【国家标准(GB)】 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Ff：振动-时间历程法

ICS19.040
中华人民共和国国家标准　
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57:1999代替GB/T2423.48-1997
电工电子产品环境试验
第2部分：试验方法
试验 Ff:振动一时间历程法
Environmental testing for electric and electronic products-Part 2:Test methods-
Test Ff:Vibration-Time-history method(IEC 60068-2-57:1999,Environmental testing—Part 2-57:Tests-Test Ff:Vibration--Time-history method,IDT)2008-06-16发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局数码防伪
中国国家标准化管理委员会
2009-03-01实施
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57:1999前言
规范性引用文件
术语和定义
一般要求
试验要求
严酷等级
预处理
初始检测
中间检测
最后检测
13有关规范应做出的规定
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
人工时间历程合成：导则
试验频率范围
振动、时间历程流程图wwW.bzxz.Net
规定时间历程激励下振荡器典型响应示例（规定阐值的70%）图3
高于规定值（70%）的响应峰值鉴别示例图4
包络的典型响应谱
典型时间历程
规定响应谱典型图
通用型规定响应谱推荐形状(类别1)·通用型规定响应谱推荐形状（类别2)：0
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57:1999GB/T2423《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法》按试验方法分为若干部分。本部分为GB/T2423的第48部分。本部分等同采用IEC60068-2-57：1999Ed2.0《电工电子产品环境试验第2-57部分：试验方法
试验Ff：振动——时间历程法》。为便于使用，本部分做了下列编辑性修改：—“IEC60068-2的本部分”一词改为\GB/T2423的本部分”或“本部分”；—用小数点“.”代替作为小数点的逗号“，”；一删除国际标准的前言；
一为了与现有GB/T2423其他各部分的名称一致，将本部分名称改为当前名称。本部分代替GB/T2423.48—1997《电工电子产品环境试验金第二部分：试验方法
试验Ff：振
动——时间历程法》（IEC60068-2-57：1989Ed1.0）。本部分与GB/T2423.48—1997的差异主要有：一增加了试验要求的信号容差、试验响应谱的计算的技术内容，对原有的内容也有删改和补充；增加附录B试验频率范围；
一附录A有较大修改。
本部分引用的规范性文件中有一部分目前尚未转化为等同采用的国家标准，在引用这些规范性文件时仍以IEC/ISO的编号列出。
本部分附录A、附录B均为资料性附录。本部分由机械工业联合会提出。本部分由全国电工电子产品环境条件与环境试验标准化技术委员会（SAC/TC8)归口。本部分起草单位：信息产业部电子第五研究所、广州大学、上海市质量监督检验技术研究院、西安捷盛电子技术有限责任公司、苏州试验仪器总厂。本部分主要起草人：解禾、纪春阳、徐忠根、卢兆明、常少莉、李劲、冯睿、徐立义。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：—GB/T2423.48—1997。
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57：1999引言
