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前文介紹了電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)概念，以及幾種主要試驗(yàn)類型及試驗(yàn)條件的修正。
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(1) —— 概述
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(2) —— 振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)類型
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(3) ——振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(4) ——數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(5) ——正弦振動(dòng)和掃頻
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(6) ——隨機(jī)振動(dòng)
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(7) ——沖擊試驗(yàn)
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(8) —— 噪聲試驗(yàn)
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(9) —— 主要試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算
電子設(shè)備振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)(10) —— 試驗(yàn)條件修正
本文將對(duì)振動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中一些操作注意事項(xiàng)及數(shù)據(jù)異常問(wèn)題開展相關(guān)探討，包括傳感器安裝、數(shù)據(jù)異常判讀和振動(dòng)試驗(yàn)工裝設(shè)計(jì)等。
傳感器安裝
傳感器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部件，其安裝的合理性會(huì)影響數(shù)據(jù)采集的效果；本文主要針對(duì)加速度傳感器的安裝和固定進(jìn)行討論。
傳感器安裝大體上可以分為螺栓、粘接和磁座連接等方式。
當(dāng)測(cè)量量級(jí)較高，或者頻率較高時(shí)，一般采用螺栓連接的方式。螺栓連接是一種較好的連接方式，但是對(duì)于被測(cè)結(jié)構(gòu)，需要提前設(shè)計(jì)安裝接口，這在很多場(chǎng)景下是不允許的；并且螺栓連接需要安裝面有較好的平面度。
對(duì)于短期量級(jí)較小的試驗(yàn)，更為常見(jiàn)的是通過(guò)粘接將傳感器安裝。常用的粘接劑有502膠粘劑、環(huán)氧樹脂膠粘劑、蜂蠟、雙面膠等。選用不同膠粘劑一般考慮頻響要求、環(huán)境溫濕度、清洗等。
此外，通過(guò)磁鐵或磁座是一種傳感器常見(jiàn)的安裝方式。
加速度傳感器會(huì)受到基底引起的噪聲影響，通過(guò)安裝中增加絕緣層，可有效抑制該影響，但絕緣層的增加可能導(dǎo)致采集頻率上限的降低。
此外，在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，對(duì)于一些剛度低、質(zhì)量小的位置安裝傳感器，需要考慮由于附加傳感器質(zhì)量帶來(lái)的影響。
在條件允許的情況下，傳感器安裝過(guò)程中應(yīng)拍攝足夠的照片，用于試驗(yàn)后檢查傳感器的安裝方向和位置。
布線和走線
傳感器與數(shù)據(jù)采集設(shè)備之間通過(guò)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
選擇電纜應(yīng)考慮：
電纜長(zhǎng)度；
電纜的阻抗；
磁場(chǎng)與電容的背景噪聲耦合影響；
溫濕度環(huán)境等。
電纜連接和走線應(yīng)考慮：
電纜插頭應(yīng)對(duì)準(zhǔn)連接器插孔，插針不得彎曲；
連接器螺母不得連接過(guò)緊；
連接器不得被灰塵、水或?qū)щ姴牧衔廴荆?/p>
電纜彎曲半徑需符合要求；
高溫濕度環(huán)境下需要有特殊防護(hù)；
電纜在端頭附近需要預(yù)留一定量并進(jìn)行固定；
電纜不應(yīng)對(duì)傳感器和被測(cè)結(jié)構(gòu)施加作用力；
電纜應(yīng)合理走線、捆扎，一些艙內(nèi)安裝測(cè)點(diǎn)需要提前設(shè)計(jì)走線孔；
野外長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電纜，推薦做鎧裝。
為將背景噪聲中的電磁干擾降低至最小，通常數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和被測(cè)設(shè)備均需要考慮接地處理。
數(shù)據(jù)判讀
振動(dòng)與沖擊信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可得到一組隨時(shí)間變化的電壓信號(hào)，即時(shí)域信號(hào)。通常有幾種分類方式：
周期信號(hào)與隨機(jī)信號(hào)；
平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)與非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)；
各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)與非各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)；
瞬態(tài)信號(hào)與非平穩(wěn)連續(xù)隨機(jī)信號(hào)。
其具體含義本文不做展開。
需要指出的是，現(xiàn)實(shí)中平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)、各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)幾乎是不存在的；而在實(shí)際的處理中，通過(guò)引入“集合平均”等概念，除非針對(duì)“平穩(wěn)”或“各態(tài)歷經(jīng)”偏離確實(shí)較大，我們?nèi)詫⒋蠖鄶?shù)信號(hào)做為理想信號(hào)分析處理。
數(shù)據(jù)異常分析
