在現(xiàn)在的生活中，許多真實的振動環(huán)境是隨機的，如噴氣式發(fā)動機和火箭發(fā)動機引起的振動、車輛在不平路面行駛引起的振動、飛行器附面層紊流引起的振動等等。因此，要真實地模擬外場振動環(huán)境，隨機振動試驗是不可缺少的。隨機振動試驗遠比正弦振動試驗復(fù)雜。

1.隨機振動試驗和正弦振動試驗的等效問題

當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)許多振動環(huán)境是隨機的，而用正弦振動試驗不能解決隨機的工程問題時，就希望進行隨機試驗。正弦振動與隨機振動不存在一般的等效關(guān)系。只是在振動強度中正弦振動和隨機振動按疲勞損傷原理存在某種等效，即

式中，A 為等效正弦振幅；r 為正態(tài)化系數(shù)；f 為頻率；Q 為放大系數(shù)（響應(yīng)/輸入）；W 為頻率f上的譜密度值。

這一公式常用于正弦掃描代替隨機振動，但使用條件是在共振峰附近，且局限于疲勞強度等效，而對于考核產(chǎn)品性能的試驗不適用。許多產(chǎn)品隨機振動試驗?zāi)芡ㄟ^但正弦振動試驗通不過，而實際環(huán)境又是隨機的。

正弦振動試驗的優(yōu)點如下：

①是分析共振頻率和阻尼特性（共振時）的有用工具；

②是研究振型的好方法；

③試驗結(jié)果極易被工程技術(shù)人員理解和使用；

④比隨機振動試驗經(jīng)濟，易于普及。

然而，隨機振動試驗在大多數(shù)情況下更代表實際環(huán)境，所有頻率成分同時激振而且各個頻率的輸入振幅是隨機變化的。一般，正弦振動試驗適合于試件的最初分析階段，而隨機振動試驗適用于最終檢驗。

2.隨機振動試驗的準備
① 試驗夾具的選用和設(shè)計
進行隨機振動試驗和正弦振動試驗一樣，首先應(yīng)將受試設(shè)備牢固剛性地固定在振動臺臺面上。對于各類電子組件、印制電路板、精密的儀器儀表通常情況下需要借助于夾具，將受試設(shè)備固定在夾具上，通過夾具將受試樣品固定在振動試驗臺面上。
在隨機振動試驗中，如果夾具選擇不好，除會使試件受到失真的振動考核外，還可能使振動控制變得困難，有些地方超差很嚴重，甚至使試驗難以進行。隨機振動試驗比正弦振動對夾具設(shè)計與制作的要求更高，也更嚴。② 試件的安裝隨機振動更容易使緊固件振松。因此，在每次試驗前都應(yīng)檢查緊固件是否松動。在試驗過程中如果發(fā)現(xiàn)控制不穩(wěn)定，應(yīng)停機檢查緊固件和傳感器的連接，這兩種連接有問題時，都會造成控制不穩(wěn)定。

在擰緊安裝螺栓時應(yīng)該使用測力扳手。這樣既可以保證擰緊，又保證緊固件不受損傷。這里推薦對 M8 的螺栓擰緊力矩為3.46kg/m；對M10的螺栓擰緊力矩為7.6kg/m。如果沒有條件使用測力扳手，在擰緊螺栓時要保證彈簧墊圈剛剛壓平，不要用大扳手使勁擰，以防將螺紋擰壞或螺栓擰斷。
③ 控制加速度計和測量加速度計的安裝試驗前必須按試驗條件的要求安裝好控制和測量的加速度計。安裝方法和注意要點與正弦試驗相同。為了防止靜電干擾，一般在加速度計和夾具或試件之間加絕緣片和絕緣塊，其中絕緣塊可以在三個垂直方向上粘加速度計。可用502膠黏結(jié)，也可以用小螺釘連接絕緣塊，另用小螺釘連接加速度計和絕緣塊。④ 隨機振動控制儀設(shè)置
隨機振動試驗的試驗條件及控制參數(shù)均需要事先（試驗前）輸入控制儀，由于控制儀的種類不同，需要輸入的參數(shù)也不盡相同，這里只選較為通用的參數(shù)進行說明。
選擇頻率范圍。大部分控制儀需要選擇頻率范圍。一般有幾檔供選擇，只要將試驗頻率上限值輸入，控制儀就可以自動選到級合適的頻率范圍。個別控制儀則不需要選，頻率范圍是固定的。
譜線數(shù)和自由度數(shù)的選擇。數(shù)控儀的分辨率是由譜線數(shù)決定的，試驗帶寬除以譜線數(shù)就是分辨率。例如，試驗頻率上限為 2000Hz，試驗帶寬也就是 2000Hz，如選 200線，則分辨率為 10Hz。選 400 線，則分辨率為 5Hz。常用的譜線數(shù)為 200、400 和800。譜線數(shù)越多，分辨率越高，但回路時間（即對輸出譜進行一次修正的時間）也越長，也就是說要達到同樣精度時均衡的時間也加長。在選擇譜線數(shù)時，如果試驗規(guī)范譜形簡單，可以先選 200 線，只有當(dāng)它不能滿足要求時，例如，譜的設(shè)置由于分辨率不夠無法設(shè)置，或者某頻段內(nèi)均衡后超差嚴重等，再增加譜線數(shù)。
譜的設(shè)置。將試驗規(guī)范的譜形輸入控制儀，一般試驗功率譜密度曲線由折線組成，輸入前先要了解有幾個折點，每個折點處的功率譜密度值（PSD 值）和折點的頻率值，起始和最終折線的斜率（單位是 3dB/倍頻程）。如果規(guī)范給出的值與輸入值要求不同，應(yīng)該換算成要求的值，例如，規(guī)范譜一般起始和終點只給出頻率和斜率，而不給出 PSD 值，有些儀器輸入需要這點的 PSD 值，那么就需要計算，并按規(guī)范譜將各折點數(shù)據(jù)依次輸入儀器。
容差的設(shè)置。隨機振動試驗的容差由兩部分組成，即譜形的容差和均方根加速度的容差。前者是控制譜形的，后者是控制總能量的。而設(shè)置的容差又分為報警限和終止限，試驗中控制譜或均方根加速度超過報警限，儀器報警但不停止試驗；超過中止限就要切斷輸出，停止試驗。容差的設(shè)置一般應(yīng)按試驗條件的要求設(shè)置，可以全頻段只設(shè)一種，也可以分頻段設(shè)置不同值。如果試驗條件沒給出容差要求，推薦使用譜容差如下：報警極限±3dB，中止極限±6dB。均方根容差報警極限±5dB，中止極限±3dB。
預(yù)試量級的設(shè)置。隨機振動試驗首先要在低量級下均衡，均衡完成后，逐步將量級升至試驗量級。通常均衡量級要很低，這樣不會對試件造成損傷。但低量級均衡到高量級做試驗會出現(xiàn)非線性問題，均衡好的譜還要修正。因此，在什么量級下進行均衡、分幾個量級、用多長時間升到試驗量級都需要設(shè)置。如果試驗條件沒給出特殊要求的話，推薦設(shè)五個預(yù)置量級，即-12dB、-9dB、-6dB、-3dB、0dB，上升時間以 30～60s 為宜。GB/T2423.56規(guī)定，在正式隨機試驗前，所允許的預(yù)調(diào)激勵時間（即建立時間）如下：
a.小于規(guī)定量級的25%（-12dB），無時間限制。

