水平振动试验机

※振动试验机的种类① 机械式低频率、单纯振动，现在基本上已淘汰，没有发展性。② 液压式50kN以上的加振力、便宜、运行成本和修理费用高、上限频率和电动型振动台相比比较低、控制难。低频大位移运输试验和大质量试验体低频小速度试验还有点市场。③ 电动型（现在的主流）可以简单的对应任意波形的振动、频率范围广、加速度大。50kN以上设备比液压式贵。※系统构成实物图（带水平滑台的时候还需要油压控制单元）（振动控制仪和前置功放一体化）※振动台体(空冷式)内部简单示意图※动作原理弗莱明左手定则上图，将动圈插入磁束回路的圆形空隙中，下面用空气弹簧固定保持。励磁线圈内通入直流电，在空隙中形成箭头所示的磁场（右手法则），驱动线圈与磁场方向直交。如果在驱动线圈内通入交流电源，动圈就会发生上下振动（弗莱明左手定则）。此时，发生的力和动圈通过的电流成正比。即 F=IBL实际在振动试验机的制作过程中，为了增加磁场效率以及持续稳定振动，各个厂家花费心思，内藏各种部品，并对励磁线圈和动圈的形状等进行各种各样的复杂设计。※振动控制仪振动试验机系统的大脑，振动试验条件输入后，转换成电压电流信号驱动功放，使振动台进行各种振动动作，并对反馈回来的加速度信号进行分析，有效控制振动台的动作。可进行随机振动控制、正弦振动控制、冲击波控制、拍波控制、实测波再现控制、SOS、SOR、ROR控制、多通道多自由度控制、etc.。 ※动圈、励磁线圈※功放（电力增幅器）目的：给振动台提供电力。振动控制仪过来的小信号(±3V)，变成大电压大电流信号（几百伏几百安培），驱动振动台运动。功放趋势：开关式、小型化、高功率、模块化、组合兼容性、省空间、省电等。最近，SiC技术的发展，相信不久的将来功放模块会越来越小。工作原理和音响的功放一样。总结：以上简单介绍了振动试验机系统各个部分的组成，看似简单其实一套好的振动试验系统，涉及到各种技术领域，各厂家都花费大量时间、金钱、精力在设备的研发和制作上。在欧美主要厂家有LDS、UD，日本主要有IMV、EMIC、振研，国内主要有东菱、苏试、希尔等。比较可喜的是，国内厂家现在振动台单台最大推力可以生产到60tonf，已经赶超国外厂家。个人认为20年后，随着国内基础工业和材料的发展，国内生产的振动台在故障性和耐久性上面将有质的飞跃。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

对于试验条件，如何选择合适的电动振动台进行对应，加振力（推力）的计算是一个必须面对的问题。推力选择过小会使振动台过负载工作，导致功放或动圈等损坏。推力选择过大，造成“高射炮打蚊子”，没有经济性可言。对于行业初入者，这是必须掌握的技能，其原理便是牛顿第二定律，现说明如下：※垂直加振F（加振力）= Σm（总质量） × A（加速度）F：必要的加振力[N]　A：试验最大加速度(m/s2)m1：振动台动圈质量(kg)m2：垂直扩展台质量(kg)（也有不使用的时候）m3：试验体和夹具的质量(kg)Σm = m1 + m2 + m3（kg）例：正弦定频试验条件 频率10Hz、加速度：10G（1G=9.8m/s2）、试验体和夹具质量m3：40kg、现在试验室只有振动台J250/SA6M [最大正弦加振力40kN]动圈质量45kg、垂直扩张台TBV-550-J250-A-H（质量30kg、共振点600Hz）使用 、此时需要的加振力F =（40+45+30）×10×9.8 = 11270 [N] = 11.27[kN]安全系数取1.2后，11.27×1.2 = 13.524[kN] 40 [kN]40kN振动台J250垂直方向可以对应。※水平加振F（加振力） = Σm（总质量） × A（加速度）m1：振动台动圈质量+水平滑台质量+连接头（牛头）质量(kg)【注意：一般厂家产品式样中，动圈和水平滑台质量分开显示。有的厂家式样书中水平滑台质量中含连接头（牛头）质量。】m2：试验体和夹具的质量(kg)例：正弦定频试验条件频率10Hz、加速度10G（1G=9.8m/s2）、m2质量40kg(即垂直方向的m3)现在试验室只有J250/SA6M静压轴承水平台TBH-6使用，质量100kg，共振点1600Hz，最大正弦加振力40kN此时需要的加振力F=（100+40）×10×9.8=13720[N]=13.72[kN]安全系数1.2使用，13.72×1.2 =16.464[kN]40kN40kN振动台J250水平滑台TBH-6水平方向可以对应。总结：当加振力不够时，需要重新选择加振力大的振动台，并对应实际现有振动台参数重新计算。当加振力偏大时，重新选择加振力小的振动台，同样对应实际现有振动台参数重新计算。尽量做到成本最优化。加振力计算后，再结合前节所述计算位移、速度、加速度、使用频率范围，便可基本上确定最合适的振动台。加振力计算是维护设备安全运行的最基本方式，切记！备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

