一、隨機振動臺的性能檢測

隨機振動臺除與電動振動臺有相似的技術(shù)指標(biāo)外,還有其特殊指標(biāo),即：

（1）試驗系統(tǒng)振動加速度總均方根值示值誤差和工作頻率范圍外加速度總均方根值的技術(shù)要求．見表3.5.26。

表 3.5.26

表中R為工作頻率范圍外加速度總均方根值與工作頻率范圍內(nèi)加速度總均方根值的比。

（2）試驗系統(tǒng)加速度譜密度的示值誤差，見表3.5.27。

表 3.5.27

（3）試驗系統(tǒng)在90％置信度下的控制精度要求，見表3.5.28。

表 3.5.28

和電動振動臺類同的技術(shù)指標(biāo)的檢測方法這里不再敘述，僅從隨機振動臺的特殊技術(shù)指標(biāo)的檢測做一介紹。

（1）試驗系統(tǒng)的頻率示值檢測?？梢圆捎孟铝蟹椒ㄖ腥我庖环N。

1）在試驗系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)的高、中、低不同頻段至少分別設(shè)置一個具有20dB以上共振峰的連續(xù)譜形（最好用偽隨機信號設(shè)置），將頻譜分析儀輸入端接隨機振動控制器的輸出端，測量尖峰處的頻率值，分別記錄試驗系統(tǒng)的頻率示值和分析儀的測量值，兩者之差應(yīng)符合規(guī)程中有關(guān)頻率示值誤差的要求。

2）在試驗系統(tǒng)工作頻率范圍內(nèi)的高、中、低三個不同頻段至少分別設(shè)置并輸出一正弦信號，用頻率計或頻譜分析儀測量其頻率示值，分別記錄試驗系統(tǒng)的頻率示值和頻率計或分析儀的測量值，兩者之差應(yīng)符合規(guī)程中有關(guān)頻率示值誤差的要求。

（2）試驗系統(tǒng)頻率分辨率的檢測。測量各頻率值后，將各個譜峰（或輸出正弦頻率）向高或低方向偏移一個，重新設(shè)置并輸出，再測量各頻率值，其結(jié)果應(yīng)符合在規(guī)定工作頻率范圍內(nèi)，頻率分講率的誤差應(yīng)不大于頻率示值誤差的要求。

（3）試驗系統(tǒng)試驗信號的檢測。用概率密度分析儀或具有概率密度分析功能的其他儀器測量試驗系統(tǒng)的輸出信號，將測出的概率密度曲線與理論正態(tài)分布概率密度曲線比較，觀察其一致性，其形狀應(yīng)無嚴(yán)重畸變，平穩(wěn)性檢驗可采用輪次檢驗等方法進行，其結(jié)果應(yīng)符合試驗信號滿足平穩(wěn)、各態(tài)歷經(jīng)和正態(tài)隨機過程的要求。

（4）試驗系統(tǒng)動態(tài)范圍的檢測。振動臺空載，把加速度計（它與試驗系統(tǒng)本身的測控加速度計背靠背安裝）剛性連接在振動臺臺面中心（或盡可能靠近中心），輸出接電荷放大器。在控制儀上設(shè)置如圖3.5.81所示譜形，均衡并在適當(dāng)量級上振動，電荷放大器的輸出接到頻譜分析儀，檢測試驗系統(tǒng)所能均衡的動態(tài)范圍，其結(jié)果應(yīng)符合控制譜的動態(tài)范圍滿足其出廠要求（注明測試時的加速度總均方根值）。

二、電動振動臺的性能檢測

（1）振動頻率示值及其穩(wěn)定度的檢測。電動振動臺的振動頻率就是激勵振蕩器的振蕩頻率，振動頻率通過振蕩器頻率刻度盤（圓形或長條形）指示出來。由于指針與刻度盤調(diào)整得不好，或長期使用振動臺，會使頻率指示調(diào)節(jié)旋鈕錯位等，造成振動頻率的指示誤差，所以要定期檢定振蕩器頻率指示的誤差。檢測時，將正弦振動控制儀的輸出直接接數(shù)字頻率計，也可從測振儀接數(shù)字頻率計。在振動臺系統(tǒng)的工作頻率范圍內(nèi)，均勻選取不少于10個頻率值（包括工作頻率上、下限值）進行測量。分別記錄系統(tǒng)的振動頻率示值和數(shù)字頻率計的測量值（200 Hz以下通過測量周期來換算成頻率），其兩者之差應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。檢測時儀器的連接如圖3.5.75所示。