GB/T2423的本部分详细阐述了元器件、设备和其他电工电子产品（下文称样品）的试验方法，因为这些在其使用期间可能会受到短持续时间的随机形式的动力作用，典型的例子是地震、爆炸、运输和在不同类型运输工具中运行时在设备中产生的应力。这些力的特性和样品的阻尼使样品的振动响应达不到稳态条件。在当用正弦或随机振动进行了初始振动响应检查之后，本试验将使样品经受由具有模拟动态应力特性的响应谱规定的振动时间历程。时间历程可以用下列方法产生或获得：—一自然事件（自然时间历程）；一随机样本（人工时间历程）；一合成信号（人工时间历程）。为了达到所规定的试验严醋等级，通常必须作一些修正。采用时间历程时允许用单一试验波来包络宽带响应谱。在激励轴（一条或几条)方向中样品的所有模态可能同时被激励，因此由耦合模态的合成效应而产生的应力一般都要加以考虑。
本部分描述了操作试验和在指定点上进行振动测量的试验程序。同时详细给出了振动要求、根据不同频率范围进行的严酷等级选择规定响应谱、响应高峰个数及时间历程的持续时间和个数。在第13章中列出了有关规范需考虑的细节的详细清单，并在附录A中给出了导则，在附录B中给出了推荐的试验频率范围。
应当强调的是，振动测试通常需要一定程度的工程判断，供需双方都应充分认识到这点。有关规范的编写者选择符合样品及其用途的试验方法和严酷等级。I
1范围
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57:1999电工电子产品环境试验
第2部分：试验方法
试验Ff：振动一时间历程法
GB/T2423的本部分自的在于提供一个用时间历程法来确定样品抵抗规定的严酷等级的瞬时振动能力的标准方法。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T2423的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T2421—1999电工电子产品环境试验第1部分：总则（idtIEC60068-1：1988）GB/T2423.5一1995电工电子产品环境试验第二部分：试验方法试验Ea和导则：冲击(idtIEC60068-2-27:1987)
8电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）GB/T2423.10—2008
(IEC60068-2-6:1995,IDT)
GB/T2423.43一2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法：元器件、设备和其他产品在冲击（Ea）、碰撞（Eb）、振动（Fc和Fd)和稳态加速度（Ga)试验中的安装和导则（IEC60068-2-47：1995，IDT)
GB/T2423.56—2006电工电子产品环境试验规程第2部分：试验方法试验Fh：宽频带随机振动（数控）和导则（IEC60068-2-64：1993，IDT)GB/T2424.25—2000
电工电子产品环境试验
(IEC60068-3-3:1991,IDT)
ISO266：1997声学优选频率
ISO2041：1990振动和冲击词汇
3术语和定义
第3部分：试验导则
地震试验方法
ISO2041,GB/T2421-1999，GB/T2423.10—2008，GB/T2423.56—2006中及下列术语与定义适用于本部分。
危险频率criticalfrequency
试验样品由于振动而出现故障和（或)性能下降的频率。或者出现机械共振和（或)其他效应，例如颤振的频率。
阻尼damping
阻尼是描述系统中各种机理产生的能量损失的一种通用术语。实际中，阻尼取决于许多参数，例如结构系统、振动模态、变形、外加力、速度、材料、连结滑移等。1
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57:19993.3
criticaldamping
临界阻尼
允许一个已移位的系统在允许的最短时间内无振荡地回到初始位置的最小粘性阻尼。3.4
阻尼比
dampingratio
粘性阻尼系统中,实际阻尼与临界阻尼的比。3.5
信号容差
signaltolerance
信号容差：
式中：
NF——未过滤信号的均方根值；F过滤信号的均方根值。
固定点fixingpoint
1)×100（以百分比计算）
样品与夹具或振动台面接触的部分，在使用中通常是固定样品的点。注：如果实际安装结构的一部分作为夹具使用，则应取安装结构和振动台面接触的部分作固定点，而不应取样品和振动台面接触的部分作固定点。3.7