通过前文介绍，相信初入者对振动试验系统应该有一定了解。特别是电动式振动台推力有1～60tonf，针对试验条件和试验体，如何选择合适且经济的振动台进行试验？下面进行阐述。试验前，必须明确试验条件和要求。需要考虑的要素如下：※有没有试验规格※振动台式样规格※试验种类：正弦试验、随机试验、冲击试验、etc.※频率范围※加速度、速度大小※振幅（位移）大小※试验体的尺寸、质量、形状等※夹具的尺寸、质量、形状、共振点等※振动方向（垂直、水平、二轴同时振动、三轴同时振动）※是否和温度、湿度、高度（气压）、光照等条件复合试验※试验的控制点、检测点、控制误差范围等※其他特殊要求等试验规格介绍1.ISO（International Organization for Standard，国际标准化机构）2.CCC（China Compulsory Certificate System），GJB（国军标），GB（国标）3.MIL（Military Specifications and Standard,美军标）4.IEC（International Electro-technical Commission,国际电气标准会议）5.EN（European Norm）6.JIS（Japanese Industrial Standard,日本工业规格）7.各个公司内部规格BMW，TOYOTA, HONDA, SONY, SHARP, Panasonic。要读懂试验规格是一件很困难的事情，只能在实践中慢慢去理解，多请教，多学习。振动试验机的式样规格各个厂家的设备目录中记载有很多参数和规格，一般标准振动台以下几个参数比较重要，加振力：10kN、20kN、30kN、、、、、600kN最大正弦加速度：1000m/s2最大正弦速度：2m/s、2.5m/s最大位移：51mm、76mm、100mm使用频率范围：5Hz～3000Hz动圈质量：加振力不同，质量不同。这些规格参数代入前面的A、V、D、f四者之间的计算公式，即可以得到设备的交越频率和最大正弦能力特性曲线图（无负载）。再结合牛顿第二定律计算出各种负载下的最大加速度，继续使用上面的式子，可得到各种负载下的交越频率和能力特性曲线图。最大正弦能力特性曲线图（无负载情况）：图中可以看出，电动振动台有三个工作区域，低频段对应位移区域，低中频段对应速度区域，中高频段对应加速度区域。或者说低频段受最大位移限制，低中频段受最大速度限制，中高频段受最大加速度限制。每个物理量对应频率变换点就是交越频率。因此，如果说5Hz的时候需要满足加速度500m/s2，或者1000Hz的时候满足位移50mmp-p，那就是外行话了。例题：某电动振动台使用频率范围5～2000Hz，最大位移51mmp-p，最大速度2m/s，最大加速度1000m/s2，请计算位移到速度，速度到加速度的两个交越频率，并试着画出该设备无负载最大能力特性曲线图。图中可以看出，25kg负载情况下，蓝线以下（含蓝线）的试验条件该设备都可以对应。超出蓝线对应的话，导致设备故障损坏。个人经验，振动台的损坏，一半以上都是过负载原因造成的，切记。试验条件的确认试验的种类：正弦试验、随机试验、冲击试验、etc。试验频率范围f加速度大小A、加振力F=∑mA（下节重点叙述）振幅（位移大小）D速度大小V1. 正弦定频试验的场合试验条件：频率10Hz 加速度10G半位移峰值D0-p = A0-p/(2πf)2 = 10×9.8/62.82 = 24.85mm全位移峰峰值49.70mm　（注意半位移和全位移的倍数）一般振动台的全位移峰峰值有51mm、76mm、100mm，为了安全起见可以选76mm的设备。（请再计算一下速度的峰值。）注意：①控制仪输入f、A、D、V中的两个参数，会自动得出另外两个参数。4个量都不可以超过振动台式样规格。②扫频试验的时候取最大值。③正弦试验一般各个参数小于试验机的规格值即可，一般安全系数1.2~1.3。④以上计算都假定没有夹具和试验体的共振影响。2. 随机试验的场合加振力试验加振力rms≦随机额定rms（必要时需要试验PSD的等价频幅修正）速度3✖试验rms≦正弦波额定速度峰值位移3.5✖试验rms≦正弦波额定位移峰值☆☆☆加速度rms、速度rms、位移rms值的计算比较复杂，可以通过振动控制仪输入PSD值之后，自动得出数据。3. 冲击试验的场合加振力F= ∑mA∑m：总质量（动圈质量+夹具质量+ 试验体质量）速度≦正弦波额定速度峰值位移≦正弦波额定位移峰值☆☆☆速度、位移峰值的计算比较复杂，可以通过振动控制仪输入冲击脉宽和加速度之后，自动得出数据。规格标准不同，数值结果不同。IEC标准：MIL标准：试验体的尺寸、质量、形状、固定方式① 试验体直接固定动圈或垂直扩张台（垂直方向），水平滑台（水平方向），还是先固定在夹具上再固定在台面上？② 试验体尺寸有没有超出台面，有没有碰到其他地方（三综合恒温恒湿箱内壁等）？③ 各重心是否都在一直线上，重心是不是偏高？振动台台面的抗倾覆力矩是否在允许条件下？④ 固定螺栓全部固定好了？固定后是否会在振动时候倒下来？⑤ 夹具是不是要提前准备？⑥ 夹具共振点是多少？是不是在试验频率范围内？⑦ etc.。各种夹具的确认试验体固定在夹具上的位置和尺寸、夹具的共振点、夹具固定在振动台面上的间隔（ □100mm,φ50mm,φ100mm ），螺钉大小（ M6,M8,M10,M12等）,公制（mm）还是英制（in.）？下面介绍一些常见的试验夹具。垂直扩张台面（Vertical Table）：水平滑台（Slip Table）： 其他夹具：总结一次振动试验的顺利完成需要考虑的要素很多，以上只是列举了一些基本要素。此外还涉及到振动控制仪的设置、控制点的位置、避免夹具的共振点、加速度传感器的固定方式、试验体的m（质量）k（弹性系数）c（阻尼）、振动台的能力（动圈特性、功放性能等）等等要素。总之，记住一句话“振动的水很深！”。只能在不断地工作和学习中慢慢积累。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

苏州苏试试验仪器有限公司自主开发的国内最大推力的40吨电动振动试验系统，成功投放市场、实现首台销售，为国家重大科技项目协作配套，打破国内市场零的局面。同时，40吨电动振动试验系统的发明专利，获江苏省知识产权局、江苏省机械工业联合会授予的“江苏省装备制造业首届专利新产品金奖”。　　该公司集50年专业振动台自主创新之技术，在继2004年突破水冷却技术的瓶颈、成功地将填补国家空白的10吨电动振动试验系统率先推向市场后，再接再厉地完成了10～40吨大推力电动振动试验系统的产品系列开发和市场推进，将我国振动台研制技术提高到与国外先进同行平齐水平。

