正弦振动试验

正弦振动试验第一页，共38页。正弦振动试验的分类：正弦振动试验有定频和扫描两种试验类型。扫描试验又有线性和对数两种扫描方式。卫星及其组件的正弦振动试验，根据环境要求，一般仅做对数扫描振动试验。第二页，共38页。定频正弦振动试验正弦振动频率始终不变的试验叫定频正弦振动试验。一般是模拟转速固定的旋转机械引起的振动，或结构固有频率处的振动。定频试验中有一部分是振动强度试验，考核疲劳强度。第三页，共38页。扫频正弦振动试验扫频试验中频率将按一定的规律发生变化，而振动量级是频率的函数。分为线性扫描和对数扫描。线性扫描频率变化是线性的，即单位时间扫过多少赫兹，单位是Hz/s或Hz/min，这种扫描用于细找共振频率的试验。对数扫描频率变化按对数变化，扫描率可以是oct/min,oct/s，oct是倍频程。对数扫描的意思是相同时间扫过的频率倍频程数是相同的。对数扫描时低频扫得慢而高频扫得快。第四页，共38页。一、常用参数的换算（1）运动参数的换算正弦振动试验中常用的运动参数是位移、速度、加速度。一个正弦振动信号的位移、速度、加速度可分别由下列公式示：第五页，共38页。第六页，共38页。位移幅值，速度幅值，加速度幅值之间的关系可以表示为：第七页，共38页。（2）扫描速度和扫描持续时间的换算：对线性扫描，其扫描速度可以用试验中给出的上下限频率之差，除以扫描持续时间来计算。对对数扫描有下式：第八页，共38页。第九页，共38页。扫描时间或扫描率计算扫描时间=扫描带宽/扫描率如从5Hz扫到105Hz，扫描带宽为105Hz-5Hz=100Hz，扫描率为0.5Hz/s，则扫描总时间为T=100/0.5=200s第十页，共38页。二、正弦扫描试验的试验条件和容差1)试验条件正弦振动试验条件包括试验频率范围、试验量级、扫描速度或扫描持续时间及试验方向。试验量级常以表格形式或幅频曲线形式给出。下图为以幅频曲线形式给出的卫星组件典型的正弦扫描振动试验条件：第十一页，共38页。第十二页，共38页。（2）试验容差严格地说，试验容差也是试验条件的组成部分，因为制定试验条件时就已经考虑了试验误差的因素。试验时能否满足容差要求决定了试验的有效性。根据中国军标GJB1027的规定，卫星及其组件的正弦振动试验容差为：A.频率+-0.5Hz(<25Hz)+-2%(>=25Hz)B.加速度幅值+-10%(<200Hz)+-15%(>=200Hz)第十三页，共38页。经验表明，满足加速度幅值的容差要求并不容易，因为控制精度与许多因素有关。例如，控制系统的动态范围和压缩速度、试验夹具和试验安装的合理性、试件本身的动特性等都可能影响控制精度。第十四页，共38页。三、正弦振动试验的方法正弦扫描振动试验条件要求振动控制仪能够保证振动台处在规定的频率上，并以规定的扫描速度对产品施加规定幅值的振动。一般的数字式振动控制系统都具有这种功能。随着计算机技术的发展和普及，数字式振动控制系统逐渐被广泛采用。第十五页，共38页。模拟式正弦振动控制仪一般由扫描信号器（振荡器）、压缩器、可变增益放大器和振动计四部分组成。第十六页，共38页。下图为正弦振动控制原理图。由振荡器产生的一个功率变化、振幅恒定的正弦电压信号，经过可变增益放大器输给功率放大器，功率放大器把信号放大驱动振动台。安装在台面上的加速度计将机械量转换成电压信号，经过电荷放大器适调放大反馈给正弦振动控制仪的振动计和压缩器。压缩器将台面的实际振动量级和要求的振动量级加以比较，并给可变增益放大器提供一个电压，将实际振动调整到要求的振动量级，以保证振动台按要求的试验条件振动。第十七页，共38页。第十八页，共38页。数字正弦振动控制系统如下图，其中心是一台计算机，正弦位码产生后，一切均由计算机进行控制。其中低通滤波器是用于平滑输出信号和滤除输入的高次谐波。这种数字正弦振动控制系统，由于采用了计算机和正弦位码产生器，其频率精度、幅值控制精度、频率分辨率、扫频控制精度等诸参数，均优于模拟控制系统。但在高频段的实时控制方面与模拟控制系统相比还有不足之处。第十九页，共38页。第二十页，共38页。（1）振动台的选择选用振动台应满足试验条件规定的频率范围、最大加速度和最大位移等基本要求。频率范围振动台的使用频率范围应满足试验条件规定的上下限频率要求。第二十一页，共38页。b.推力估算根据试验产品、试验夹具、振动台动框、台面（或水平滑台台面）总质量和试验最大加速度所估算出来的需用推力，应小于振动台额定推力：FT=ma