為何要進行振動測試？

 

1、設計、開發(fā)階段

1、分析試品在不同振動狀態(tài)下的震動模態(tài) 

2、測試產品的極限強度及訂定相關的特性規(guī)格 

3、失效分析與改善

 

2、生產階段 

全面進行ESS測試，大量篩選出潛在的瑕疵。 

（依據產品的特性及振動規(guī)模，投入ESS測試有效的篩選出潛在的不良件，并對于電子或機構類與加工時殘留之熱應力及內應力可有效消除其內殘留應力之效果，并可有效的消除多層電路板間的離散電容效應，將對產品品質提供相當大的幫助。）

 

3、品質管理（QC） 

有效確保與管理產品的品質水準。

 

4、品質保證(QA) 

認證生產之產品其使用功能、規(guī)格與可靠度與標示相同。

 

5、其它

 

振動測試能得到什么結果？

 

1.提供工程開發(fā)的依據及參考

2.制程控制

3.品質的改善及提升

4.提供與振動有關之相互關系條件

5.對產品品質的保證宇承若

6.減少維修支出與提升獲利率

7.提高整體形象

 

振動測試可篩選出的瑕疵

 

• 固定件松脫

• 電子接點接續(xù)不良

• 篩選出潛在的不良零件

• 篩選出有瑕疵的焊點

• 調整件之受振位置、準度失真

• 零組件之破裂、損毀

• 電路斷短路異常

• 電源線或訊號線之不正常磨損或導線斷裂或接點松脫

• 試件產生振動噪音

• 功能異常失效

 

如何運用振動測試提高產品可靠度

 

• 設計階段的驗證試驗（定性、定量試驗/疲勞、破壞）

• 生產階段全面進行ESS應力篩選

• 品管、品保階段的可靠度抽檢認證

• 接受階段的驗證測試（品質、規(guī)格特性功能驗證）

 

可靠度與失效

 

1. 可靠度的定義：

 

• 產品在特定的年限內與環(huán)境條件下，達成預定功能的機率（GENERALPRODUCRT） 

• 產品在特定的條件下，在需要作動的時間內達成任務的機率（ONESHOT PRODUCT） 

 

2.失效分析——針對可靠度試驗而言

 

• 開發(fā)設計不良

• 零件選擇不當

• 零件品質不良

• 生產能力不良

 

產品發(fā)生不可靠的原因

 

• 使用環(huán)境無法正確預估與測量

• 未能充分滿足使用者需求

• 可靠度需求設計水準不匹配

• 品質水準變異

• 設計誤差

• 制造誤差

• 調校、檢修誤差

• 認為誤差與疏失

 

失效的種類形式

 

>獨立失效（INDEPENDENTFAILURE） 

產品內部發(fā)生互不影響的失效試件

 

>相依失效（INDEPENDENTFAILURE） 

回因其它系統(tǒng)的異?；蚴Фl(fā)的連鎖性失效

 

>間歇性失效（INTERMITTENTFAILURE） 

使用過程中偶發(fā)的功能異常或失效

 

>并聯失效（MULTIPLE FAILURE） 

同時發(fā)生兩件以上的獨立失效事件

 

>成型失效 

同一零件發(fā)生兩次獲兩次以上的異常失效

 

如何完成振動測試報告

 

儀器設備，夾具種類及特征，測試規(guī)格，執(zhí)行狀態(tài)及進行步驟，夾具與試件固定之方式，加速規(guī)的安裝位置，試件在測試的前、中、后功能測試紀錄，失效分析與判斷，測試結果的檢討評估、改善與建議

  

如何執(zhí)行可靠度計劃

 

• 定訂產品生命周期：泛指正常功能運作下的使用壽命

• 定訂環(huán)境需求：泛指于生產、存儲、運輸與使用操作下之環(huán)境

• 定訂可靠度的配置：界定產品可靠度之需求條件

• 可靠度的配置：零組件、半成品及成品等于不同階段下的需求水準

• 效益評估：品質成本分析、并界定死勇者的需求分布水準，包括（a）可靠度（b）可用性（c）功能需求 

• 設計分析（a）功能分析（b）環(huán)境分析（c）公差分析（d）故障分析及不良品效應響應分析 

• 定訂試驗程序：

 

 

 

（a）不同階段下的振動試驗計劃 

（b）可靠度的鑒定標準 

（c）環(huán)境需求水準：單一或復合環(huán)境測試 

 

 

 

• 綜合分析：收集經過測試后的資料，并分析執(zhí)行計劃的

 

 

 

（a）合理性（b）經濟性（c）其他效益影響評估 

 

 

 

• 追蹤與管制：建立產品的資料回饋系統(tǒng)，發(fā)現新問題與潛在問題

 

執(zhí)行可靠度計劃成功的秘訣

 

• 以提高產品可靠度為開發(fā)、生產的最高指標

• 選擇高可靠度的零配件及成熟的相關技術

• 對每一個新開發(fā)產品進行必要的破壞性測試及分析

• 進行階段性的設計評估及改善計劃

• 對產品進行環(huán)境影響分析與評估

• 實施階段性的可靠度試驗

• 追蹤與管制

 

測試變數

 

• 振動測試設備 

 

 

1.控制器 

2.放大器 

3.振動及推力大小及最大形成量 

4.振動音圈頻率影響范圍及響應頻譜

 

 

 