振动试验基础系列文章主要针对刚入行的振动试验人员，介绍振动试验的基础知识，主要内容有必要的数学和物理知识、振动试验的概要、振动试验设备系统构成、振动试验设备的选择、常见振动试验条件说明、理论和实践测试要求。希望通过本专辑文章的介绍，对初入行业者有一定的帮助。主要文章如下：01．振动试验基础1--必要的数学和物理知识102．振动试验基础1--必要的数学和物理知识203．振动试验基础2--什么是振动，振动的种类04．振动试验基础2--振动试验的几个用语05．振动试验基础2--电动型振动试验机的构成06．振动试验基础2--加速度传感器介绍07．振动试验基础3--振动试验机的选择及试验可否判断要素08．振动试验基础3--振动试验机的选择及试验可否判断要素　加振力计算（垂直、水平）09．振动试验基础4--试验条件内容介绍之正弦试验10．振动试验基础4--试验条件内容介绍之随机试验11．振动试验基础4--试验条件内容介绍之冲击试验12．振动试验基础4--试验条件内容介绍之特殊试验1　RSTD、SOS、SOR、ROR13. 振动试验基础4--试验条件内容介绍之特殊试验2　TWR、sinebeat、sineburst、非高斯随机试验14. 振动试验基础5 理论测试题15. 振动试验基础5 理论测试题参考答案16. 振动试验基础6 实践操作题作者简介：薛峰，IMV株式会社上海代表处，技术经理。工学硕士，振动试验行业海外工作近20年，主要从事IMV振动试验系统的售前及售后工作，具有一定的振动试验测试能力和分析经验。独立运营原创微信公众号“振动试验学习笔记”，发表学习笔记近80篇，尽力普及振动试验基础，分享内容包括振动试验系统、振动试验、振动信号处理等知识，订阅用户已超过5000名。

以前，新进公司员工在经过本人7天的培训后，都要进行测试的，这是理论测试的一部分。比较的简单，如果测试成绩在85分以下的话（点击此处查看试题答案），基本上都是要被部长约谈的。一、选择题（1题5分，闭卷）1、电动型振动试验机的动作原理是（ ）① 第二牛顿定律② 弗莱明右手定则③ 弗莱明左手定则④ 法拉第法则⑤ 第3牛顿定律2、振动试验机的种类有机械型（式）、液压型（式）、电动型（式）等。现在，使用广泛最流行的是（a）；低频率、单纯振动、基本上现在不使用了的是（b）；50kN以上推力的话，设备价格比较便宜，但运行成本和维修费用比较高，上限频率相对电动型较低的是（c）。上面a、b、c的排列为（ ）① a机械式、b液压式、c电动式② a液压式、b电动式、c机械式③ a机械式、b电动式、c液压式④ a电动式、b机械式、c液压式⑤ a电动式、b液压式、c机械式３、下图正弦波，周期和频率为（ ）① 12秒、1/12Hz② 2秒、0.5Hz③ 1秒、1Hz④ 0.5秒、2Hz⑤ 1/12秒、12Hz４、下图中红圈部分的部件名称是（ ）① 动圈② 励磁线圈③ 消磁线圈④ 短路环（铜）⑤ 上盖板５、加速度是速度对应时间的变化率，对于它的单位，1G =（ ）m/s²1gal =（ ）m/s²1G =（ ）gal加振力的单位，1kN =（ ）N1kgf =（ ）N1tonf =（ ）kN以上各括号中，正确的数字从上到下依次是（ ）① 9.81、0.001、981、1000、9.81、100② 9.81、0.01、981、1000、9.81、10③ 0.98、0.01、981、1000、9.81、10④ 0.98、0.001、981、100、9.81、10⑤ 9.81、0.01、98、1000、9.81、100６、下图为空冷电动型振动台的系统图，其中a、ｂ、c的名字依次为（ ）① a冷却风机、b振动控制仪、c功放柜② a振动控制仪、b冷却风机、c功放柜③ a冷却风机、b功放柜、c振动控制仪④ a水冷单元、b振动控制仪、c功放柜⑤ a水冷单元、b功放柜、c振动控制仪7、振动试验中，压电式加速度传感器的固定方式，最理想的是（ ）① 用手拿着② 螺丝固定③ 双面胶固定④ 用蜡固定⑤ 用502等强力胶水固定８、振动试验规格中，①～⑤中不正确的（ ）① ISO：国际标准化机构② JIS：日本工业规格③ MIL：美国军标④ IEC：国际电气标准会议⑤ CCC：美国国内规格９、图中，各种各样的波形，对应的名称正确的是（ ）10、如下图是某压电式加速度传感器的出厂成绩书（日文）。从该成绩书判断，适合电动型振动台使用的最佳频率范围是（ ）① 1 kHz～2kHz② 0.1 kHz～20kHz③ 0.1 kHz～2kHz④ 0.1 kHz～50kHz⑤ 0.1 kHz～60kHz11、扫频方法一般有(a)&(b)两种方法。(a)的扫频速度单位是(c)；(b)的扫频速度单位是(d)。abcd组合正确的是（ ）12、3dB对于振幅而言也就是（a）倍，-3dB针对PSD而言也就是（b）倍。a和b正确的数值是（ ）二、计算题（开卷，可参考培训资料；有小数点的场合，小数点后保留三位）问题1-1：10Hz～500Hz的频率范围内有几个octave(倍频程)？（3分）问题1-2：5Hz～1000Hz的频率范围内有几个decade（十倍频程）？（3分）问题2-1：频率33Hz，振动次数10⁷次的正弦定频试验，大概需要多少小时？（3分）问题2-2：10Hz～500Hz的频率范围，扫频速度1oct/min的单程扫频，振动次数大概是多少次？（3分）问题３：有下列随机试验的PSD两种，请计算各PSD的加速度rms值。（PSD１：3分，PSD2：5分）PSD１：PSD２：横轴（3～300、单位Hz）、纵轴（0～10、单位（m/s²）²/Hz）A（3，2）、B（60，2）、C（300，0.5）、O（3，0）、D（60，0）、E（300，0）注意：PSD谱中，梯形部分面积计算较难，有专门的计算公式；本体可近似利用梯形面积计算公式计算面积，不算错。问题４：压电式加速度传感器型号2353B，灵敏度0.200pC/（m/s²），传感器电容890pF，同轴电缆电容260pF，加速度650m/s²检测时，对应的输出电压是多少mV？（5分）问题５：准备使用① 40kN的振动试验机，各扩展台面的固定孔为10mm的螺孔；② 垂直扩展台台面尺寸600mm☓600mm，垂直加振时使用（质量40kg，共振频率2000Hz）；③ 试验条件：正弦定频试验 频率f=10Hz　加速度10G；④ 试验体（含夹具）质量：45kg；⑤ 水平滑台台面尺寸600mm☓600mm质量（含动圈和牛头等质量）：140kg，不用垂直扩展台。5-1 垂直振动时，需要多大的加振力（推力）？（3分）从推力上看，垂直时能否对应上面试验条件？（1分）5-2 水平加振时，需要多大的推力？（3分）从推力上看，水平时能否对应上面试验条件？（1分）5-3 该试验条件的位移是多少mm（o-p）？（４分）5-4 客户要求，固定夹具只能使用M12×30的螺钉，此时该振动试验机能否对应？（1分）若能对应请说明理由，若不能对应请提供解决方案。（2分）备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

