析，選擇試件在特定的環(huán)境中可能長(cháng)期出現或較易出現的頻率分布或振動(dòng)環(huán)境中振動(dòng)強度較高的頻率分布,作為共振駐留的測試依據，測試試件是否能忍受長(cháng)期在共振環(huán)境下的能力。

　　注：良好的共振駐留系統，可隨時(shí)追蹤飄移的共振頻率，以達到最佳的共振效果。通常共振駐留常用107次或使用期間可能分布在該一有效共振頻率區間的累計時(shí)間，作為測試的試件參考。

　　倍頻測試（OCATIVE）

　　試件的掃描速率以每一單位時(shí)間增加一倍頻率的掃描方式

　　適用時(shí)機：通常使用在測試環(huán)境較佳或強度較低的測試規范。(如音響，視聽(tīng)器材，通訊產(chǎn)品)

　　步進(jìn)式共振駐留

　　(STEP RESONANCE DWELL)

　　目的：針對執行循環(huán)掃描測試過(guò)程中，對不發(fā)生共振的無(wú)效測試頻域，所好用大量的測試時(shí)間及設備，所設計規劃的一種快速有效的測試方式。

　　使用時(shí)機：省產(chǎn)線(xiàn)測試，品管抽測。

　　執行技巧：首先針對試件進(jìn)行頻譜分析，記錄共振發(fā)生之狀態(tài)及相關(guān)物理量，計有共振發(fā)生時(shí)的共振主頻、有效振動(dòng)頻寬范圍、共振倍頻及共振模態(tài)等，并考慮試件之物理強度條件與該試件之可靠度設計強度，并實(shí)際考慮試件在進(jìn)行測試分析時(shí)，所容許的測試時(shí)間周期等，綜合所有條件進(jìn)行分析判斷，定訂測試時(shí)實(shí)際有效的測試頻譜，并建立追蹤頻估、修正等步驟方告完成。

　　執行效益：平均節省50%~9%之循環(huán)測試中無(wú)效測試頻寬所占用的時(shí)間，并增加設備之使用效益。

　　復頻式共振駐留

　　(MULTI RESONANCE DWELL)

　　將已經(jīng)規劃完成的多組不同強度之特定頻譜，在同一時(shí)域中同時(shí)輸出，其目的在使試件上發(fā)生不良率較高之元件或須特別指定篩選的元件，給于特定的功率頻譜，用以提升測試效率的篩選方式。

　　主要的功能在改善不禁使共振測試中，步進(jìn)式掃描測試時(shí)所消耗較長(cháng)的時(shí)間所設計的，其目的在節省大量的測試時(shí)間，并使其測試結果等效于循環(huán)掃描與隨機振動(dòng)的功效，能在最短的時(shí)間內將不良件篩出。

　　使用方式：SOR. ROR. MULTI SINE.

　　執行時(shí)機：生產(chǎn)線(xiàn)測試。

　　ESS測試與環(huán)境振動(dòng)測試有何不同

　　ESS時(shí)利用環(huán)境應力為手段進(jìn)行篩選，常會(huì )與環(huán)境試驗混為一談，嚴格來(lái)說(shuō)ESS時(shí)一種提高生產(chǎn)品質(zhì)的篩選程序而環(huán)境試驗，基本上的不同點(diǎn)為：

　　ESS的測試精神乃要求對于產(chǎn)品作100%的全面性篩選，而環(huán)境測試只需將少數的樣品進(jìn)行測試或定量或定期或不定期的抽樣執行而已。

　　環(huán)境測試的主要目的在測試試件忍受環(huán)境應力的能力，一把而言測試的結果是不希望有失效件發(fā)生。

　　ESS篩選時(shí)希望試件中潛在的不良大量暴露出來(lái)，所以對失效的發(fā)生反而是被期待的。

　　ESS篩選時(shí)為加速發(fā)現產(chǎn)品中潛伏的瑕疵設計，所以測試的規格與該使用環(huán)境，并非絕對關(guān)系存在，進(jìn)行測試的規格在不超過(guò)試件的設計強度或零組件的物理極限強度范圍即可，或因產(chǎn)品中零組件的特性，而特別設計避免開(kāi)對于振動(dòng)極為敏感的頻域，使系統得以組合運作下進(jìn)行功能測試或其他測試。

　　環(huán)境測試的項目規格，常依據試件使用壽命周期之實(shí)際環(huán)境所定訂。

　　執行ESS計劃有何特性

　　依據ESS定義，有效的執行ESS程序應包含有以下的幾相特質(zhì)：

　　能快速的將潛在于產(chǎn)品中的瑕疵給暴露出來(lái)

