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振动试验、设备与检测 1 振动试验及其方法与规范 1.1 振动试验 1.1.1 可靠性和环境试验产品从出厂到使用期满全过程中，能满足规定或潜在要求的一切技术指标和特性的总和称为产品质量。这些指标特征和特性包括性能、强度、寿命、可靠性和使用期等。其中，可靠性是产品在规定的期限和条件下完成规定任务的概率。如果产品丧失规定的功能而不能完成规定的任务，就叫做发生故障，对元器件来讲就是失效。所以，某种产品的故障率越低，其可靠性就越高。可靠性是针对一定的环境条件而言的。为评价和分析产品可靠性而进行的试验，叫做可靠性试验，其目的是要确定产品在各种环境条件下工作或贮存时的可靠性特征量，为使用、生产和设计提供数据。同时，通过试验来暴露产品在设计、原材料、工艺流程等方面存在的问题，进而通过失效分析、质量控制来提高产品质量。可靠性试验可以分为环境试验、寿命试验和特殊试验三种。为评价和分析环境条件对产品性能的影响而进行的试验叫环境试验，它是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用，以评价在实际使用、运输和贮存环境条件下的产品性能，并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。环境条件是产品所经受到的周围的各种物理、化学和生物条件。环境试验可以分为自然暴露试验、现场试验和人工模拟试验三类。环境试验也是例行试验的一部分，工厂生产的产品按惯例必须进行的试验叫做例行试验，它是电子产品质量检验的重要组成部分。通常可以逐批进行，也可以定期进行。例行试验包括：环境试验项目、寿命试验项目和某些特殊试验项目三种。例行试验具有下列特点：（1）它是一种模拟试验，用来模拟产品可能遇到的环境条件与工作状态，以检验对产品性能（功能）的影响。（2）通常把产品出厂后可能遇到的复杂的、综合性的应力，分解成单一应力或仅有一、两种复合应力作用的功能试验，以检查产品在应力状态下的可靠性和稳定性。（3）通常采用加速试验和疲劳试验，因此例行试验后的样品一般不再作为成品提交用户使用。（4）它是对产品质量进行周期性检查，故又称周期试验。试验周期在产品标准中有规定，一般为一个月、两个月、一季度或半年，以确定周期内成批产品的质量。（5）它是采取随机抽样，根据允许的批极限不合格品率，制定合格判定数，并用定时截尾试验来快速检查与鉴定产品的早期失效水平。 1.1.2 振动试验振动试验是环境试验中的一种。它是在实验室模拟各种恶劣的振动条件，以检验振动对产品的影响，例如：经振动试验后仪器仪表是否产生噪声，引线及元器件是否有断裂或造成其它形式的失效等等。振动试验一般放在振动试验装置上进行，其振动频率、振动强度及试验时间要根据振动试验标准（规范）确定。振动对产品的主要影响是：（1）使结构损坏，引起变形、弯曲、产生裂纹、断裂，造成部件间的相互撞击等，从而使产品疲劳损坏；（2）使工作性能失灵、功能失效或性能超差，造成接触部件的接触不良，继电器误动作，电子管噪声增加，指示灯闪烁等，从而导致工作不正常、不稳定，甚至完全不能工作；（3）使工艺性能破坏，如螺钉或连接件松动、脱焊等。振动试验的目的是确定产品从制成开始，在运输、使用及工作过程中所能承受外来的振动或自身产生的振动，而不致破坏并能保持其原有性能，达到预定的寿命和可靠性。振动试验通常有下列几种类型。（1）疲劳环境试验：通过这种试验了解各种机械、构件、设备、材料以及元器件，承受往复振动环境而引起的性能参数变化或疲劳破坏的有关数据。（2）研究性试验：为了研究、开发新产品或改进、提高产品的质量，通过振动试验提供必要的力学性能参数。（3）产品质量监控试验：为确保制造的产品质量，严格控制生产工艺，采用振动试验对其实行质量监控。（4）新产品质量验证试验：对新设计制造的产品，通过振动试验来验证其是否能承受预期的振动环境条件，并保持其应有的性能。（5）包装运输试验：为了解产品出厂时包装是否安全、牢固和合理，运输中是否安全和可靠，通过振动试验提供必要的参数。（6）适应性试验：通过试验确定人体对交通工具的振动、公害振动等是否适应，能否满足人们在各种振动环境下正常生活或工作。 