行业发展历史及技术水平　　随着科技发展对工业产品高速化、智能化、大功率化等的要求不断提高，产品的结构越来越复杂、精度越来越高，相应地振动试验设备及环境与可靠性试验的作用和地位也更加重要。　　1、国外振动试验设备与环境试验行业的发展历史及技术水平　　国外振动试验设备制造业源起于二次世界大战前的三十年代。欧美发达国家根据一战期间军事装备的故障情况，提出了有针对性的大量模拟环境条件的试验方法，振动试验是其中重要的试验方法之一。二战后的六、七十年代，振动试验技术及振动试验设备得到了空前的发展，以美国军用标准系列(MIL)为例：近二十年来，该系列标准已将振动试验技术的关注点从单一环境应力、单轴单激励试验方法，转向多环境应力、多轴多激励试验方法 同时，各种试验方法从单一为军事工业服务逐步转向全面为各行业产品服务，促进了民用行业和国民经济的高速发展。　　目前国外在环境与可靠性试验方面，除大量使用电动振动试验系统外，已广泛使用三轴同振振动试验系统(电动台或液压台)、三轴六自由度多台激励系统(电动台或液压台)、单轴多台并激系统(电动台或液压台)。在欧美发达国家的军事工业产品及高技术产品研发过程中，试验技术、试验方法是其绝密资料之一。资料显示，自上世纪九十年代初，美国在航天飞机的研发过程中便已应用了多轴多激励的振动试验技术。目前国外在航空航天和汽车制造等行业，还广泛运用振动带扭转、离心机带振动台复合运动试验设备 在研究建筑、桥梁、核电站设备抗震方面使用大型液压振动台(大位移、大负载、三轴六自由度系统)等。　　随着环境试验技术的发展，国外已从单一的振动试验发展为多种环境条件的综合试验，此外，基于激发产品故障的新型试验设备高加速寿命试验和应力筛选系统也已广泛应用于电子、汽车、仪器设备、航空航天等领域。　　2、我国振动试验设备与环境试验服务行业发展历史及技术水平　　我国振动试验设备制造业起步于上世纪五十年代末六十年代初。随着国内大规模工业建设的兴起，引发了对振动试验设备的需求。振动试验设备制造行业的发展，与国内其他现代工业一样，经历了仿制、引进、消化、吸收、自主创新的不同阶段。由于欧美发达国家对我国振动试验技术、振动试验设备采取了较为严格的管制措施，使得产品试验需求长期得不到满足，严重影响了我国装备工业现代化的进程。1962年，本公司的业务前身苏州试验仪器厂成功研制了企业第一台电动振动台产品后，经过五十年的发展，已完成了从98N到392kN全系列电动振动试验设备及其他力学环境试验设备，为我国振动试验设备行业的发展做出了巨大贡献。　　经过五十多年的发展，我国电动振动试验设备制造技术已日臻成熟和完善，除了能满足国内市场的需求外，还有部分产品出口满足国际市场的需求。但是，由于我国的振动试验设备制造行业起步晚、起点低，与欧美发达国家相比，目前仍有较大的差距。这些差距主要表现在多应力集成的大型试验系统研发能力不足，以及多应力、多轴多激励复杂试验技术的研究投入较少等。因此在高端产品领域，如多应力复合、多轴多激励等试验设备，目前国内的需求还主要依赖进口产品。此外，在液压振动台领域，由于其生产工艺较为复杂、资本投入金额较大，目前国内厂商液压振动台的生产水平相对落后。　　在环境与可靠性试验方面，我国相关领域的实验室目前已可以从事环境与可靠性领域的主要试验检测项目，但在试验方法及试验技术的研究上，与国外相比仍存在一定差距。比如，为避免装备在结构最低共振频率上过试验或欠试验，国外通行的试验方法需在振动台、夹具、试件中间安装动态力传感器以将振动台的运动由力传感器反馈控制，以再现外场实测的界面力，而目前国内振动试验中较少采用此试验方法。我国环境与可靠性试验行业对于试验方法及试验技术的持续研究和改进，对于提升我国工业产品的环境适应性与性能可靠性水平至关重要。

振动试验机的动作原理和构造电动型振动试验机的基本构造和音响的喇叭类似，只是喇叭的发音部分变成了金属制（铝合金或镁合金）的动圈，动圈受力发生上下振动。（注意：本专栏内振动试验机都是指电动型振动试验机。）其原理是高中时学的左手定则，磁场中的导体通电产生力，可通过下式表示。B的产生利用右手法则，即电流流过导体，其四周产生磁场。励磁线圈内流经直流电流，形成磁场（下图中N、S表示）。振动台面和线圈（动圈）加工在一起，安装在该磁场中，需要注意的是在振动试验机的动圈里面通过的是交流电流，受到的力是有正负之分的。产生上下交变力，发生振动，即振动台面上下振动。当然，为了保持振动台面的垂直方向振动不偏移，还需要上下支撑机构。具体内部构造简单示意图如下。功放的目的和动作功放主要是将振动控制的振动信号进行放大，即提供电能量给振动发生机动作，电能量可通过功率电压乘以电流表示。比如，输出10KVA的功放，振动控制仪输入信号约3V10mA（30mVA），通过功放可放大为100V100A（10kVA）。功放的类型也多种多样，有模拟型，开关数字型等等，下表是其各自特点比较。振动控制仪的种类振动控制仪对安装在振动台面上的控制加速度传感器反馈来的加速度值（振动量级响应值）和目标值进行比较，进行振动的控制。响应值大了就降低振动控制仪的输出，响应值小就增大振动控制仪的输出，始终使振动台面加速度在目标值附近振动，满足振动试验精度要求。简单理解，其实内部控制很复杂，不仅仅只控制加速度值。其种类有很多，主要有以下几种，正弦波控制软件：正弦波加振，对振动幅值控制。随机波控制软件：随即波加振，对振动谱控制。冲击波控制软件：实现有限脉宽（约2秒以下）冲击各波形控制。波形再现控制软件：实现长时间波形控制。由上可知，波形不同，控制方法各异，需要专门的控制软件进行对应。以前以模拟振动控制仪为主流，最近随着数字电子技术的发展，数字振动控制仪得到普及，且价格也相对变得便宜很多。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

