振動試驗的掃頻速率與倍頻程

電工電子產品在掃頻振動過程中由于品種不同試驗頻率范圍不盡相同，都有一個掃頻速率問題，如果沒有特殊規定，掃頻的速率應為每分鐘一個倍頻程，試驗中如何保證每分鐘每分鐘一個倍頻程的掃頻速率將影響到試驗結果的準確性。

為了確定電工電子產品經受振動的適應性以及評價其結構的完好性，在環境試驗內容中常常遇到振動試驗項目。振動試驗是在試驗室內模擬電工電子產品在實際使用和運輸過程中可能經受的振動影響，但不一定是實際環境的再現。

振動試驗將給試驗樣品的結構剛度和疲勞性能帶來不同程度的影響。不同的試驗嚴酷等級即頻率范圍、振幅值和持續時間將產生不同的試驗結果。因此。嚴格執行標準規定的試驗條件對于取得準確的試驗結果有著重要的意義。

當試驗樣品的使用范圍明確而且振動頻率是已知或可以預測時，采用定頻試驗法。為了確定試驗樣品在某段頻率范圍內對振動的使用能力或搜索試驗樣品在某段頻率范圍內的危險頻率（共振頻率）時則采用掃頻試驗法，如整機振動試驗中的初始振動響應檢查和zui后振動響應檢查。

在掃頻振動試驗中，通常規定好頻率范圍、振幅值和持續時間。有關標準規定，掃頻應是持續的且其頻率隨時間應該按指數規律進行變化，掃頻速率（掃頻過程中可控變量頻率對時間的變化率df/dt）應為每分鐘一個倍頻程。所謂倍頻程即為頻率比為2的兩個頻率之間的頻段稱為倍頻程；n＝1時頻率比＝2，稱為一倍頻程；n＝2時頻率比＝2＝，稱為二分之一倍頻程。

一般情況下，掃頻試驗法在每一軸線上的試驗持續時間以有關應力循環次數所換算出來的掃頻循環次數給出，某一頻率范圍內進行一次掃頻循環所需的時間在有關標準中給出，某一頻率范圍內進行一次掃頻循環所需的時間在有關標準中給出，遇到非典型頻率范圍時，其掃頻循環次數及每次掃頻所需時間則按公式進行計算。

掃頻試驗要求頻率隨時間按指數規律變化，即

＝e^kt                       

（1）

式中f₂、f₁分別為掃頻的上、下限頻率，k為取決于掃頻速率的因素，t為頻率f₁到f₂的掃頻時間。將等式（1）兩邊取以e為底的對數得：

kt＝log_e

（2）

若時間以分鐘計量，掃頻速率為1倍頻程/分鐘，即＝2時，等式（2）簡化為k＝log_e2，將其帶入等式（2）得：

t＝log_e（）/log_e2

 ＝log₂（）                                  

（3）

為查表計算方便起見，多采用以10為底的常用對數，因此運用對數換底公式，則

log₂（）＝

          ＝

          ＝3.322log₁₀（）

從頻率f₁→f₂→f₁進行一次掃頻循環的時間為：

T＝2t＝6.644log₁₀（）

（4）

有關標準給出某段頻率范圍從f₁→f₂→f₁掃頻一次的試驗時間，便是從公式(4)計算出來的結果，且其掃頻速率保證1倍頻程/分鐘的要求。假如有關標準中沒有你需要的頻率范圍，如10~200Hz，掃頻一次時間是T＝6.644log₁₀（）＝6.644×1.301＝9.644分鐘，取整數9分鐘。又如2~80Hz，其T＝6.644log₁₀（）＝6.644×1.602＝10.644分鐘，取整數11分鐘。如果產品標準要求的掃頻振動持續時間為△t小時，則循環掃頻次數n＝△t×60/T次。

在試驗操作中，只要開啟振動設備的控制臺，工作臺暫不起振，調節好要求的頻率范圍，選取合適的掃頻速率粗調檔次，調節掃頻速率細調旋鈕，使其在f₁→f₂→f₁掃頻過程的時間與計算或查表得到的時間T相吻合，然后再讓工作臺起振便能確保1倍頻程/分鐘的掃頻速率，從而實現標準對試驗項目的要求。

摘自《電子產品可靠性與環境試驗》