环境可靠性之——振动测试

设备是一种主要的力学环境试验设备。力学环境主要包括振动、碰撞、跌落、冲击等机械运动环境，其中碰撞、跌落、冲击等机械运动形式属于非稳态的振动形式。振动试验设备是对机械系统施加可控制并可再现的机械振动，并对试验数据进行采集和分析的装置。

1、振动的存在与危害振动在人类生活的世界中无处不在，从自然界中的风雨雷电，到飞机车船及房屋桥梁，甚至人体内的心脏跳动，振动以各种形式对人类的生活产生影响。而机械振动是指物体在平衡位置附近的往复运动，在机械振动的过程中，振动物体的一些物理参数，如位移、速度等，将发生反复变化，由此对日常生活和工程项目带来一定的危害。例如，振动会引起噪声污染，从而对人体产生损害；会加剧构件的疲劳和磨损，缩短机器使用寿命等。近年来，随着机械设备向大功率、高速度、高精度、轻型化、大型化和微型化等方向发展，振动问题对提升产品性能和行业制造水平，以及人们的日常生活安全的影响日益重要，如下表：

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​正因为振动对于产品性能会产生重要影响，随着现代工业的发展，人们对产品运行中的各种振动问题提出了解决办法，并逐渐形成振动试验（力学环境试验）的理论与技术。而振动试验仪器设备对于分析振动理论、评估试验结果进而改进产品性能至关重要。随着工业技术水平的不断发展，产品的结构越来越复杂、精密程度越来越高，在对相关产品的振动问题进行分析、动态设计、动态控制等活动中，振动试验设备的重要性也不断提高。

2、振动试验设备的作用具体来说，振动现象对产品性能产生的破坏性影响主要包括：

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无论上述哪种破坏，都将导致产品性能和工作状态的不稳定，甚至产品的损坏。这些性能破坏既影响用户体验满意度和产品使用寿命，从而降低产品竞争力，亦会在航空航天、高铁、桥梁、建筑等领域给国民经济平稳发展带来重大影响。因此，为了提高产品性能可靠性，通过力学环境试验设备在产品的研发、试制、规模化生产和质检阶段进行振动试验，暴露产品的薄弱环节，进而改进产品设计、提升产品性能，降低或避免产品在使用及运输过程中的故障率便具有重要意义。

3、振动试验系统的主要产品类型和分类传统的振动试验系统根据其激振力产生的方式不同，主要可分为机械式、电动式及液压式三种。由于其工作原理和结构形式不同，不同类别的试验系统性能特点亦有所不同，举例如下表：

​目前机械式振动试验系统由于输出波形较差、不能进行随机振动等缺点，已在实际使用中逐步被替代；电动式振动试验系统是目前使用最广泛的一种振动试验设备，广泛应用于汽车、电子、航空航天、船舶等行业及科研院所；而液压振动试验系统由于其振幅较大、振动频率较低等特点，主要应用于建筑、桥梁及抗地震研究领域。目前本公司生产的试验系统以电动式振动试验系统为主。

此外，按照振动的轴向力，即振动台的运动轨迹，还可将振动试验设备分为单向（单自由度）振动试验设备和多向（多自由度）振动试验设备。随着环境与可靠性试验技术的发展，在传统振动试验设备的制造技术基础上，上世纪八十年代美国提出了以提高环境应力、激发产品缺陷进而进行设计改进的新型环境与可靠性试验方法，高加速寿命试验和应力筛选试验设备在美国应运而生。随着高加速寿命试验和应力筛选试验技术的日益成熟和广泛应用，我国近年来对高加速寿命试验和应力筛选试验设备的需求也日趋增长。目前国内的高加速寿命试验和应力筛选试验设备主要依赖进口。