1.2 振动试验方法常用的振动试验方法详见表1所示。表1 几种振动试验方法的比较功能与特点试试验验方方式式功能特点正弦振动定振试验在固定频率下对试件进行振动试验，考核试件的功能及其耐振动程度固定频率、固定幅值（激振力或加速度）共振试验基本判明试件的破坏是由共振引起，用共振试验考核试件共振时的寿命试验时，主要共振频率点不能漏掉。要求自控仪频率的分辨率要高扫频试验在规定频率范围内，按规定的幅值以某种规律连续改变振动频率，对试件作振动试验扫频频率较宽，且可调，线性或对数扫频方式均可。扫频时要注意交越的设置、非线性失真的控制、控制传感器的安装位置、台面及夹具上振动的不均匀性等随机振动宽带随机试验模拟实际振动环境，试验时试件的所有部件能同时处在共振状态，从而可以判别试件之间的相互影响振动强度大，可以缩短试验时间。要求振动台和功率放大器的容量要大，设备价格较昂贵窄带随机试验模拟实际振动环境频率范围较窄（3—100Hz），但保留了随机激励信号的随机特性，并有一定的振动量级，振动台和功率放大器的容量要求不太大 1.3 振动试验规范 1.3.1 国际标准化组织有关标准（1）1S0 2041—1975振动与冲击名词术语；（2）1SO 5344—2004电动振动台——描述设备特性的方法；（3）1SO 6070—1981振动发生器辅助台——描述设备特性的方法；（4）1SO 8626—1989用于产生振动的伺服液压试验设备——描述特性的方法。 1.3.2 我国有关国家标准（1）GB 2298—1990机械振动、冲击名词术语；（2）GB/T 7670—87电动振动试验设备特性的描述方法；（3）GB/T l0861—89液压振动台；（4）GB／T 11353—89振动发生器辅助台设备特性的描述方法；（5）GB/T 5170.13—85电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用机械振动台；（6）GB/T 5170.14—85电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用电动振动台；（7）GB/T 5170.15—85电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法振动（正弦）试验用液压振动台；（8）GB/T 5170.19—89电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法温度／振动（正弦）综合试验设备；（9）GB/T l0179液压伺服振动试验设备特性的描述方法；（10）GB/T 2423.10—2008 电工电子产品环境试验第二部分试验Fh：振动（正弦）试验；（11）GB/T 2423.56—2008电工电子产品环境试验第二部分试验Fc：宽带随机振动试验； 1.3.3 我国有关国家计量检定规程（1）JJG l89—1997 机械式振动试验台检定规程；（2）JJG l90—1998 电动式振动试验台检定规程；（3）JJG 298—2005 中频标准振动台（比较法）替代了原 JJG 298-82 校准振动台（4）JJG 541—1988 落体式冲击试验台检定规程（5）JJG 637—1990高频标准振动台检定规程；（6）JJG 638—1990液压式振动试验台检定规程；（7）JJG 948—1999 数字式电动振动试验系统检定规程；替代了原JJG 529—1988随机振动试验系统检定规程；（8）JJG 1000—2005 电动水平振动试验强检定规程 2 振动试验设备 2.1 振动试验设备的分类振动试验设备通常是指用以产生振动及进行控制，并能将这种振动加到其它结构、零部件或产品上的设备。一般包括振动台台体、监控系统和辅助设备等。振动试验设备有时也称为振动试验系统或振动试验台，简称振动台。振动试验设备按其工作原理主要分为三种类型，即机械式（简称机械振动台）、电动式（简称电动振动台）和电液式振动试验系统（简称电液振动台也叫液压振动台）。其它还有电磁振动台、压电振动台和磁致伸缩振动台等。三种类型振动台的原理、特点和用途见表2。