振动试验目的满足产品的高性能、高品质、高可靠性要求。产品在其寿命周期内会受到各种各样的振动，必须在产品设计和制造阶段考虑振动的影响。特别是对大量制造的产品、不允许有故障的产品等。产品没有经过振动试验验证而制造，产生故障后，对顾客对厂家都会造成金钱损失，失去信任，比如汽车零部件行业等。振动试验装置系统是什么？振动试验装置系统主要包含以下几个部分，如下图。1 振动试验机（含冷却装置）；2 功放；3 振动控制仪；4 加速度传感器（控制用）。振动控制仪中输入试验条件，产生振动波形，功放放大后，驱动振动试验机振动，加速度传感器感知加速度量级，反馈给振动控制仪，实现振动控制，振动试验机运行产生的热量，冷却装置对应冷却。振动试验实施时需要什么？※ 振动试验装置※ 振动试验条件※ 试验体（被试验品，含夹具）1 振动试验装置 根据试验条件、试验体形状质量等来选择振动试验装置，特别需要注意以下几个概念，如最大加振力、频率范围、最大加速度、最大速度、最大位移、最大搭载质量等。2 振动试验条件 各个产品有其各自适合的试验条件，有各种各样的规格进行选择，如GB、GJB、IEC、ISO、JIS、MIL等。特殊情况下，可根据测定产品的振动环境，决定其独自的试验条件。 需要注意，按照试验条件进行试验时，会产生过试验和欠试验现象。过试验就是实际试验条件超出要求试验条件（比如加速度量级变大），对试验体实施过剩试验，导致本来不该出现的故障反而发生。欠试验即实际试验条件低于要求试验条件（比如加速度量级变小），导致本来预测发生的故障没有被激发出来。所以，对试验条件或试验情况需要充分研究，根据数据，慢慢加以改善试验条件（学者研究）。3 试验体为了使试验体更好地固定在振动台面上，达到刚性连接，需要使用振动夹具。振动夹具需要满足完全传递振动，将振动试验机产生的振动完完全全地传递给试验体。然而这是一种理想要求，实际上夹具完全传递振动是很难的，特别是在500Hz以上的频率，所以需要对振动夹具进行不停的评价，不断地改良夹具（夹具设计）。在对振动夹具评价的同时，也需要注意加速度传感器的安装和安装位置的选择。安装位置不同，对试验内容有不同的影响，下文别章叙述。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

振动试验使用的基本用语振动试验中使用的基本用语有：力（加振力）[N]、加速度[m/s2]、速度[m/s]、位移[mmp-p]。从力[加振力]开始说明，先了解牛顿第二定律，即一般质量m的物体施加加速度A，则下式成立，即1[kg]的物体施加1[m/s2]的加速度，产生1[N]的力。公式中单位g为重力加速度9.81[m/s2]。振动的描述还需要用频率和振动量级来指定。以前使用的是重力单位来描述，现在用SI单位比较普及。加速度、速度、位移的关系如下，物体正弦振动，位移表达式为：速度是位移的微分，加速度是速度的微分，将代入上几个式子，并取其最大值得到：实际的波形为：上面两个式子也可以用下面的形式表示：需要注意的是，这些公式里面的半位移值（位移半峰值），如果用振动试验中常用的位移峰峰值，单位mm的话，公式变化如下：可通过公式可以看出，四个量里面知道两个，即可求出其他两个。通过此公式还可以计算出无负载情况下，振动试验机的最大特性曲线中的频率交越点。【例】正弦波试验最早实施的振动试验方法，有很多的振动试验规格对应。和近来快速发展的随机试验和冲击试验相比，加振简单、基本上所有类型的振动试验机都能对应此试验方法。有定频和扫频两种方式，定频比较简单，下面以扫频方式进行主要说明。扫频试验是指频率按照一定的速度变化，对振动量级进行控制。【例】上述扫频试验条件，10Hz到58Hz以位移2[mmp-p]加振，58Hz到500Hz以加速度132.7[m/s2]加振，频率由10Hz-500Hz-10Hz-500Hz往返扫频进行，直到达到试验时间1小时。可以通过加速度和频率关系公式计算得到58Hz和2[mmp-p]处对应的加速度为132.7[m/s2]。在58Hz处振动量由位移变为加速度（一种振动量变为另一种振动量），这个频率点称为交越点。需要注意的是，在交越点处，必须满足上述四者之间的公式关系，如果58Hz处位移为2[mmp-p]且加速度为300[m/s2]，这种试验条件显然是有问题的，但是现在很多试验规格里经常有这样的定义方式，需要引起重视，在振动控制仪正弦波控制软件中输入试验条件时，都是经过特殊处理的，即58Hz输入位移2[mmp-p]，58.01Hz输入加速度300[m/s2]。最后对扫频速度进行说明。一般都是对数扫频，单位【oct/min】，频率一分钟内的变化量。oct即倍频程，2倍的意思，一分钟内相对起始频率，有几个两倍。用下面的关系式表示：【例】起始频率10Hz，终止频率500Hz，则这个频率范围内有5.64个倍频程。扫频速度1oct/min的话，即10Hz扫频到500Hz，可以判断出需要时间为5.64分钟。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