b.在規(guī)定量級的25%～50%（-12～-6dB），其時間不大于規(guī)定時間的1.5倍。c.在規(guī)定量級的50%～100%（-6～0dB），其時間不大于規(guī)定時間的10%。⑤ 試驗系統(tǒng)的導(dǎo)通試驗前，無論是控制系統(tǒng)還是測量系統(tǒng)，都需要導(dǎo)通。所謂導(dǎo)通，就是看系統(tǒng)連接是否有效、是否可靠，一般常用的方法是給試件及振動臺一個段擊，觀察傳感器、電荷放大器及示波器有無反應(yīng)。試驗前的導(dǎo)通工作十分重要，它是進行安全試驗，提高測量可靠性的有效方法。3.隨機振動的預(yù)試驗
一般大型隨機振動試驗在試驗準備工作做完后都要進行預(yù)試驗。其目的是通過小 t 級的振動試驗了解系統(tǒng)工作是否正常、試件安裝是否合適，并了解試驗的振動特性，觀察控制曲線和驅(qū)動曲線，估計正式試驗是否會出現(xiàn)什么問題，想辦法解決出現(xiàn)的各種問題。① 用試驗量級的1/4（-12dB）進行隨機振動的預(yù)試驗，時間為60s。記錄全部測點的影響，畫出控制曲線及驅(qū)動曲線，觀察功放最大的輸出電壓和電流。通過試驗了解各系統(tǒng)工作是否正常，控制曲線是否完全滿足容差要求，驅(qū)動曲線的動態(tài)范圍是否達到控制儀的極限，功放的最大輸出電壓和電流是否小于額定值的1/4。研究這些問題是為了估計滿t級試驗是否有把握，在預(yù)試驗中出現(xiàn)的問題必須解決，如果要解決的問題較多，預(yù)試驗還可以重復(fù)進行，直至滿意為止。②試驗件的初始檢查許多試件要求在隨機振動試驗過程中進行測試。因此，在正式試驗前必須對試件進行初始檢查及通電測試，并記錄初始靜態(tài)數(shù)據(jù)，還可以利用預(yù)試過程觀察試件各參數(shù)在預(yù)試驗中的變化。
4.正式隨機振動試驗
預(yù)試驗順利后就可以開始正式試驗。正式試驗的注意事項和中斷處理與正弦試驗基本相同。其中要強調(diào)的是試驗由一個人統(tǒng)一指揮，各崗位分工明確，職責(zé)清楚，試驗中出現(xiàn)問題及時報告指揮，由指揮處理。每次試驗結(jié)束，要檢查一下控制曲線及測量信號是否已記錄下來。一般試驗要進行三個相互垂直的x，y，z，3 三個方向依次進行，但換一個方向后應(yīng)從預(yù)試驗開始。因為更換方向，許多部分都要重新連接，重新安裝。在每一方向正式試驗做完后，在同樣的狀態(tài)下，按預(yù)試驗中第二項再做一次頻率特性測量，使用的試驗參數(shù)完全相同，記錄下各測點的頻率響應(yīng)曲線。

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