表2 类型原理特点用途机械振动台电动振动台电液振动台工作原理利用旋转不平衡质量块所产生的离心力进行激振由恒定的磁场和位于磁场中通有一定电流的线圈的相互作用而产生激振由电液伺服阀和液压作动筒所组成的能量转换装置，将油泵流出高压流体的能量转换成激振力特点有一定推力和能承受一定负荷，工作可靠，维护方便，成本低。工作频率范围窄，加速度波形失真较大有一定推力和能承受一定负荷，工作频率范围宽，振动波形好，调节方便，易于自动控制。成本高，结构较复杂，维修不很方便，一般工作台面较小，有的漏磁较大推力和承受的负荷都较大，下限频率低，振幅较大，易于自动控制。设备复杂，成本高，电液伺服阀易磨损，寿命较短主要用途小型：对电子元器件、小型仪器仪表、机构零部件等进行耐振、振动强度、振动疲劳、共振、振动特性、安装及焊接可靠性等试验。大型：对一般仪器仪表，机械零部件及一般装置、设备进行试验小型：对电子元器件、小型仪器仪表、机构零部件等进行耐振、振动强度、振动疲劳、共振、振动特性、安装及焊接可靠性等试验。大型：对一般仪器仪表，机械零部件及一般装置、设备进行试验对汽车、卫星、导弹、设备整机作试验，如模态分析、传递函数、频谱和功率谱分析等。也可对建筑物、桥梁、水坝、原子能反应堆等的模型作模拟地震试验 2.2 机械式振动台在振动试验中，机械振动台使用较为广泛。机械振动台形式较多，主要有弹簧片式偏心式机械振动台、偏心—弹簧式机械振动台、双质量机械振动台、离心式机械振动台四种，其中尤以离心式机械振动台使用最广。 2.2.1 偏心式机械振动台偏心式机械振动台是通过曲柄—连杆机构或偏心轮—连杆机构直接驱动的一种振动台，如图18—1。其工作原理是：马达通过变速机构或直接带动曲柄—连杆机构或偏心轮—连杆机构，使连杆及台面作往复振动。这种振动台是利用位移形式使台面振动，而不是用力来激振的。偏心式机械振动台负荷一般为5—10kg左右，频率范围10～100Hz，振幅0～5mm。由于传动件之间的摩擦、冲击等，振动台台面的波形失真比较大，噪声也较大。 2.2.2 偏心.弹簧式机械振动台偏心-弹簧式机械振动台是通过偏心轮及弹簧来驱动的一种振动台，如图18—2。在工作原理上，与偏心式机械振动台不同的是（1）偏心轮经过连杆后，再经过激励弹簧ko而带动台面振动；（2）偏心轮安装在一个子衡质量块m2上，而台面ml和平衡质量块的悬挂弹簧k1和k2都比较软；（3）在台面和平衡质量块之间安装了一个工作弹簧k，调节其刚度系数就可改变台面的振幅，而偏心式机械振动台则是通过调节曲柄或偏心轮的偏心距来调节振幅的，较不方便。偏心—弹簧式机械振动台的性能和偏心式机械振动台相似。 2.2.3 双质量弹簧片式机械振动台双质量弹簧片式机械振动台又叫电气机械式振动台，它的结构简单，振幅和频率调节方便，过去常用于仪器仪表作振动试验，因此通常也称为仪表试验振动台，由于这种振动台波形失真较大，性能要求不高，因此除用于作水泥制品振动试验外一般不再用了。由这种振动系统性质决定，它的振动频率决定于传动电动机的转数，而它的振幅取决于激励弹簧产生的激励频率与固有频率的比值。在使用时，如果频率已知，要得到需要的振幅值，只要调节固定弹簧的固有频率数，即改变固定弹簧的有效长度，这样虽然偏心率不改变，但可以得到各种不同的振幅值，所以调频调幅都很方便。 2.2.4 离心式机械振动台离心式机械振动台是利用旋转不平衡质量块所产生的离心力来进行激振的一种机械式振动台。它可以分为停车调幅和开车调幅两种类型，后者的数量在逐步增加，而前者目前仍普遍使用。停车调幅离心式机械振动台是利用若干组不平衡质量块旋转时产生的离心力，使其水平方向分力相互抵消，垂直方向分力合成一正弦力而激励振动，如图18—3。不平衡质量块旋转时的离心力为：（1）式中，m为不平衡质量块的质量；r为不平衡质量块重心至旋转轴中心的距离；为不平衡质量块旋转的角速度。不平衡质量块由质量相同的固定扇形块和活动扇形块组成一组（两对）不平衡器，当活动扇形块调整偏离位置α角时（如图18—4），扇形块离心力水平方向分力为：垂直方向的分力为：因为水平方向的分力大小相等，方向相反，作用于同一作用线上，所以其合力为零。而垂直方向的合力为2R1（因为是两对），即：（2）由公式（2）可以看出激振力按正弦规律变化，使激振器产生正弦振动。