第一種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)異常是信號(hào)削波。當(dāng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靈敏度設(shè)置過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)量程不足，可能引起該現(xiàn)象。對(duì)于這類問(wèn)題，在試驗(yàn)前評(píng)估測(cè)試的最大響應(yīng)，合理設(shè)置量程。
第二種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)異常是信噪比差。當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)背景噪聲較大，并且數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靈敏度設(shè)置過(guò)低時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致真實(shí)信號(hào)相比背景噪聲過(guò)小。對(duì)于這類問(wèn)題，在試驗(yàn)前評(píng)估測(cè)試環(huán)境和采集信號(hào)響應(yīng)，合理設(shè)置量程。
第三種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)異常是信號(hào)間歇噪聲。這類問(wèn)題通常都與系統(tǒng)某些異常有關(guān)；如采集系統(tǒng)接插件的不可靠、電纜屏蔽缺陷、被測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)松動(dòng)碰撞等。針對(duì)這類問(wèn)題，需要評(píng)估出是采集系統(tǒng)本身問(wèn)題帶來(lái)的噪聲干擾，還是被測(cè)設(shè)備本身固有的；對(duì)于采集系統(tǒng)帶入的，可將其尖峰剔除；對(duì)于被測(cè)設(shè)備本身的，則應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行處理。
第四種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)異常是工頻干擾。這類問(wèn)題非常常見(jiàn)，當(dāng)采集系統(tǒng)接地不良、屏蔽不足時(shí)，工頻干擾可能對(duì)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生很大的影響。由于我國(guó)交流電工頻頻率為50Hz，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)信號(hào)中帶有50Hz及其倍數(shù)的不正常干擾，很可能是工頻干擾。對(duì)于這類干擾，通過(guò)良好的接地和屏蔽可有效緩解；但在干擾較大的環(huán)境，無(wú)法完全解決。對(duì)于已采集的信號(hào)，可通過(guò)帶阻濾波處理。
第五種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)異常是信號(hào)基線漂移。當(dāng)信號(hào)時(shí)域數(shù)據(jù)出現(xiàn)緩慢漂移時(shí)，往往是一種虛假的漂移。這類問(wèn)題產(chǎn)生大多和采集系統(tǒng)的飽和有關(guān)。對(duì)于這類數(shù)據(jù)，可通過(guò)回歸分析，或者濾波等方法進(jìn)行處理。
第六種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)異常是信號(hào)零漂。當(dāng)信號(hào)整體發(fā)生一個(gè)平移時(shí)，可能是零漂失真。產(chǎn)生這類問(wèn)題的原因有很多，包括永久變形、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、熱電效應(yīng)、飽和、接觸不良等；總之零漂是信號(hào)中產(chǎn)生了某種原因引起的直流量導(dǎo)致的?？蓪?duì)信號(hào)通過(guò)減去均值進(jìn)行處理。
第七種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)異常是信號(hào)丟失。信號(hào)丟失包括永久性丟失和暫時(shí)性丟失；永久性丟失一般由于采集系統(tǒng)故障、傳感器脫落，或者斷電等導(dǎo)致；暫時(shí)性丟失可能由于飽和引起。對(duì)于丟失的信號(hào)，可將其剔除，但對(duì)于剩余的信號(hào)仍需要進(jìn)行評(píng)估才可進(jìn)行分析利用。
振動(dòng)試驗(yàn)工裝設(shè)計(jì)
電子設(shè)備進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)需要通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)工裝（或稱振動(dòng)試驗(yàn)夾具）與振動(dòng)臺(tái)相連接。
振動(dòng)試驗(yàn)工裝設(shè)計(jì)時(shí)主要需要考慮：
工裝與被測(cè)設(shè)備、振動(dòng)臺(tái)的機(jī)械接口匹配；
對(duì)于一些安裝面有突出物的設(shè)備，特別需要考慮結(jié)構(gòu)干涉問(wèn)題；
工裝與設(shè)備安裝連接方式需要和真實(shí)狀態(tài)相同；
理論上，振動(dòng)工裝與設(shè)備相連后，系統(tǒng)的基頻需要達(dá)到試驗(yàn)頻率的2倍以上，即二倍頻原則；
事實(shí)上，二倍頻原則在艦載設(shè)備上還可能實(shí)現(xiàn)，在車載設(shè)備上幾乎不可能實(shí)現(xiàn)，在機(jī)載和星載設(shè)備上是絕對(duì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的；
實(shí)際上，通常要求工裝設(shè)計(jì)遠(yuǎn)離設(shè)備基頻，最好在2~3倍以上；
工裝還需要避開設(shè)備的危險(xiǎn)共振頻率（不僅僅是基頻）；
由于振動(dòng)臺(tái)的推力是有限的，如果工裝設(shè)計(jì)過(guò)重，相同振動(dòng)臺(tái)下被測(cè)設(shè)備重量就限制大，通常要求工裝在保證剛度前提下盡量輕量化設(shè)計(jì)；
工裝本身不允許采用螺栓連接結(jié)構(gòu)形式；
對(duì)于小型設(shè)備，可考慮設(shè)計(jì)通過(guò)翻轉(zhuǎn)工裝實(shí)現(xiàn)三方向的振動(dòng)試驗(yàn)；
對(duì)于安裝點(diǎn)跨距較大設(shè)備的振動(dòng)試驗(yàn)，可在工裝上布置多個(gè)控制點(diǎn)，通過(guò)多點(diǎn)平均控制開展振動(dòng)試驗(yàn)。
最后
本文對(duì)振動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中一些操作注意事項(xiàng)及數(shù)據(jù)異常問(wèn)題進(jìn)行了介紹。下文將對(duì)振動(dòng)試驗(yàn)方法等問(wèn)題開展相關(guān)探討。