据有关人士分析，未来几年间，我国振动试验机发展将重点围绕以下几个方面：　　工业自动化振动试验机：重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表 全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪表比例达到60%以上 加速具有自主知识产权的自动化软件的商品化。　　电工仪器振动试验机：重点发展长寿命电能表、电子式电能表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。到2005年，中低档电工仪器仪表国内市场占有率要达到95% 到2010年，高中档电工仪器仪表国内市场占有率达到80%。　　科学测试振动试验机：重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大地测量仪、电子速测仪、测量型全球定位系统以及其他实验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含量叫高的中档产品为主，到2005年在总产值中占50%～60%。　　振动试验机元器件：“十五”及2010年以前，尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品，品种占有率达到70%～80%，高档产品市场占有率达到60%以上。通过科技公关、新品开发，使产品质量水平达到国际20世纪90年代末水平，部分产品接近国外同类产品先进水平。　　信息技术振动试验机仪器：主要发展振动试验机仪器软件化智能化技术、总线式自动测试技术、综合自动化测试系统、新型元器件测量技术及测试仪器、在线测试技术、信息产业产品测试技术、多媒体测量技术以及相应测试仪器等。

一、选择题参考答案（一题5分，共60分，闭卷）二、计算题（开卷，可参考培训资料；有小数点的场合，小数点后保留三位）问题1-1：10Hz～500Hz的频率范围内有几个octave(倍频程)？（3分）解：问题1-2：5Hz～1000Hz的频率范围内有几个decade（十倍频程）？（3分）解：问题2-1：频率33Hz，振动次数10⁷次的正弦定频试验，大概需要多少小时？（3分）解：问题2-2：10Hz～500Hz的频率范围，扫频速度1oct/min的单程扫频，振动次数大概是多少次？（3分）解：这个计算值和ln2的取值有很大关系，若小数点后面多取几位，比如取ln2为0.6931时，次数变为42415.234次。实际中以振动控制仪中的计算为准。问题３：有下列随机试验的PSD两种，请计算各PSD的加速度rms值。（PSD１：3分，PSD2：5分）PSD１：解：PSD２：横轴（3～300、单位Hz）、纵轴（0～10、单位（m/s²）²/Hz）A（3，2）、B（60，2）、C（300，0.5）、O（3，0）、D（60，0）、E（300，0）解：① 长方形AODB面积S1② 梯形BCED面积S2这个梯形的面积不可以直线坐标系下的面积公式计算，因为是在对数坐标系下。用梯形面积计算公式计算的，数值有差别，也可算对。③问题４：压电式加速度传感器型号2353B，灵敏度0.200pC/（m/s²），传感器电容890pF，同轴电缆电容260pF，加速度650m/s²检测时，对应的输出电压是多少mV？（5分）解：可以思考一下，为什么同轴电缆的电容影响可以不考虑进去？问题５：准备使用① 40kN的振动试验机，各扩展台面的固定孔为10mm的螺孔；② 垂直扩展台台面尺寸600mm☓600mm，垂直加振时使用（质量40kg，共振频率2000Hz）；③ 试验条件：正弦定频试验 频率f=10Hz　加速度10G；④ 试验体（含夹具）质量：45kg；⑤ 水平滑台台面尺寸600mm☓600mm质量（含动圈和牛头等质量）：140kg，不用垂直扩展台。5-1 垂直振动时，需要多大的加振力（推力）？（3分）从推力上看，垂直时能否对应上面试验条件？（1分）解：在这里故意埋了个坑，细心的读者应该发现了，就是没有告知振动台动圈的质量。主要是增加记忆，希望读者在计算推力的时候一定要搞清楚动圈的质量，重中之重！需要查询设备的产品目录，得到动圈的质量。如果某公司产品目录中没有动圈质量或者设备式样书不告知客户动圈质量，采购设备时，这样的公司基本上可以不需要考虑。通过查询，可得到动圈质量为35kg，厂家不同，质量也不同。5-2 水平加振时，需要多大的推力？（3分）从推力上看，水平时能否对应上面试验条件？（1分）解：5-3 该试验条件的位移是多少mm（o-p）？（４分）解：上述计算结果，单位移（振幅）在24.87mm，为了避免试验中出现过位移报警，建议此试验在大位移（76mmp-p或100mmp-p）的振动台上进行。5-4 客户要求，固定夹具只能使用M12×30的螺钉，此时该振动试验机能否对应？（1分）若能对应请说明理由，若不能对应请提供解决方案。（2分）解：由于扩张台面都是φ10mm的固定螺孔，而固定夹具只能使用M12的螺钉，故固定螺钉和螺孔不能匹配，暂时无法进行试验。需要增加转接板，建议材质使用铝合金，根据夹具的图纸合理设计布局固定在台面上的通孔和固定试验体及夹具的螺孔。且转接板质量不能超过以下计算值的最小值。垂直加振时，转接板质量为x千克，则水平加振时，转接板质量为y千克，则由此可见，只要转接板质量满足194.789千克以下，就不会过载加振，实际应用中估计也就20kg就能满足了。当然，夹具设计中的避免共振点等问题，又是另外一个复杂问题，不再赘述。总结：对于参考答案中的公式和说明，如果都能看懂和更深一层理解的话，恭喜您，出师了！若一知半解的话，还需要继续努力哦！觉得太简单的，请绕道走！接下来还将提供一套实际操作的考试题，供大家参考学习，从而给《振动试验基础》来进行收尾，敬请期待！备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