如果改变角度a （即对称地改变两对活动扇形块与固定扇形块之间的角度），就可改变激振力的大小，从而达到获得不同振幅的目的。开车调幅离心式机械振动台利用拉杆和螺旋导销，实现了不停车连续调幅，图18-5为其结构简图。台面和激振器连成一体，并安装在一个螺旋弹簧上，形成一个单自由度振动系统。激振器主要由单轴开车可调整的不平衡器与调幅机构组成，其垂直振动的导向是由带筋墙板支承的滚动轴承来限制。不平衡器旋转离心力的水平分力由墙板支承抵消，垂直分力则起激振力的作用。除上述导向外，还有带橡胶套的滚珠轴承起辅助导向作用。开车调幅离心式机械振动台的工作频带设计在振动系统的超共振区，工作时只需调整不平衡器的静力矩值就能改变振幅的大小。激振器中的固定扇形块支承在高精度滚珠轴承上，同样夹角的活动扇形块由滚针轴承在固定扇形块内。调幅拉杆上的一个销子插在活动扇形块的螺旋槽内，另一个销子插在固定扇形块的直槽里。当旋转调幅螺母时，带动调幅拉杆，实现直线和圆周运动之间的相互转换。即可改变活动扇形块和固定扇形块的相对夹角，也就改变了不平衡器静力矩值的大小，从而改变振幅大小。但当频率过高时，活动扇形块离心力较大，支承部分的摩擦力也很大，这时调幅较困难，所以调幅一般在低频时进行。由于调幅机构运动间隙的影响，使加速度波形失真较大；同时由于激振器产生的水平分力全部经导向机构传至地基，所以安装基础的质量块必须做得大。 2.2.5 机械振动台常见故障及排除机械振动台的常见故障和排除方法详见表3。表3 机械振动台常见故障及排除振动台类型故障形式产生故障的原因分析排除故障的方法停车调幅离心式机械振动台起动时有碰撞活动系统与振动台台体之间空隙偏小转动调节螺母，上升或下降台体有较强烈的振动试件偏离台面中心较大成对活动扇形块调整时角度大小不一样重新调整扇形块，使角度相同电动机轴与活动系统皮带轮轴不在同一水平面上调整两轴尽可能在同一水平面上振动时出现低频大振幅附加振动皮带轮轴向偏移调整电动机轴的位置，使电动机皮带轮与活动系统皮带轮处在同一平面上皮带和拉簧拉力不合适重新调整皮带及拉簧的拉力台面出现较大的横向振动扇形块调整不准重新调整扇形块活动系统上两个导向滚轮和导柱之间间隙太大利用偏心轴调节间隙活动系统与立轴的固定螺钉松劲拧紧固定螺钉，把螺母锁紧试件重心偏离台面中心较大重新安装试件，使重心与台面中心一致停车调幅离心式机械振动台台面未达到足够的振幅激励弹簧不够精确查清原因，重新计算修正激励弹簧频率指示不准活动系统进入二次谐振区台面增加配重，避开共振区电动机转速不稳和频率指示表指针摆动整流子碳刷已磨损更换碳刷整流子表面有污垢用沾有汽油的纱布擦净电源电压波动较大将调节变压器调到所需频率调节变压器接线夹板导线松动夹紧导线电动机转速稳定，但频率指示仪表的指示不稳定转速发电机和频率指示仪表之间的导线接触不良重新拧紧导线接到频率指示仪表上的导线断开重新接好导线频率指示仪表可能损坏修理或更换调好后的频率，有时突然降低由于油面高度不够，轴承有故障加润滑油，更换滚珠轴承，并用润滑油润滑轴承调频调幅中发生谐振、横振，可能由于调节变压器或工作弹簧的调节速度不均匀调节速度时要缓慢均匀产生横向谐振电源电压突变，工作弹簧或其刚度不适合检查清楚后修理开车调幅离心式机械振动台台面波形失真大振动台长期使用后，激振器主轴磨损或轴承紧固件松动使轴承间隙增大，精度降低修磨激振器后部轴承上的钢制调整垫片，使主轴承轴的间隙为0.05～0.07mm左右如主轴磨损过剧，更换主轴承台面横振、均匀度大液压调幅不同步，使激振力不一致（扇形块调得不对称）重新进行调整工作时振幅稳不住而逐渐变大，或横振不断增加可能由于液压控制单向阀密封性不好进行清理或更换减小振幅时振幅不回零可能是液压油漏损或误操作造成检查各环节是否漏油，或操作是否正常 2.3 电动式振动台 2.3.1 电动振动台的特点和分类由恒定磁场和位于磁场中通有一定正弦电流的线圈的相互作用所产生的电动力，来驱动的振动台试验系统，叫做电动式振动台。它是用来对试件产生正弦激励的一整套装置，通常包括：台体、功率放大器、正弦振动控制仪（或信号源和振动监测装置）及辅助设备。电动振动台根据工作原理和结构，可以分为多种形式。