• 選擇振動測試的軸向 

• 振動頻譜與功率強度 

• 執(zhí)行時間的長久 

• 進行掃描的方式與速率

 

夾具種類與特性

 

• 試件本身

• 安裝技能

• 加速規(guī)（感知器）的種類、質量及數量

• 加速規(guī)的安裝位置及固定方式

• 試件狀態(tài)（關機/關機測試、復合測試）

• 其它

 

振動量及表示法

• 振動強度常用速度、加速度、振幅大小表示，也使用力量大小的變化來描述

• 加速度（a）、速度（v）、振幅（d）、力（N）通常用線性單位來表示

• 振動強度量通常有下列不同的描述： 

 

 

 

A. 峰對峰值（peak to peak） 

B. 峰值（peak level） 

C. 平均值（Average level） 

D.均方根值（Root meansquare, RMS） 

E. 功率頻譜密度值（Powerspectrum density,PSD） 

F. 加速度頻譜密度值（Accelerationspectrumdensity, ASD） 

 

 

 

• 各種不同的單位描述有其特定的使用時機，與振動強度表示法

 

影響振動測量的基本因素

 

¨振動測量通常使用加速規(guī)作為感知起，對于速度或振幅大小則將加速度訊號積分運算而得。當然也可選擇速度規(guī)或位移規(guī)進行測量，無論選用何種感知器作為測量感知器都必須注意其特性規(guī)格，否則將嚴重影響振動測試的精確度。

 

¨任何接觸時感知器的本身既是一個機械系統(tǒng)，有其自身的共振頻率及共振倍頻等相關物理特性，通常進行振動量測量前必須選擇高過測試頻寬條件以上的感知器。

 

¨必須選擇較高測量值之感知器

 

¨感知器安裝的方式

 

¨周圍環(huán)境變化也是影響振動測量的重要因素

 

換能器（感知器）的種類

 

在測量振動信號時，最長被選擇使用將機械能轉換成電能的測量元件，簡稱為換能源器或稱為能量轉換器（transducer）。

 

換能器將試件的機械運動能轉換成電能，再分析輸出信號之強弱與變化，如頻率、加速度、速度、位移及力等量。

 

在實際測量環(huán)境中依據實際需求又可分為：

 

一、接觸式

二、非接觸式

 

其中非接觸式的感知器，常用的有 

一、渦電流式

二、電容式

三、光電式 

A. 光彈法 

B. 雷射光電反射法 

C. 鐳射多普勒效應測量法

 

非接觸式感知器的使用特征

 

A. 遠距離測量 

B. 高溫/低溫環(huán)境下測量 

C. 無法固定感知器的環(huán)境 

D.無質量效應的缺點 

 

如何選擇加速規(guī)

 

>頻率影響范圍，靈敏度，線性度，動態(tài)范圍/安全極限值，質量效應，軸向及側向靈敏度，溫度效應，信號線長度，其它環(huán)境因素影響效應

 

振動波形的種類

 

>正弦波（SINE WAVE）

 

一、循環(huán)掃描（SWEEP SINE） 

A. 線性掃描——1.Linar2.Hz/sec 

B. 對數掃描——1.Log2.Octave

 

二、共振搜尋（RESONANCERESEARCH）

 

三、共振駐留（RESONANCE DWELL）

 

四、步進式掃描（STEP SINE）

 

五、復頻式共振駐留（MULTIRESONANCE DWELL）

 

>隨機波（RANDOM），沖擊波（SHOCKWAVE）

 

六、半弦波（HALF SINE1/2SINE）

 

七、鋸齒波（SAWTOOTH WAVE）

 

八、方波（SQUARE WAVE）

 

九、自行定義（SELF DEFINITION）

 

>SINE ON （SOR），RANDOM ONRANDOM （ROR），其它——復合波形測試

 

循環(huán)掃描的種類與使用時機（sweep sine）

 

試件以特定的振動能量，在預定的頻率范圍及時間內加以振動，并連續(xù)變化其頻率。

 

目的：使試件在設定頻率范圍內，由低頻至高頻或高頻至低頻連續(xù)的進行多次循環(huán)掃描測試，用以鑒定產品是否足以忍受環(huán)境應力，并及早預防與改善。

 

技巧：正弦掃描的振動強度、掃描速率及掃描方式，對共振的發(fā)生有重要的影響。正確的掃描速率必須滿到能使試件發(fā)生最大共振的最短時間作為掃描速率定訂的依據。并希望能在共振頻率范圍內發(fā)生足夠的共振次數，用以鑒定試件容忍振動環(huán)境應力的能力。

 

方式：一、線性掃描二、對數掃描 

 

隨機振動測試（RANDOM VIBRATION）

 

目的：對大多數的振動環(huán)境而言，無論是自然或人為環(huán)境所產生的振動環(huán)境大多以隨機波存在之振動模式為多。例如自然環(huán)境中的海浪、潮流、風、落雨、地震、、、以至日常生活中的環(huán)境如運輸環(huán)境等等所產生的振動，皆為隨機振動之范疇。固試件、產品所存在的環(huán)境本是涵蓋在隨機振動之范圍內，若能對試件進行振動相關之研究分析，投以經過研究規(guī)劃過的隨機振動測試，則將更接近實際所面臨之效果。其測試的效率遠超過正弦掃描，且不易發(fā)生正弦掃描式所產生的過應力及應力殘留等不良影響。