随机振动试验中控制谱和目标谱的偏差超差问题

little-boy

在随机振动试验中，经常会发生控制谱和目标谱不一致的问题，被称之为偏差或超差现象。偏差现象导致随机振动有效值偏大，超差现象导致试验中断，偏差现象随着试验时间的增长，最后发展为超差现象。两者都是在振动试验中不能允许发生的，需要引起重视。

其产生原因多种多样，但究其本质，个人认为，主要是在试验频域内产生了多余的加速度，从而导致PSD偏大。下面就几个实例，进行说明。

实例1：低频段和中频段控制谱超差，试验中断，如下图1。

图1 低频段中频段控制谱偏大及其原因

原因：控制点加速度传感器接头处松动，导致试验中松动处针头有碰撞，低中频段加速度增加。
对策：拧紧接头处，重新试验。

实例2：中频段控制谱和目标谱有偏差，试验时间增长，试验不中断，如图2。

图2 中频段控制谱偏差及其原因

原因：动圈上部支持机构中，有一个支撑轮跌落，导致试验中动圈台面下部微弱撞击，产生额外的冲击加速度，PSD偏差。
对策：修理，换支撑轮，重新试验。

实例3：低频段控制谱偏大，试验时间增长，造成偏差，试验中断，如图3。

图3 低频段控制谱偏差及其原因

原因：试验体为某盖板，低频段处存在共振，使加速度传感器获取到额外的加速度，从而导致低频处目标谱偏差。
对策：更换灵敏度较小的加速度传感器，使共振的影响尽量减小。

实例4：中频段控制谱偏大，试验中断，如图4。

图4 驱动动态范围低下

原因：振动试验系统的驱动动态范围低下，无法满足此试验。
对策：这种现象解决起来比较困难，需要和厂家联系，协商解决。此问题曾在前公司工作时困扰本人多年，一直没能找到解决方案。现本人工作的公司已解决此问题。

实例5：试验体和试验系统中存在反共振点，控制谱超差，试验中断，如图5。

图5 反共振点的影响

原因：反共振点的影响，详见公众号【声振之家】文章《随机振动试验时为什么会出现超差现象？可以难免吗？》的分析。
对策：个人经验，修改夹具，减少反共振点的影响。

以上，罗列了本人十来年遇到随机振动试验时偏差超差现象的几个实例，仅供参考，因为产生原因多种多样，不局限于以上几种原因。随机振动试验中的偏差超差现象是一种很常见的问题，需要引起重视，除了夹具、振动试验机、振动控制仪、传感器、样品本身等因素外，还有程序参数设置、环境温度及振动试验系统周边其他电子设备的电磁干扰等原因。样品和试验环境的不一致性，很难总结出一种通用的模式，需要我们具体问题具体分析，抓住其本质（试验频域内采集到额外加速度）出发分析，在实际工作中进行摸索和积累！