用同樣的方法，在信號發(fā)生器預(yù)熱30 min后，在某一頻率（常用）下連續(xù)考查2h．每隔10 min 記錄一次數(shù)字頻率計的測量值．這時頻率示值的變化量也應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。

如果振動波形不好，則影響數(shù)字頻率計的計數(shù)，這時在放大器輸出應(yīng)接一個濾波器，然后再接至電子記數(shù)器，以防止其誤動作。如果振幅值或加速度值不很大，可直接用速度傳感器的輸出接電子記數(shù)器（只要記數(shù)電平足夠就行），因為速度傳感器具有機械濾波的性質(zhì)。

（2）振動加速度值的示值及其穩(wěn)定度的檢測。檢測振動臺加速度值時，振動臺系統(tǒng)空載，把加速度計（它與振動臺系統(tǒng)本身的測控加速度計背靠背安裝）剛性地連接在振動臺臺面中心或盡可能靠近中心（見圖3.5.76），其輸出接測振儀，測量選擇置加速度檔。在規(guī)定的工作頻率范圍內(nèi)，均勻選取高、中、低三個頻率值，并在所選頻率上取大、中、小三個加速度值進行測量，其加速度值的示值誤差δɑ按式（3.5.6）計算。

用同樣的方法，將振動頻率調(diào)至某一值，振動30min后，連續(xù)考查2h，每隔10min記錄一次測振儀加速度值的示值，并按下式計算其穩(wěn)定度

式中，Δαmax為測量值與設(shè)定值的偏差（絕對值）；a0為加速度設(shè)定值。測得的加速度值的示值穩(wěn)定度也應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

（3）振幅值或速度值的示值檢測。檢測時，振動臺空載，加速度計的安裝與加速度值的示值檢測一樣，輸出接測振儀，測儀的測量選擇置位移或速度檔，在交越頻率下，選擇大、中、小三個振幅值或速度值進行測量，示值誤差的計算方法與加速度值的示值誤差計算方法相同。

（4）加速度波形失真度的檢測。由于支承彈簧的非線性特性，導(dǎo)向機構(gòu)的非線性阻尼以及直流磁場的不對稱性，電動振動臺系統(tǒng)在低頻大振幅時引起加速度波形的較大失真。另外，振動臺動圈電流中摻雜諧波成分，當(dāng)振動頻率較高，諧波頻率與動圈骨架的諧振頻率一致時，使臺面加速度波形帶來明顯失真。因為環(huán)境試驗中振動參數(shù)都是采用基波來確定的，因此必須對加速度波形失真加以限制，同時也為了在一定頻率下與振幅進行換算。

對加速度波形失真度檢測時，振動臺空載，把加速度計剛性地連接在振動臺臺面中心，其輸出經(jīng)測振儀接失真度測量儀（見圖3.5.72）。測振儀的測量選擇置加速度檔。

1）在規(guī)定的工作頻率范圍內(nèi)，借助于示波器，用掃頻振動的方法反復(fù)尋找加速度波形失真度較大的頻率點，并測量該頻率下最大振動幅度的加速度波形失真度和失真度頻帶寬度。