按电磁作用形式可分为直接耦合式和感应式；按激磁形式可分为励磁式和永磁式（永磁式一般推力较小，大多数用作激振器或校准传感器用的校准振动台）；按运动方式可以分为直线式和扭转式等类型。 2.3.2 电动振动台的构造电动振动台的工作频率范围大约为5～5 000Hz左右，也有的可达2Hz～10kHz。最大加速度为700—800m／s2，有的可达2 000m／s2。因此广泛用于电子、交通运输、水利、电力、土建、地震、国防、科研和计量等部门。对大推力的电动振动台，推力可达20kN以上，可用来对大型设备，如水坝、高楼模型或火箭、卫星等作振动环境试验。这种振动台台体的构造如图18-6。主要由三部分组成，即：（1）不动部分。圆筒型的磁缸、励磁线圈（小型电动台可采用永久磁铁作磁缸）、以及支座。支座用来支撑和安装其它不动部分的部件；（2）可动部分。动圈、动圈架台面和悬挂弹簧，动圈位于气隙之中；（3）气隙。磁缸的极性和极板之间的间隙。根据电动振动台的工作原理，由安培定律来确定作用在导体上的力为：（3）式中，B为磁场的磁通密度（T）；I为导体中流过的电流（A）；L导体在磁场中的有效长度（m）；F为导体所受到的作用力（N）。力的方向可用左手定则来确定（如图18-7）。电动振动台的工作原理是磁电式速度传感器的逆效应。台体各部分的功能是：（1）悬挂系统。也叫活动系统，即可动部分，它的谐振频率为（4）式中，为悬挂弹簧的刚度系数；为活动系统的质量。（2）磁路系统。由励磁线圈、导磁体和工作气隙构成，用于形成磁场。磁路有两种结构，如图18-8，一种是单磁路，如图中（a）和（b），它的结构简单，制造方便，但台面漏磁比较大。另一种是双磁路，如图18-8中（c），它对台面漏磁影响较小，并由于磁场分布对称，可以减小台面波形失真，但它安装拆卸不方便，散热情况不好。（3）弹簧支承系统。用于承受活动系统的全部质量（包括台面和被试产品）及动圈产生的推力。（4）导向机构。用于限制振动台的横向振动，但它影响振动台的使用寿命，对高频小振幅带来波形失真。（5）冷却系统。用于降低动圈和励磁线圈的发热，可用风冷或水冷。（6）消磁。为了减少（实际上是改变）台面的漏磁，在台体内装有消磁装置，产生与漏磁方向相反的磁场，把台面的漏磁限制在最小限度。电动振动台的激励信号源输出电流经过功率放大器而送至动圈，对其的要求是，波形失真小，频率示值精度高，输出稳定等。通常采用拍频（差频）振荡器，利用频率合成技术，将固定和可变振荡器输出信号同时输入混频器，混频后经低通滤波器取出差频，从而得到需要的低频正弦信号，拍频振荡器的方块图如图18—9。固定和可变振荡器大都采用LC振荡电路，振荡频率都在几十千赫的范围内，改变可变振荡器槽路的L或C（一般是改变C），就可调节输出低频信号的频率。电动振动台的功率放大器用来放大激励信号源输出的电信号，使它获得足够的功率去推动振动台活动系统振动，并达到应有的推力（即规定的加速度）。小推力的电动振动台一般采用晶体管功率放大器，中推力和大推力的电动振动台常用电子管功率放人器，功率放大器的方框图如图10。图10 电动振动台用功率放大器方块图前置放大器分相器功率放大器放大器末级输出变压器由激励信号源输入交流输出至振动台动圈电源近年来生产的电动振动台一般都备有扫频的自动控制系统，以实现闭环扫频振动。自动控制系统一般是一台自控仪，它将测振仪检测来的反馈信号大小自动地改变其输出，从而强迫振动台精确地维持在定加速度（或定振幅、定速度）振动或交越扫频振动。自控仪由振荡器、扫频电路、控制放大器和电压放大器四部分组成。如图11。振荡器产生所需工作频率范围的正弦波激励信号电压，扫频电路使振荡器的输出频率能以一定的形式（线性或对数）不同的速度自动变化，达到自动扫频的目的。控制放大器根据反馈信号的强弱自动控制振荡器输出信号的大小，使振动台实现定振。电压放大器把振荡器输出信号电压放大到足够的大小，并具有一定的带负载能力，再输给功率放大器。扫频电路振荡信号源电压放大器来自测振议的反馈信号至功率放大器控制放大器图11 振动自动控制仪方块图 2.3.3 电动振动台常见故障及排除见表6。