※频率（f）单位时间内（通常为1秒）振动的往返次数。单位：Hz5Hz即表示振动在1秒内往返5次。※振幅（D）振动位移的最大距离。单位：mm。单振幅（日语：片振幅）：Do-p双振幅（日语：两振幅）：Dp-p　※速度（V）　单位时间内振幅的变化率。单位：m/s。※加速度（A）单位时间内速度的变化率。单位：m/s2旧单位：G、gal1G = 9.80665m/s2 = 980gal1gal = 0.01m/s2 = 1cm/s2 (此单位在地震模拟试验中，经常出现。)1Gn = 10 m/s2（用于粗略计算中。）四者之间的关系式X = D0-psin(ωt+φ) φ：初始相位、 ω=2πf 角速度V0-p = dX/dt = ωD0-pcos(ωt+φ) = ωD0-psin(ωt+φ+π/2)A0-p = d²X/dt = dV/dt = -ω²D0-psin(ωt+φ) = ω²D0-psin(ωt+φ+π)相位关系速度超前位移90度，加速度超前速度90度（即超前位移180度）。这句话在理解冲击试验的加速度、速度、位移图中帮助很大，以后再述。※加速度（A）、速度（V）、振幅（D）、频率（f）的最大值关系式A0-p[m/s2] = 0.0394 D0-pf2 = 6.28 f VV0-p[m/s] = 0.00628 f D0-p= 0.159 A/fD0-p[mm] = 25.5 A/f2 = 159.2 V/f或者A0-p[m/s2] = (2πf)² × D0-p[m]V0-p [m/s] = ( 2πf ) × D0-p[m]四个量中，已知两个量，便知其他两个量。一般在振动控制仪中输入两个量，就会自动计算出其他两个量，所以，记不住这些公式关系也不大。但是，如果你在和客户商谈的时候，按照客户的要求，直接计算出来，按照这些参数，当场帮客户选定出能对应的振动试验机，相信客户一定对你另眼相看吧。这两套公式其实是同样的，下一套公式中的π=3.1416代入并将位移单位换成mm即可得到上一套公式。本人比较喜欢下一套公式，那么多数字记起来还是有点困难。另外，计算时，一定要注意单位。在振动控制仪的输入中，一定要注意振幅（位移）是全振幅还是单振幅。Dp-p = 2 D0-p。一般振动控制仪默认速度和加速度是单峰值，振幅（位移）是双振幅。如果搞错的话，那很有可能导致试验白做，试验体损坏等，造成经济损失，特别是长时间三综合试验（汽车零件的振动试验，一个方向300小时的三综合试验很多很多。）通过这些公式也可以推导出振动试验机的无负载或有负载最大能力特性曲线图，以后再述。※加振力（F）试验时，振动台需要加振的力，也称推力。单位：N、kN、kgf、tonf加振力的计算：单位N的场合：F[N] = m [kg] × A [m/s2]单位kgf的场合：F[kgf] = m [kg] × A [G]1kN = 1000N1kgf = 9.8N1tonf = 1000kgf ≑ 10kN公式中的m一般都是质量之和，即动圈质量、夹具质量（含垂直扩展台或水平滑台）、试验体质量之和。单位tonf就是我们行业常说的几吨推力中的吨，有人喜欢简写成t或ton，本人不是很喜欢这种不严谨的简写，t和ton是质量的单位，切不可混为一谈。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

谐振搜索和驻留试验谐振搜索和驻留试验（RSTD）是指先通过正弦扫频试验搜索出试验体的共振频率，然后在共振频率上进行跟踪驻留试验。搜索功能通过传递信号来确认共振频率，并在实时控制过程中，对每一个共振频率进行跟踪和驻留。当驻留期间频率变化时，其特殊的跟踪特性使用相角信息调节驱动频率跟踪谐振。即自动侦测谐振峰的偏移，并自动调整正弦激励信号的频率来跟踪谐振峰的偏移。在机械结构的疲劳试验中应用广泛，比如高周期关键部件的涡轮机叶片或汽车曲轴的疲劳试验。试验步骤一般分为以下几步：第一步，共振点调查 在要求的频率范围内进行扫频试验，找出共振点。第二步，谐振搜索 找出共振点以外的谐振点，选择驻留试验的频率点。第三步，驻留试验设定 驻留时间、加振量级等。第四步，驻留试验。试验1：位移峰值推定；跟踪方式（tracking）扫频速度：1oct/min、单程1次共振点判定标准：传递率3以上共振点驻留模式：标准位移搜索（还有高速位移搜索、相位搜索、频率固定三种方式）共振点使用：共振点搜索中最初的峰值对应的频率。加振量级：10m/s2报警（Alarm）上下限：±3dB、中断（Abort）上下限：±6dB驻留时间：1小时、试验时间：无往返共振点偏移判定：传递率比率-10%～+10%频率步长：1.0Hz/s共振点搜索范围：频率比率±10%（注意：振动控制仪的软件不同，对应的参数会有变化。）多正弦试验疲劳试验时，多个频率的正弦同步扫频或者定频，可以大大的减少试验时间。这种方法由德国的一家汽车制造商提出，目前正越来越广泛地为其他谐波试验所应用，已经发展成为汽车发动机组件可靠性试验的一个重要方法。试验1：多个扫频同时进行。频率分割区域1：扫频20～63.3Hz区域2：扫频63.3～200Hz区域3：扫频200～632.5Hz区域4：扫频632.5～2000Hz扫频速度：1oct/min来回扫频次数：32次扫频开始频率：20Hz△试验中振动控制仪图像试验2：多个定频试验同时进行试验时间：1小时△试验中振动控制仪图像试验3：波形叠加△参考波形混合模式控制试验（SOR、ROR）应用于模拟宽带振动上叠加窄带或者周期性的振动环境。周期性能量通过正弦的形式或者窄带随机来模拟。比如直升机的振动就是正弦加随机（SOR）信号，气流扰动造成宽带随机而旋翼产生正弦振动。SOR也常常应用在汽车测试中的发动机振动试验。履带式车辆的振动是典型的随机加随机（ROR）信号，履带的窄带随机叠加在道路的宽带随机上。对于正弦加随机加随机（SOROR），叠加分量可以固定或扫频。试验1：SOR宽带随机振动：上图中10-1000Hz，量级50m/s2rms。窄带扫频：扫频速度：1oct/min，往返扫频次数：5次。基波扫频：100-400Hz，如上图扫频，初相位0°。2次谐波扫频：基波的80%量级扫频，初相位180°。试验2：ROR宽带随机振动：上图中10-1000Hz（虚线部分），量级50m/s2rms窄带随机振动：基波和2次谐波窄带扫频随机振动。扫频速度：1oct/min、来回扫频5次。基波：100-400Hz，量级75（m/s2）/Hz，频宽15Hz的PSD。2次谐波：量级为基波的-2dB，频宽30Hz的PSD。△试验中振动控制仪图像时域模拟试验（路谱再现（TWR，time wave replication）试验）在试验室中再现长时间的现场试验数据。可以是随机或者正弦振动数据波形。比如使用路面或者飞行记录的试验数据，可以模拟最真实的振动环境，确保高品质的试验结果。一般用于验证试验，设计试验时确实存在着一些缺点。波形再现只会产生给定的数据振动，缺乏随机数据的统计变化。可以认为随机数据是真实世界多样性的代表，随机试验可以比这种试验需要更少的时间。但时域模拟试验提供了从现场采集振动数据到在单个或多个振动台上再现的所有功能。同样，通过数据编辑（单位和采样频率指定、过滤处理、首尾数据处理、频率变换、数值间演算、数据点数变更、补偿波附加等过程）后得到可以在电动式振动试验机上进行试验的波形。试验1：某试验中进行的波形。拍波试验（sine beat）主要用于耐震或抗震试验，特别是构造物受到短时间的脉冲力和周期性力冲击后的环境情况。类似于拥有一个共振频率的单纯构造物的地面受到水平方向地震波，试验后确认其健全性。波形如下图，试验条件中需掌握，振幅值A是多少？生成的正弦波的频率f是多少？波形长度（波数n和拍数）是多少？波形是调制的正弦波，频率为试验结构体的自振频率，以期望产生共振效应，其幅值被一个长周期正弦波所调制。拍波的每一拍中，一般包含5-10个同频循环。通常试验中，几个拍（常见为5拍）同时进行，每个拍之间应有足够的间隔（常见为2秒），如下图。常见试验规格有IEC 60068-2-59。试验1：频率：7Hz加速度幅值：3G波数：10垂直水平三方向各10拍，各拍间隔2秒。正弦脉冲试验（sine burst）一种准静态环境模拟的试验方法，主要用于卫星在运载火箭升空的主动段，受到火箭高值加速度而产生静力过载的模拟试验。为了确定卫星承受的静载荷对其本身结构及运行状态的影响，要对卫星做加速度过载试验，以模拟卫星在火箭发射过程中受到的稳态或准稳态加速度惯性载荷。波形如下图，试验条件中同样需掌握，振幅值A是多少？生成的正弦波的频率f是多少？波形长度（波数n）是多少？在实际试验中，为了避免试验一开始就受到大量级的负荷，需要加入上升和下降领域，如下图所示。非高斯（正态分布）随机试验随机振动试验是一种模拟试验，通过对现场环境实测波形的提取，得到PSD，再进行随机振动试验，对应的振动能量相同。按照其试验规格试验后，产品通过要求，但是，在现场环境下，还是会出现破损等不合格现象，尤其在运输环境下。通过研究，在进行产品的可靠性试验和环境试验的时候，发现有些动态环境的时间历程具有非高斯分布特性。于是，提出了非高斯分布振动试验，在原来的随机振动试验要求中，加入了尖度K（Kurtosis）和偏度S（Skewness）两个要求，使波形更接近实际环境的波形。式中，Xi是加速度，m是加速度平均，N是数据点数，σ是标准方差。通过对实测波形分析和变换，在得到原来随机振动试验PSD的基础上，计算出K和S。再反过来在振动台上实现含有K和S的波形，从而飞跃性提高随机振动的精度，这就是非高斯随机振动试验。下图是含有不同K和S波形对应的概率密度图，供参考。试验1：如下图PSD，调整到rms值为10m/s2。非高斯分布特性为峰值发散性，K=5。试验时间30min。总结：以上罗列一些比较特殊的试验要求，并进行了简单的说明。初学者只需适当的了解即可，受制于振动控制仪软件授权码的限制，有可能永远也不会碰到。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