　　執行ESS下的環(huán)境應力其強度不得大于產(chǎn)品自身的極限強度或設計強度

　　執行ESS應不會(huì )影響產(chǎn)品的正常使用壽命

　　合成本效益

　　執行ESS計劃有何效益

　　有效提高產(chǎn)品可靠度

　　提高產(chǎn)品使用時(shí)的MTBF

　　可提高制程生產(chǎn)率

　　在研發(fā)階段可協(xié)助早期發(fā)現設計問(wèn)題，提高工程可靠度，節省開(kāi)發(fā)時(shí)間及開(kāi)發(fā)成本，創(chuàng )造總體利益。

　　執行ESS計劃應注意的事項

　　掌握不同環(huán)境因素的應力分析

　　不同應力水準下對產(chǎn)品所產(chǎn)生的影響及工程效益

　　分析產(chǎn)品在篩選后的產(chǎn)品與篩選后所顯現出的使用情形

　　建立篩選的前后成本效益分析模式

　　振動(dòng)機有哪些種類(lèi)(依動(dòng)力區分)

　　機械式氣動(dòng)式液動(dòng)式電磁式

　　振動(dòng)測試設備

　　振動(dòng)控制器(CONTROLLER)

　　類(lèi)比式數位式磁帶式插卡式

　　開(kāi)路閉路

　　功率放大器(POWER AMPLIFIER)

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

　　振動(dòng)器(SHAKER)

　　機械式氣動(dòng)式液動(dòng)式電磁式

　　換能器(TRANSDUCER)，振動(dòng)夾具(FIXTURE)

　　振動(dòng)機有哪些重要的性能

　　振動(dòng)推力值(peak/rms)，頻率影響范圍(frequencyrange)，頻率精確度及解析度，音圈質(zhì)量(armaturemass)，音圈諧振頻率及共振頻率(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)，保護系統(H/S protection system)，防震結構設計(antiresonance)

　　振動(dòng)控制方式

　　特性種類(lèi)

　　類(lèi)比式(anloge)，數位式(digital)，磁帶式(tape)，插卡式(ROM/RAM card)

　　控制方式

　　1.開(kāi)環(huán)(open loop control)，閉環(huán)(closeloop control)

　　選擇振動(dòng)控制器應注意的事項

　　>頻率控制范圍，頻率解析度及精確度，控制點(diǎn)數量機控制方式，動(dòng)態(tài)壓縮率，掃描速率及掃描方式種類(lèi)，安全裕度設定值，軟、硬件保護設計的完整性，控制數值的準確性，軟、硬件的擴充性(SINE/RANDOM/SHOCK/FFT)，多階段的程式設定能力，防錯、防呆設計，操作的人性化設計

　　功率選擇放大器應注意的事項

　　>響應頻寬，功率因素效率，瞬間功率值與連續功率值，雜訊保護系統，過(guò)溫度、過(guò)電流、過(guò)電壓保護，串、并聯(lián)輸出的擴充性

　　如何針對自己的需求選擇合適的振動(dòng)測試系統

　　>對自己產(chǎn)品的了解，對未來(lái)需求的判定(擴充性)，對任務(wù)的認知

　　1.振動(dòng)設備方面

　　2.控制系統方面

　　3.訊號分析、存儲及處理

　　>性能及價(jià)格，售后服務(wù)

　　機械式振動(dòng)機的優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　>價(jià)格便宜，操作方便，維修方便，靜荷重大

　　缺點(diǎn)：

　　> 頻率響應范圍小，作動(dòng)頻率低，基本上只生產(chǎn)單頻，振動(dòng)波形為正弦波模式為主，執行時(shí)一般噪音值較高，通常以定位移輸出(變加速度)，頻率變化速率較低，控制精確性較低

　　電磁振動(dòng)機的優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　>頻率響應寬：DC~20kHz， 控制精度高，可模擬各種波形：SINE,RANDOM,ROR,SORSHOCK，控制容易，適合不同的測試需求：開(kāi)發(fā)、工程、品管、應力篩選，擴充性大，保養容易

　　缺點(diǎn)：

　　>大型機組設備費用成本較高，需要較大電源供應

　　液壓式振動(dòng)機的優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　>推力大，可產(chǎn)生較大位移量，方便進(jìn)行多軸向連接測試

　　缺點(diǎn)：

　　>造價(jià)及維修保養成本高，高頻響應無(wú)法達成，大型機組不易安裝組立

　　氣動(dòng)式振動(dòng)機的優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　>操作容易，專(zhuān)用機型適用固定式的篩選工作，可產(chǎn)生多軸向的振動(dòng)頻譜，安裝及維修容易

　　缺點(diǎn)：

　　>無(wú)法任意變更已設定之振動(dòng)頻譜，需要清潔的壓縮空氣，空氣消耗量大，不易壓縮控制振動(dòng)波形，對待側物的重量較為敏感，無(wú)法產(chǎn)生較大位移量