重力加速度gaccelerationofgravity由于地球重力而引起的标准加速度，该加速度本身随着高度和地理纬度而变化。注：在本部分中，重力加速度值取整数10m/s2。3.8
响应高峰highpeaksoftheresponse单自由度系统（振荡器）在高于规定阈值的时间历程激励下计算到的响应峰值（见图2）。注1：实际中，提到响应高峰是由于瞬态激励(时间历程)而难以确定完全反应周期。注2：峰值是连续与零轴交叉的两点间偏移零轴的最大正值或最小负值（见图3)。3.9
测量点measuringpoints
为进行试验而收集数据的特殊点，这些点具有两种主要形式，其定义如下：注：为了评价样品的性能，可在样品中的许多点上进行测量，但在本部分中这些点不做测量点对待。3.9.1
检测点checkpoint
位于夹具、振动台台面或样品上的点，该点尽可能接近其中一个固定点，而且在任何情况下，都要和固定点刚性连接。
注1：些检测点是用来保证满足试验要求的。注2：如果存在4个或4个以下的固定点，则每个固定点都用作检测点。如果存在4个以上的固定点，则有关规范应规定4个具有代表性的固定点做检测点用。注3：在特殊情况下，例如对大的或复杂的样品，如果不要求检测点紧靠固定点，则检测点应在有关规范中规定。注4：当大盘的小样品安装在一个夹具上时，或在一个小样品有许多固定点的情况下，为了导出控制信号，可选用单个检测点（即参考点）。因此，控制信号与夹具有关，而与试验样品固定点无关。这种方法仅当加载后夹具的最低共振频率大大超过试验的上限频率时才是可行的。2
参考点referencepoint
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57：1999从检查中选出来的点，它的信号是用来控制试验以满足本部分要求的。3.10
固有频率naturalfrequency
由自身物理特性(质量，刚度和阻尼)决定的有阻尼或无阻尼自由振动频率。3.11
自然时间历程
natural time-history
由给定事件导致的加速度、速度或位移等随时间而变化的记录。3.12
振荡器oscillator
用来产生或保持机械振荡的单自由度系统。3.13
间隔时间pause
两相邻时间历程之间的间隔。
注：间隔应使样品的响应运动无显著叠加，可从以下表达式得到：>（×）
式中：
T—间隔时间，单位为秒(s)；
f—最低无阻尼自然频率，单位为赫兹(Hz)；d-—最小自然频率时间的阻尼比，(以百分比计算)。3.14
preferredtestingaxes
优选试验轴向
样品最易受损的三个互相垂直的轴向。3.15
随机运动样本
srandommotionsample
为产生规定的响应谱，对记录频率范围和振幅进行修正的随机运动样本。3.16
规定响应谱
音requiredresponsespectrum
有关规范规定的响应谱。
responsespectrum
响应谱
一系列单自由度物体以自振频率函数的形式按规定阻尼比作规定输人运动的最大响应曲线。3.18
采样频率samplingfrequency
为以数字形式记录或代表时间历程每秒采集离散量值的数目。3.19
规定响应谱的强部
βstrongpartoftherequiredresponsespectrum响应加速度高于规范响应谱一3dB带宽的那部分频谱（见图4)。注：一般情况下对地震来说，规定响应谱的强烈部分位于频率带宽的前1/3。3.20
时间历程的强部strongpartofthetime-history从曲线开始达到最大值25%到最后下降到25%的这段时间的时间历程（见图5）。3
GB/T2423.48-2008/IEC60068-2-57:19993.21
扫频循环sweepcycle
在规定频率范围内，在每个方向上来回一次，例如从1Hz到35Hz再到1Hz。3.22
synthesizedtime-history
合成时间历程
人工产生的时间历程，其响应谱包络规定的响应谱。3.23
试验量值testlevel
试验波形的最大峰值。
试验响应谱testresponsespectrum通过分析或频谱分析仪导出的振动台实际运动响应谱。3.25
时间历程time-history
加速度、速度或位移随时间变化函数的记录。注：数学术语“时间历程”在ISO2041中给出，并与以时间为函数的量值有关。3.26
零周期加速度
zeroperiodacceleration
