振动试验入门其他相关事项9 控制点和监测点等概念
振动试验中为了更好的把握试验质量和精度,还需要了解固定点、控制点、监测点等几个概念。
所谓固定点就是固定样品(试验体)的点,是指样品与夹具、样品与振动台台面点接触的部分,说白点就是通过螺钉等方式固定样品的地方。如果产品的实际安装机构的一部分作夹具使用,则应取安装结构和振动台面点接触的部分作为固定点,可见固定点一定要选取在样品实际使用时振动输入的地方。有时振动试验的目的不是为了考核样品经受环境应力的能力,而是要考核样品的内部结构强度,例如,晶体管、集成电路的内强度试验,此时固定点可以选择在样品的本体上,使激振力通过壳体传递到内部结构上。
固定点确定以后,就要确定监测点(检测点)。因为试验的要求需要通过监测点来保证,即监测点是用来保证样品在试验中,实际所受到的试验条件(严酷等级)能在所规定的容差范围内。监测点可以选择在夹具上、振动台或样品上,但是要尽量的靠近固定点,并且在任何情况下,监测点上的传感器都要和固定点刚性连接。如果样品的固定点等于或少于4个,则每一个都可以作为监测点使用。如果超过4个,则规定4个具有代表型的固定点作为监测点用。在特殊情况下,例如对大型和复杂的样品,监测点可以规定在其他地方(即不靠近固定点)。当大量的小样品安装在一个夹具上时,或当一个小样品有许多固定的情况下,则选择一个监测点就可以,但该点应选择在夹具上,其条件是夹具装上样品后的最低共振频率应超过试验的上限频率。监测点说白点就是用来观察样品或者夹具上加速度的量级。
当固定点和监测点确定后,就是要确定控制点。因为监测点上的试验容差要求主要是通过控制点来保证的。所谓控制点就是振动试验中用来取得控制所需反馈信号的点,保证这点按照振动试验条件来振动。试验的准确性和再现性将取决于控制点控制试验的精度。控制点可以从监测点中选出来,而且为了使整个试验达到所规定的容差要求,控制点上的要求高于监测点上的要求。
控制点有两种方式,即单点控制和多点控制。
单点控制(single point control),适用于小型、刚性比较高的试验体。如下图所示控制点加速度传感器的各种固定方式,一般不建议安装在试验体不安定的位置,控制点的位置应能使试件在振动试验中的振级输入较真实的模拟实际振动环境。控制点选择一般遵循以下两个原则:一是控制点的位置应选在试验体与振动夹具连接面的连接螺孔附近。没有夹具的则选在试验体与振动台面的连接螺栓附近。二是振动控制点应远离干扰源。如天线、电机、及容易出现撞击和噪声的部位。
多点控制(multipoint control),利用多点的信号,通过平均值、最小值、最大值、加权等方式进行振动试验控制。大型或者复杂形状、离固定点比较远的试验体适用。另外由于共振影响等,单点控制不能实行的试验,也比较适合采用此方法。
平均值控制(averaging strategy):通过各点的加速度反馈信号算出平均值,保证规定加速度量级的控制方法。
最大值/最小值控制(MAX/MIN strategy):通过各点的加速度反馈信号选出最大值或最小值,保证规定加速度量级的控制方法。
在同一试验条件下,取最小值控制时,振动量级最大;取平均控制时,振动量级次之;取最大控制时振动量级最小。对于以上多点控制中的几种方法,有兴趣和有条件的情况下,可以使用一个在四周和中心各布置一个传感器的中型垂直扩展台,进行试验曲线的比较。
加权平均控制(weighted averagingstrategy),平均值控制时,各点的信号进行加权演算的控制方式。比如,ISO16750-3中为了避免过试验(工作20年,目前为止,作者本人就使用过一次此试验控制方法),四个控制点,推荐(振动台面上的响应)☓3/4 + (试验体上的响应)☓1/4的加权平均控制方式。
综上所述,为了使试验结果准确和达到较高的再现性,在实际试验时,除要将控制点控制在规定的容差范围内,还要同时检查和监测各监测点上的试验量值是否在规定的容差范围内(小试验体能做到,大试验体一般很少能做到)。另外,由于台面均匀度、振动台的响应特性、横纵比、加速度传感器固定方式、共振和反共振等等因素的影响(参照以前所写文章),控制点的选择相对来说还是比较有技巧性的,在实在满足不了的情况下,需要做出一定的妥协和牺牲,分寸自己把握。
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