表6 电动振动台常见故障及排除故障部位故障形式产生故障的原因分析排除故障的方法振动台台体振动台台体发出尖叫声，波形失真严重动圈骨架与其上导线脱胶重绕或更换动圈活动组件螺栓连接处有松动去掉上防护罩，拧紧螺栓功率放大器有高频寄生振荡检查功率放大器输出波形，并设法消除振荡振动台台面加速度大大下降驱动线圈层间短路用双臂电桥测量线圈电阻，便可查出。应重绕或更换驱动线圈驱动线圈骨架与其上导线大面积脱胶重绕或更换驱动线圈激励线圈部分短路设法排除短路故障激励电源故障，激励电流大大下降检查功率放大器电源箱振动台台体振动台台面不振动动台自控仪无输出振用仪器检查，找出原因，再排除功率放大器无输出用仪器检查，找出原因，再排除驱动线圈全部短路重绕或更换驱动线圈励磁线圈全部短路重绕或更换驱动线圈励磁电源有故障，无输出用仪器检查，找出原因，再排除动圈引出线折断更换引出线测振仪测振仪输出端噪声（低频）突然增大电荷放大器有关组件损伤挑选低噪声组件更换电荷放大器板插座松动，接触不好打开屏蔽罩插紧拾振器（传感器）到测振仪输入端的引线两头没有插紧，接触不好，引进干扰将引线插紧，拧紧螺母归一化放大器有高频振荡，可能是校正电容或电阻脱掉或变质检查后更换测振仪输出级有高频振荡，可能是校正电容电阻脱焊或变质。也可能是有关阻件性能变化查清后更换可在不影响频响的情况下，略为增大校正电容输入信号输不进去加速度计坏了更换加速度计加速度计与引线插头插座间接触不良重新插引线，并拧紧电荷放大器板插座松动设法予以插紧引线与高频插头脱焊，或高频插头的插针与锸孔接触不良检查后改进电荷放大器输入级场效应管损坏检查后配对替换测量误差增大换档误差变大，一般是量程电阻变质或虚焊检查后替换，并校正振幅、速度、加速度各档偏高或偏低于标准值，则可能是灵敏度拨盘数值与拾振器（传感器）灵敏度不相等也可能是归一化放大器反馈电阻上串接的电位器滑动重新进行调整更换电位器加速度测量准确，速度和振幅测量不准确，可能是积分器中的电容或电阻变质，特性不对重新进行计算，然后替换电阻或电容信号源非线性失真度增大可能是温度变化引起积分器零点漂移，使三角波不对称用示波器监测积分器输出端的三角波调整积分器输入级零点平衡电位器，监测5H2时的三角波形，看不到有明显歪邪也可能是反相器输出方波不对称用直流数字电压表监测，调整反相器调零电位器，使正负输出幅度的绝对值相等输出噪声增大正弦转换器有振荡，可能是校正环节的电阻电容脱焊、虚焊或变质检查后排除，或更换变质电阻电容压缩器输出有振荡，可能是校正环节的电阻电容脱焊、虚焊或变质检查后排除，或更换变质电阻电容停振信号源输出级有振荡，可能是校正环节的电阻电容脱焊、虚焊或变质检查后排除，或更换变质电阻电容可能是扫描输出放大器（对数或线性）的零点偏移，使扫频信号小于10mV 可调下限电位器旋到零的时候，调节对数或线性放大器的调零电位器，使其有10mV左右的输出扫频及控制部分扫频反向失灵按键与开关接触不上重新调整距离电容变质或虚焊、脱焊检查后更换或改进组件失效更换手定上下限频率与自动扫频上下限频率不相符可能是自动扫频幅度与手定10V基准幅度不一致测出扫频幅值，将手定幅值也调到同一值按下扫频保持按键，频率仍向高或低缓慢变化，保持不住扫频积分器中积分电容漏电更换积分器零点偏移调节积分器输入级零点平衡电位器压缩速度调节失灵可能是压缩调节给定电压跌落检查有关电压和分压电阻或电位器是否脱线控制场效应管损坏或脱焊检查后更换速度控制放大器零点偏移调正零点交越跳动量增大测振仪加速度、速度、振幅各级输出直流电平不同检查级隔直电容是否漏电加速度、速度、振幅各级输出和测振仪最后输出级可能有振荡检查后消除交越比较器负载太重，不能供交越继电器足够的线圈电流，使继电器吸合不好更换组件或继电器压缩速度不合适重新细心调节 2.4 电液式振动台 2.4.1 电液振动台的构造和工作原理用电子线路控制，由液压系统驱动的振动试验台叫作电液振动台，也叫液压振动台。电液振动台工作原理见图18-12。电液振动台主要由液压油源、电液伺服阀、振动台台体、电控装置等组成。其工作原理是：由电控装置内的信号源给出一个正弦波或三角波、锯齿波，方波等周期波信号（或由计算机系统发出随机波，即不规则信号），经功率放大器等将信号输到伺服阀按信号的变化规律产生运动，从而改变液压油源的高压油的流动方向及流量大小，使振动台台体连同试件产生所需要的振动。