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IEC 60068-2-57是国际电工委员会(IEC)发布的环境测试标准之一,全称为《环境试验 第2-57部分:试验Ff:振动——时间历程与正弦拍频法》。该标准于2013年发布第三版,整合并替代了之前的IEC 60068-2-59标准,旨在为电子电工产品在短时随机或振荡型动态力(如地震、爆炸、运输振动等)作用下的耐振性能提供统一的测试方法。标准包含两种主要测试方法:时间历程法和正弦拍频法,适用于模拟瞬态振动环境,评估产品在非稳态振动下的机械强度与性能稳定性。
该标准适用于各类电子电工组件、设备及其他产品(称为“试样”),特别是在使用中可能遭受短时高强度振动的场合,例如:
地震、爆炸等突发事件引起的振动;
运输过程中的冲击与振动;
机械设备中的瞬态振动。
测试旨在检测试样的机械弱点、性能退化或动态行为,并为其在真实环境中的可靠性提供依据。
测试设备:
振动台:能够产生并控制单轴、双轴或三轴振动;
传感器:加速度计、速度计或位移传感器,用于测量试件响应;
数据采集与分析系统:记录时间历程、响应谱及测试参数;
夹具:用于固定试样,模拟实际安装条件。
测试环境:
实验室环境,需控制温度、湿度等条件(如相关规范要求);
试样需直接或通过夹具安装在振动台上,并考虑连接线缆、管道等附加质量的影响。
测试结束后,若相关规范要求,试样需在最终测量前进行一段恢复期,使其恢复到与初始测量相同的条件(如温度、湿度等)。恢复时间的长短取决于试样的特性和测试的严酷程度。
前期准备:
进行初始测量,包括外观、尺寸和功能检查;
若规范要求,进行振动响应调查,识别试样的临界频率和阻尼比。
测试执行:
时间历程法:使用真实或合成的时间历程信号,其响应谱需覆盖规定的频率范围,并满足容差要求(响应谱容差一般为0%至+50%);
正弦拍频法:在特定频率(临界频率或预定频率)施加一系列正弦拍频波,每拍之间需留有停顿,以避免响应叠加;
测试可沿单轴、双轴或三轴进行,顺序一般不影响结果,除非规范另有规定。
测试后处理:
进行中间或最终测量,检查试样是否出现性能退化或结构损坏;
记录测试过程中的所有观察现象和采取的措施。
振动台性能:需满足振幅、频率和横向运动的容差要求(如参考点振幅容差±15%);
测量系统精度:传感器和采集设备需校准,确保数据可靠性;
控制系统:应能精确生成和调节时间历程或正弦拍频信号,并实时监测试样响应;
夹具刚度:应足够高,避免在测试频率范围内产生共振。
试样安装:应模拟实际使用中的安装方式,若使用减振器,需调整激励水平以补偿其影响;
横向与旋转运动:需控制在规定范围内(通常横向运动不超过基本运动的25%);
阻尼比选择:若未知,一般默认采用5%的阻尼比;
测试报告:需详细记录测试参数、试样状态、设备信息和结果分析,符合ISO/IEC 17025要求;
安全防护:测试过程中应注意人员和设备安全,避免因试样失效或设备故障造成伤害。
IEC 60068-2-57为产品在瞬态振动环境下的可靠性评估提供了科学、规范的测试方法。无论是时间历程法的高度仿真,还是正弦拍频法的频率聚焦,都能帮助工程师更准确地预测产品在真实振动环境中的表现。对于从事产品设计、质量控制与可靠性测试的专业人员而言,理解并应用这一标准,将有助于提升产品的环境适应性与市场竞争力。
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