振動(dòng)試驗(yàn)的掃頻速率與倍頻程

電工電子產(chǎn)品在掃頻振動(dòng)過程中由于品種不同試驗(yàn)頻率范圍不盡相同，都有一個(gè)掃頻速率問題，如果沒有特殊規(guī)定，掃頻的速率應(yīng)為每分鐘一個(gè)倍頻程，試驗(yàn)中如何保證每分鐘每分鐘一個(gè)倍頻程的掃頻速率將影響到試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

為了確定電工電子產(chǎn)品經(jīng)受振動(dòng)的適應(yīng)性以及評(píng)價(jià)其結(jié)構(gòu)的完好性，在環(huán)境試驗(yàn)內(nèi)容中常常遇到振動(dòng)試驗(yàn)項(xiàng)目。振動(dòng)試驗(yàn)是在試驗(yàn)室內(nèi)模擬電工電子產(chǎn)品在實(shí)際使用和運(yùn)輸過程中可能經(jīng)受的振動(dòng)影響，但不一定是實(shí)際環(huán)境的再現(xiàn)。

振動(dòng)試驗(yàn)將給試驗(yàn)樣品的結(jié)構(gòu)剛度和疲勞性能帶來不同程度的影響。不同的試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí)即頻率范圍、振幅值和持續(xù)時(shí)間將產(chǎn)生不同的試驗(yàn)結(jié)果。因此。嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)條件對(duì)于取得準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果有著重要的意義。

當(dāng)試驗(yàn)樣品的使用范圍明確而且振動(dòng)頻率是已知或可以預(yù)測(cè)時(shí)，采用定頻試驗(yàn)法。為了確定試驗(yàn)樣品在某段頻率范圍內(nèi)對(duì)振動(dòng)的使用能力或搜索試驗(yàn)樣品在某段頻率范圍內(nèi)的危險(xiǎn)頻率（共振頻率）時(shí)則采用掃頻試驗(yàn)法，如整機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中的初始振動(dòng)響應(yīng)檢查和zui后振動(dòng)響應(yīng)檢查。

在掃頻振動(dòng)試驗(yàn)中，通常規(guī)定好頻率范圍、振幅值和持續(xù)時(shí)間。有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，掃頻應(yīng)是持續(xù)的且其頻率隨時(shí)間應(yīng)該按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行變化，掃頻速率（掃頻過程中可控變量頻率對(duì)時(shí)間的變化率df/dt）應(yīng)為每分鐘一個(gè)倍頻程。所謂倍頻程即為頻率比為2的兩個(gè)頻率之間的頻段稱為倍頻程；n＝1時(shí)頻率比＝2，稱為一倍頻程；n＝2時(shí)頻率比＝2＝，稱為二分之一倍頻程。

一般情況下，掃頻試驗(yàn)法在每一軸線上的試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間以有關(guān)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)所換算出來的掃頻循環(huán)次數(shù)給出，某一頻率范圍內(nèi)進(jìn)行一次掃頻循環(huán)所需的時(shí)間在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中給出，某一頻率范圍內(nèi)進(jìn)行一次掃頻循環(huán)所需的時(shí)間在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中給出，遇到非典型頻率范圍時(shí)，其掃頻循環(huán)次數(shù)及每次掃頻所需時(shí)間則按公式進(jìn)行計(jì)算。

掃頻試驗(yàn)要求頻率隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律變化，即

＝e^kt                       

（1）

式中f₂、f₁分別為掃頻的上、下限頻率，k為取決于掃頻速率的因素，t為頻率f₁到f₂的掃頻時(shí)間。將等式（1）兩邊取以e為底的對(duì)數(shù)得：

kt＝log_e

（2）

若時(shí)間以分鐘計(jì)量，掃頻速率為1倍頻程/分鐘，即＝2時(shí)，等式（2）簡(jiǎn)化為k＝log_e2，將其帶入等式（2）得：

t＝log_e（）/log_e2

 ＝log₂（）                                  

（3）

為查表計(jì)算方便起見，多采用以10為底的常用對(duì)數(shù)，因此運(yùn)用對(duì)數(shù)換底公式，則

log₂（）＝

          ＝

          ＝3.322log₁₀（）

從頻率f₁→f₂→f₁進(jìn)行一次掃頻循環(huán)的時(shí)間為：

T＝2t＝6.644log₁₀（）

（4）

有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出某段頻率范圍從f₁→f₂→f₁掃頻一次的試驗(yàn)時(shí)間，便是從公式(4)計(jì)算出來的結(jié)果，且其掃頻速率保證1倍頻程/分鐘的要求。假如有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中沒有你需要的頻率范圍，如10~200Hz，掃頻一次時(shí)間是T＝6.644log₁₀（）＝6.644×1.301＝9.644分鐘，取整數(shù)9分鐘。又如2~80Hz，其T＝6.644log₁₀（）＝6.644×1.602＝10.644分鐘，取整數(shù)11分鐘。如果產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的掃頻振動(dòng)持續(xù)時(shí)間為△t小時(shí)，則循環(huán)掃頻次數(shù)n＝△t×60/T次。

在試驗(yàn)操作中，只要開啟振動(dòng)設(shè)備的控制臺(tái)，工作臺(tái)暫不起振，調(diào)節(jié)好要求的頻率范圍，選取合適的掃頻速率粗調(diào)檔次，調(diào)節(jié)掃頻速率細(xì)調(diào)旋鈕，使其在f₁→f₂→f₁掃頻過程的時(shí)間與計(jì)算或查表得到的時(shí)間T相吻合，然后再讓工作臺(tái)起振便能確保1倍頻程/分鐘的掃頻速率，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目的要求。

摘自《電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)》