同时从加速度计及位移传感器检出来的信号也反馈到电控装置内的振动测量控制仪及振幅测量仪中（或再反馈到计算机系统），形成闭环控制系统，保证振动台的振动参数维持在所要求的数值上。电液振动台推力可以以吨计，甚至达数十吨，主要用于大型结构物的振动试验，诸如汽车的行驶模拟试验、建筑结构的抗震试验、飞行器的动力试验以及电工、电子产品的整机环境试验、筛选试验等。 2.4.2 电动液压振动台的特点和电动振动台相类似，液压振动台也有相应的激振器，有时称其为作用筒。它和振动台原理相同，仅尺寸和激振力都较小，而且也是无台面、有顶杆，通过顶杆去激励试件的。一般多个激振动器共用一个液压泵站，但它们有各自的控制电路，以便彼此能给出互不相关的激振力而起到多点激振的作用。 2.5 其他类型振动台除机械振动台、电动振动台和电液振动台外，其它还有压电振动台和磁致伸缩式振动台等，使用不广泛。 2.5.1 压电振动台根据压电晶体的逆压电效应制成的振动台叫压电振动台。压电加速度计是将机械能转换成电能，而压电振动台则是将电能转换成机械能，即逆过程。这种振动台的结构如图18—13。其工作原理是：在压电晶体两极施加高频交变电压，晶体就产生高频变形，使与其连接台面产生相应的振动。这种振动台的特点是：推力小，频率高，失真小，横向振动小。因此可将压电振动台与激光测振仪配套，组成高频振动标准，用来校准压电加速度计高频时的灵敏度和频响。压电振动台的工作频率范围可从20Hz到50kHz或更高，但是位移和激振力较小，通常振动幅在0.025mm以下；而加速度较大，可达1 0000m／s2。 2.5.2 磁致伸缩振动台磁致伸缩振动台是根据铁磁材料的磁致伸缩效应制成的，如将一根镍铁杆置于交变强磁场中，就会发生拉伸和压缩变形，利用这种交变变形带动台面振动。振动台的构造如图18—14。若要产生较大的振幅，通常还要利用杆的共振原理，因为磁致伸缩本身产生的变形是比较小的。 2.6 激振器激振器和振动台均属振动激励装置，两者结构原理、空载时的数学模型是一样的。从结构上看，振动台因有台面而得名，试件放在台面上工作；激振器一般没有台面，中间为可以运动的激振顶杆，是它激励试件的主要部件。随着模态试验、结构动力学分析、结构优化设计以及机械故障诊断等新技术的发展，只靠台面上的振动已不能满足要求，因此激振器已成为振动测试、特别是现场和构件测试的主要手段。激振器也有机械式、电动式、液压式若干种。机械式因其笨重、调整不便而不常用，液压式因其需要一套液压设备也不常用（除非对大型构件），电动式则因其激振力适中、激励容易、效率高、携带方便而获得了广泛应用。可以说，除了大型构件而外，几乎都是使用电动激振器，其激振力小到几十牛顿、大到上兆牛顿。电动激振器在结构上可分为以下三种：（1）永磁式激振器：其励磁部分直接采用永久磁铁，由磁钢、铁芯和磁极板组成回路。驱动线圈位于磁场工作的气隙内，线圈框架固定在顶杆上，并由上下两个弹簧支承起来，而弹簧则联接到基体上。经功率放大后的交变电流I通入驱动线圈，载流体在磁场中受力，此力通过顶杆传到试件上便是所需的激振力。其结构原理示于图18—15（a）。永磁式激振器可以做得很小而便于携带，当然其推力也相应会小一些。（2）励磁式激振器：其结构原理简图示于图18—15（b）。永久磁铁产生的磁场毕竟有限，因此有必要靠外来直流电来激励磁场，用于推力较大的场合。其它原理和永磁式是一样的。（3）电磁激振器：直接利用电磁力作为激振力，常用于非接触式激振器中。由于它与试件不接触，因此可对旋转着的对象进行激振，这是其一大优点；它没有附加质量和刚度的影响，其频率上限可达到500～800Hz或更高。其结构简图示于图18—16，励磁线圈包括一组直流和一组交流线圈，即力检测线圈可以检测激振力。位移传感器用于测量激振器与工件之间的相对位移。值得注意的是，工件在此已作为磁场闭路的必不可少的部分，因此不适用于非磁性材料的激振。而且在对位移定标时，也必须考虑非接触的相对位置的状况。电动式激振器主要用来对试件作绝对激振，因而在激振时，应当让激振壳体保持静止，以便使激振器的能量用于对试件的激励上，从而得到正确的测试结果。为此，必须解决好激振器的安装问题。激振器—试件系统可简化成图18—17所示的力学模型，图中、M和。