2）在規(guī)定的工作頻率范圍內(nèi)，均勻地選取不少于10個頻率值．并測量該頻率下最大振動幅值的加速度波形失真度。

在這兩種情況下，加速度波形失真度都應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定。

根據(jù)實測結(jié)果，隨著振幅的增大，彈簧阻尼的非線性、磁場的不對稱性的影響將增大。諧振峰的放大倍數(shù)比基波的放大倍數(shù)增加得快，所以一般來說，大振幅、大加速度比小振幅、小加速度時加速度的失真要大，因而在低頻時測定最大振幅下的加速度波形失真和高頻時測定空載滿加速度的波形失真，就能比較快地判別一個振動臺波形失真的大小。由于電動振動臺系統(tǒng)規(guī)格不一，使用頻率上限也不一致，因此在規(guī)程中沒有對使用頻率上限做規(guī)定。國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T2423.10規(guī)定，振動試驗設(shè)備的加速度波形失真不應(yīng)大于25％，諧波分量包含到5000Hz的頻率或驅(qū)動頻率的5倍，采用其中較大者。因此，在檢測時，是采用5000Hz還是上限頻率的5倍，要看上限頻率值而定。若上限頻率的5倍小于5000Hz，則諧波分量應(yīng)包含到5000Hz。若上限頻率的5倍大于5000Hz．則諧波分量應(yīng)包含到上限頻率的5倍。

（5）臺面加速度幅值均勻度的檢測。如果臺面動圈骨架的重心、彈簧支承的反力、氣隙磁場對動圈載流導(dǎo)線的作用力不在一直線上，在低頻大振幅時，會使臺面擺動而產(chǎn)生加速度不均勻。由于試件的大小不一.因此希望臺面均勻度越小越好。

檢測加速度值均勻度時，振動臺空載，把不少于5只加速度計剛性地連接在振動臺面中心和不同直徑的安裝螺孔分布圓周上。加速度計輸出接多通道測振儀，如圖3.5.77所示，測量選擇置加速度檔。

1）在2000Hz以下均勻選取10個頻率值及相應(yīng)頻率下的最大加速度值進行測量，在同次測量中，從測振儀上依次測得各個位置的加速度值，并計算出加速度值均勻度N為

式中，a為同次測量中，中心點的加速度值；｜Δa｜為同次測量中，各點加速度值與中心點加速度值的最大偏差（絕對值）。

2）在2000Hz以下的頻率范圍內(nèi)用掃頻或選頻的方法測出振動臺臺面最大加速度值均勻度和均勻度的頻帶寬度。檢測結(jié)果應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求。

三、橫向振動比的檢測

活動系統(tǒng)（主要是動圈骨架）的質(zhì)量分布不均勻，使幾何重心偏移和支承彈簧剛度的不一致等，容易造成電動振動臺臺面的橫向振動。在高頻時，臺面動圈骨架諧振或扭振，使臺面也明顯產(chǎn)生橫振，甚至有時比主振方向的量還大，嚴(yán)重影響被試產(chǎn)品的質(zhì)量。

檢測橫向振動比時，振動臺空載，把三軸向加速度計剛性地連接在振動臺臺面中心，加速度計三個輸出分別接多通道測振儀，測量選擇置加速度檔。

1）在2000Hz以下均勻選取10個頻率值，并在該頻率下以振動臺系統(tǒng)主振方向所允許的最大振動幅值振動，從測振儀上依次測量三個方向的加速度值，按下式計算出橫向振動比T。

式中，ax、ay為垂直于主振方向z的兩個互相垂直的加速度值的分量；az為主振方向的加速度值。

2）在2000 Hz以下的頻率范圍內(nèi)，振動臺系統(tǒng)主振方向以最大加速度值作掃頻振動，用電平記錄儀測出橫向振動頻率響特性Hx（f）及Hy（f），從而確定最大橫向振動比和橫向振動比的頻帶寬度。

上述檢測結(jié)果應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的有關(guān)規(guī)定。

四、掃頻定振精度的檢測

檢測時振動臺空載，加速度計剛性地連接在振動臺臺面中心，加速度計輸出經(jīng)測振儀接電平記錄儀，在規(guī)定的掃頻頻率范圍內(nèi)，以1倍頻程／min的速率，振動幅度為額定工作特性曲線幅度的80％作定振掃頻振動，用電平記錄儀記錄幅頻特性曲線，該曲線的平直度應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求（見圖3.5.78）。