响应谱加速度的高频渐近值（见图6）。注：零周期加速度具有实际意义，因为它代表时间历程中加速度的最大峰值，但不要和响应谱中加速度峰值相混淆。4一般要求
本试验的目的是按规定的性能确定样品的机械薄弱环节和（或)规定性能的降低情况，并使用这些信息结合有关规范来确定样品是否被接收。在某些情况下，本试验也可以用来确定样品的机械强度和（或）研究它们的动态特性。
有关规范应规定样品在振动时的工作程度或仅仅是在经受振动后保持功能。在本试验中，样品一直紧固在振动台上。为促进本部分的应用，在正文中给出了参考流程图图1和附录A，附录A中也提及了正文的段落编号。
5试验要求
5.1规定了对振动响应检查的要求，5.2规定了对时间历程试验的要求，而5.3规定了对试验安装的要求。
5.1振动响应检查
当有关规范有要求时，振动响应检查应按GB/T2423.10一2008中的方式进行。特别要考虑以下5.1.1～5.1.9的要求，以便确定危险频率和必要时确定阻尼比。随机振动试验也可用作振动响应检查的另一种替代方法（见GB/T2423.56一2006的4.3和A3）。5.1.1基本运动
基本运动应为时间的正弦函数，按有关规范的要求样品在振动台上各固定点应基本同相，并以平行直线运动，且满足5.1.2和5.1.3中规定的限值要求。5.1.2寄生运动
5.1.2.1横向运动
在检测点上垂直于规定轴向上的最大振幅应不超过规定振辐的50%（频率小于500Hz）或者不超4
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57：1999过100%（频率大于500Hz）。试验测试需要覆盖规定的频率范围。在特殊情况下，例如小样品，如果有关规范有规定，允许横向运动幅值限制在25%以内。在某些频率上，大尺寸或高质心样品可能难以达到这些值。在这种情况下，有关规范应规定采用下列二者之一
a）超过上述规定的横向运动应记录在试验报告中；b）确知对样品无危害的横向运动可不必监控。5.1.2.2旋转运动
大尺寸或高质心样品可能引起振动台的寄生旋转运动，对此有关规范应规定其容差量级。达到的量级应记录在试验报告中。
5.1.3信号容差
除非有关规范另有规定，应进行加速度信号容差测量。在参考点上进行，并应覆盖到5000Hz的频率或者为驱动频率的5倍，取较小值。然而，如果有关规范有上限试验频率的规定，此最大分析频率可能达到甚至超出扫频的上限试验频率。除非有关规范另有规定，信号容差不应超过5%。某些情况下，它可能达不到此值，此时允许信号容差大于5%。如果有规定，使用跟踪滤波器可使基本驱动频率上控制信号的加速度幅值恢复到规定值。
当样品很大或复杂时，在某些频率点上无法满足规定信号容差值且无法使用跟踪滤波器，此时信号加速度幅值不必恢复，但其信号容差应记录在试验报告中。注：如果无法使用跟踪滤波器且信号容差超过5%，再现性可能会受到选择数字的或模拟控制系统显著影响。不管是否使用跟踪滤波器，如上所述，有关规范可要求把信号容差和受影响的频率范围记录在试验报告中。
5.1.4振动幅值容差
沿规定轴向在检测点和参考点的基本运动应在以下容差内等于规定值。这些容差包括仪器误差。有关规范可能要求把用于评价测量不确定度的置信度水平记录在试验报告中。低频或大尺寸或高质心样品时，难以达到容差要求。此时，有关规范应规定采用更大容差或采用另一评价方法，并记录在试验报告中。5.1.4.1参考点
参考点上控制信号的容差应为基本运动的士15%。5.1.4.2检测点
每一检测点上的容差：
500Hz及以下：加速度的士25%；500Hz以上：加速度的士50%。
5.1.5频率容差
应用下列频率容差：
小于或等于0.25Hz：士0.05Hz；0.25Hz~5Hz：±20%；
5Hz～50Hz:±1Hz;
50Hz以上：±2%。
当要求比较试验前后的危险频率时，采用以下容差：小于0.5Hz：±0.05Hz；
0.5Hz~5Hz:±10%；
5Hz～100Hz:±0.5Hz;
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57：1999100Hz以上：±0.5%。
5.1.6扫频
扫频应是连续的，并且以每分钟不超过一个倍频程的速率随时时间按指数规律变化。注：对数字控制系统，讲扫频是“连续的”严格来说不是很准确，但这种差别毫无实际意义。5.1.7阻尼比
一般根据振动响应检查确定阻尼比。这种确定取决于所用试验装置，并且需要工程判断。如试验报告认为正确，可采用其他方法。5.2时间历程试验