分别表示激振器基座、激振器可动组件和试件的质量；、和分别表示激振器的安装刚度、激振器的支承刚度和试件的结构刚度；、和分别为安装阻尼、激振器的机电阻尼和试件的结构阻尼。激振器与试件之间为刚性联接，并假定。激振器的安装方法如图18-18所示。经分析可知：（1）当被测件的固有频率较高时，需进行较高频率的激振，此时可用小刚度弹簧或橡皮绳等将激振器悬挂起来，如图18—18（a）所示。应有必要的配重，以便增加质量，尽量降低悬挂系统的固有频率，使它低于激振频率的1／3，这样才可认为激振器的壳体和安装方式对试件运动特性的影响可略去不计，而如果使用大、中型振动台激振，则必须将它们安装在减振装置上。（2）当被测试件的固有频率较低时，将激振器刚性地安装在地面或刚性很大的架子上，如图18—18（b）所示。使安装的固有频率比激振频率高出3倍以上，则也可忽略激振器壳体和安装方式对试件振动的影响。（3）当小型激振器作水平绝对激振时，若激振频率较高，也可把激振器悬挂起来，形成“单摆”系统，如图18—18（c）所示。若悬挂长度足够，则单摆系统固有频率很低，从而使激振器的壳体和安装方式对试件的运动特性影响很小。为了产生一定的预加载荷，需要斜挂，使其形成口角。总之，使用激振器时，对高频测试要软安装；对低频测试要刚性安装。而且，激振器和试件间往往要用一根在激振力方向刚度很大、而横向刚度很小的柔性杆连接，它既保证激振力的传递，又大大减小对试件回转的约束。上面说的都是绝对激振的方式。有时被试验物体周围没有固定点可用，例如桥梁、弹簧和一些自由悬挂物等。这时，唯一能够采用的是将激振器弹性地安装在试验物体上，即相对激振的方法。激振器质量和支承弹簧，所组成的系统共振频率，必须低于激振器的工作频率。有时需要得到较大的激振力（此动圈所能提供的激振力大许多时），也可以用激振器和支承弹簧系统共振的方法，以实现大的激振力。 2.7 水平滑台水平滑台是振动台的辅助设备，当试件（特别是试件为较大的整机）需要进行水平振动试验，而依靠旋转振动台的位置还无法将其安装固定时，就需要借助水平滑台。由于机械振动台可以在同一台面上实现垂直和水平方向的振动，所以水平滑台常作为电动振动台和液压振动台的水平辅助台使用。水平辅助台和振动台的连接示意图见图18-19。水平滑台的结构形式很多，包括：板簧台、空气弹簧台、滚珠、滚柱和滚针轴承台、磁性轴承台以及静导轨台，其中，以静压导轨台和板簧台最为常见。 2.7.1 静压导轨台是将具有一定压力的油液，经节流器输入导轨面之间的油腔，形成运动部分和固定部分间的一层油的滑膜，将滑台托起。这承载油膜使导轨和台体之间的结合面完全隔开。实现纯流体摩擦。静压导轨滑台其结构形式有开式结构和闭式结构两种。开式静压导轨滑台结构见示意图18-20，它的导轨设置于床身的一边，不能限制工作台从床身上分离。油泵起动后，由溢流阀控制其工作压力，压力油经滤油器进入具有节流阻尼R的节流器之后，进入导轨的油腔，将工作台浮起，形成一定间隙，使工作台与床身以一层油膜隔开。油液从油腔经过导轨间隙，克服间隙阻尼，流出，最后集中到油箱里。当工作台受到载荷w作用后，将沿w方向移动一个距离，使导轨间隙变小，油腔压力户升高，以抵抗外载使工作台处于平衡。闭式静压导轨滑台是指能防止工作台与床身分离的导轨滑台，这种导轨中，上、下或左、右方向上都开有油腔，其结构简图见图18—21。闭式和开式工作原理类似，工作台受到荷载作用后，导轨中油腔间隙发生改变，由于节流器的作用，与油腔间隙改变的同时，油腔压力发生变化。油腔减小时，压力升高，反之，压力降低。因此油腔压力的改变能使工作台抵抗载荷的作用而保持平衡。闭式静压导轨在各方向均设有油腔，故这种滑台具有承受各方面载荷作用的能力和具有很大的承受颠覆力矩的能力。静压导轨滑台中所用节流器形式种类很多，可分为固定节流器和可变节流器两大类。固定节流器的阻尼不随外界载荷的改变而改变，其形式多为毛细管节流器；可变节流器的阻尼则随着外界载荷的改变而改变，其形式多为薄膜反馈节流器。 2.7.2 板弹簧式滑台板簧式滑台是指用板弹簧支承的滑台，其支撑板簧形式

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