圖3.5.78 定振精度測試方框圖

五、振動臺系統(tǒng)加速度信噪比的測定

按振動加速度值的示值檢測方法安裝加速度計和連接測振儀。當(dāng)振動臺系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。而振動臺的動圈無激勵信號輸人時，測量臺面中心的加速度值，并按下式計算出振動臺系統(tǒng)加速度信噪比M。

式中,amax為振動臺系統(tǒng)額定的最大加速度值（有效值）；a0為動圈無激勵信號輸人時，臺面中心的加速度值（有效值）。檢測結(jié)果應(yīng)滿足有關(guān)指標(biāo)要求。

六、振動臺系統(tǒng)工作時最大噪聲的測定

振動臺空載，在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，以其額定的最大加速度值作掃頻振動。在距振動臺臺體邊緣1m遠(yuǎn)，離地面1.5m高處用聲級計（A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)）測量，記錄噪聲的最大聲級，并確定其是否超過規(guī)定的允許值。

七、振動臺臺面漏磁的檢測

當(dāng)振動臺系統(tǒng)勵磁裝置處于工作狀態(tài)時，用特斯拉計測量距臺面安裝螺孔的最大分布圓直徑的1／4高度處的整個平面上的磁通密度。所有安裝螺孔的上方位置都應(yīng)作為測量點，所測結(jié)果應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的有關(guān)規(guī)定。

八、振動臺活動系統(tǒng)振頻率的測定

如果要確定振動臺空載時活動系統(tǒng)的共振頻率，可用開環(huán)掃頻的方法來確定。測定時，要嚴(yán)格保持輸入動圈的電流不變，用電平記錄儀繪出活動系統(tǒng)掃頻時的輸出特性曲線，從而可得到振動臺的共振頻率（見圖3.5.79）．這時輸出加速度最大。

九、振動臺活動系統(tǒng)質(zhì)量的測定

如果保持振動臺的推力不變，分別測出空載和加載情況下的加速度值，就可確定振動臺活動系統(tǒng)的質(zhì)量。具體做法是：通過電流表嚴(yán)格監(jiān)視動圈電流，使其保持不變，分別測得臺面空載時的加速度為a1和加載N（質(zhì)量，kg）時的加速度為a2，則活動系統(tǒng)的質(zhì)量為

再根據(jù)牛頓第二定律F＝ma，由于m已確定，只要測出空載時的最大加速度值，就可核驗振動臺系統(tǒng)的推力是否達到設(shè)計指標(biāo)。

十、低頻竄動的觀測

電動式振動臺由于導(dǎo)向滾輪的干摩擦以及功率放大器中的50Hz電源干擾，使振動臺在一定頻率振動時伴隨出現(xiàn)低頻竄動現(xiàn)象，這樣會增加噪聲和引起振幅或加速度值的測量誤差，所以應(yīng)該限制低頻竄動的分量?？捎脗鞲衅?、放大器和示波器（或振子示波器記錄）觀察低頻竄動的大小。

十一、振動臺連續(xù)工作能力的考核

振動臺能連續(xù)工作多長時間，對環(huán)境試驗來講也是一個很重要的指標(biāo)?？刂萍铀俣扔嫷妮敵鲋苯臃答伒秸駝蛹钭詣涌刂苾x上，組成一個團環(huán)掃頻回路（見圖3.5.80）?？己藭r，在規(guī)定的工作頻率范圍內(nèi)，在定振幅區(qū)以最大振幅值，在定速度區(qū)以最大速度值和在定加速度區(qū)以最大推力值做規(guī)定時間的連續(xù)交越掃描試驗，以便考核振動臺的連續(xù)工作能力。

按照上述有關(guān)方法，對電動振動臺系統(tǒng)的工作頻率范圍、最大加速度值（或最大位移值）、最大負(fù)荷、連續(xù)工作時間等進行測定，對電動振動臺系統(tǒng)的性能進行檢測時，對臺體的安裝水平也應(yīng)進行檢查。

振動臺

來源：《力學(xué)環(huán)境試驗技術(shù)》