时间历程试验应考虑下列要求：5.2.1基本运动
时间历程可从以下方法中获得：自然时间历程，或
对在规定频率范围内频率的综合得到的合成时间历程。在这种情况下，合成时间历程应该以b）
下列适当的方法产生。
一当样品阻尼小于或等于2%时，不超过1/12倍频程频带；一当样品阻尼为2%～10%时，一般情况下不超过1/6倍频程频带；一当样品阻尼大于或等于10%时，不超过1/3倍频程频带。阻尼比的值（见3.4)可由有关规范个规定或由其他方法得到，如振动响应检查（见5.1）。通常选用5%的值。
5.2.2横向运动
除有关规范另有规定外，垂直于规定轴向的任何轴向上检测点的最大加速度或位移最大峰值应不超过时间历程所规定的峰值的25%。记录测量仅需覆盖到所规定的频率范围在某些频率上，大尺寸或大质量样品可能难以达到这些值（见A.1）。在这种情况下，有关规范应指出下列哪一项要求适用
超过上述规定的横向运动应记录在试验报告中；a）责
横向运动不需监测。
5.2.3旋转运动
当振动台的寄生旋转运动可能很重要时，有关规范可规定容差水平，并将其记录在试验报告中。5.2.4规定响应谱的容差带
适用于规定响应谱的容差带应在0%～到十50%的范围内（见图6）。如果试验响应谱有一小部分单个点在容差带之外，该试验仍可接受，只要提供的这些点与样品的共振频率不一致。
试验响应谱至少要受以下检查：一如果样品的阻尼小于或等于2%，按1/12倍频程频带检查；一一如果样品的阻尼在2%和10%之间（一般情况），按1/6倍频程频带检查；一如果样品的阻尼大于或等于10%时，按1/3倍频程频带检查。注：在某些情况下，由于规定响应谱是人工使其成形和加宽的，以致使试验响应谱无法在该容差带内产生。此时有关试验规范的容差可能要修正。5.2.5频率范围
除试验装置和样品产生的频率外，参考点上的信号不应包括试验频率范围以外的任何频率。试验装置产生的试验频率范围外的最大信号值，在无样品情况下不应超过参考点规定信号最大值的20%。如果上述值不可能达到，所获得的值应记录在试验报告中。6
在评价试验响应谱时，频率范围以外的频率不予考虑。5.2.6试验响应谱的计算
GB/T2423.48—2008/IEC60068-2-57:1999为计算试验响应谱时把误差降低至最小，在评价时，时间历程的取样和滤波应给予特别考虑。对响应计算，时间历程的采样频率至少高于上限频率f2的10倍。注：采用这种方法，最大上限频率（f2)振荡器的响应时间历程的计算具有小于5%的量级误差。如果取常用频率分析的2.56f2的采样频率，最大上限频率（f2)振荡器的最大响应可达到超过60%的误差。为避免重叠误差，估值时总先用低通滤波器滤波，然后将时间历程数学化。推荐半功率点抗混滑滤波器的截止频率为1.5f2。截止比率至少应为一60dB/oct。采用以上推荐值以确保最大上限频率（f2）振荡器能获得完整响应。由抗混滤波器导致的相变引起的最大振荡器误差同样得到控制。如果在估值或振荡器的响应时间历程下的时间历程在为了试验响应谱计算的顿内衰减不够时，可能会产生截断误差，这对低阻尼振荡器进行计算时尤为重要。通过采用长时顿可避免截断误差。注：本问题的基本原理记录在GB/T2423.5一1995的附录B，后者给出了初始响应谱和残余响应谱的定义。对试验响应谱的估值应考虑到一个“总”的响应谱，然后考虑振荡器响应的总的“强部”。5.3安装
样品应按GB/T2423.43一2008的要求进行安装。如果样品通常安装在减震器上，而在进行试验时，又必须去除减震器，则应考虑修改规定的激励值。安装样品时应考虑连接件、电缆、导管等的影响。注：只要可行，试验应包括样品在实际中正常使用的安装结构。有关规范应规定试验时样品的方位和安装方法，并应作为样品符合本部分要求是唯一条件，可给出充分的理由说明方位和安装对试验没有影响者除外(例如，能证明重力效应不影响样品的性能）。严酷等级
试验严酷等级由下列参数的组合确定：——试验频率范围；
规定响应谱；
一时间历程的数目和持续时间；——响应高峰值数目（见A.3)。有关规范应根据6.1～6.4中给出的资料规定每一参数值。6.1试验频率范围
有关规范应从表1中选取个下限频率和从表2中选取一个上限频率来给出试验频率范围。推荐的频率范围示于表3；适用于不同应用的常用试验频率范围的例子在附录B中给出。表1下限频率
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