一、中国振动试验设备制造业经营模式分析　　振动试验设备属于定制化产品，并广泛应用于国民经济各行业，市场化程度较高。新订单的获取主要通过招投标或供求双方谈判的方式确定，并按照订单规定的型号、技术及性能指标进行生产。原材料及零部件的采购均依据相应的订单及生产计划、按照市场化方式进行。振动试验设备的定价主要基于不同型号产品的生产成本、技术规格和配置以及市场供求等因素，通过双方价格协商谈判确定。　　试验服务主要客户亦广泛分布在国民经济各领域，经营模式依不同类别实验室自身服务对象和经营目的的不同而有所不同。以本公司苏州广博实验室为代表的为社会提供环境与可靠性试验服务的第三方专业实验室，其试验设备的采购、试验服务的定价及试验业务的承揽均按照市场化方式进行。　　市场供求状况及变动原因　　1、试验设备市场　　我国振动试验设备市场整体上处于快速发展期。一方面随着国家财政科研支出的不断增长、我国工业制造水平的整体产业升级和企业研发投入增加，以及国家对航空航天、轨道交通等与国民经济密切相关的战略性行业的大力发展，振动试验设备的需求稳步提升 另一方面，由于本行业具有较高的进入壁垒，行业内的供应商数量及总产能较为有限，市场份额主要集中在包括本公司在内的几家规模较大的厂商。　　从具体产品细分市场上来看，国内厂商电动振动试验系统的生产技术较为成熟，因此电动振动试验系统的国产产品选择较为丰富，市场供求相对平衡 而对于液压振动试验系统，目前市场主要由外资品牌占据，单件振动试验设备的售价较高，随着汶川地震和日本大地震福岛核泄漏事件后我国对建筑、桥梁及核电领域的抗震意识及要求不断提升，市场对价格相对较低的国产品牌液压振动试验设备的需求不断上升，而国内厂商目前仅能生产中低端的产品，无法充分满足国内市场对于高端复杂的液压振动试验设备的需求。　　2、试验服务市场　　近年来，随着我国国民经济的持续增长、社会整体研发投入的不断增加以及市场对产品质量及可靠性的要求不断提高，我国环境与可靠性试验市场容量持续快速增长。而与此同时，受限于资金、技术、人才等因素，我国环境与可靠性专业实验室的服务规模和能力无法充分满足日益增长的试验市场需求。　　由于自建产品环境与可靠性实验室需要的资金及技术门槛较高，因此随着我国工业制造水平的日益发展，我国环境与可靠性试验服务市场面临试验能力供给的严重不足，一定程度上制约了我国制造业整体研发水平和工业产品性能可靠性的提升，尤其在大型设备及高精尖设备的环境与可靠性试验服务上，目前国内数量有限的专业实验室无法提供充分满足市场需求的试验服务能力。　　二、行业的周期性、区域性和季节性特征　　振动试验设备及环境与可靠性试验广泛应用于国民经济领域及科研院所，其行业景气度周期主要与我国国民经济整体的发展水平及研发投入密切相关 此外，试验设备及试验服务需求与我国的科研经费投入体制及科研项目研发周期有关，因此呈现一定的季节性。具体说来，受到我国科研经费年度预算制度及科研项目总结申报周期影响，本行业在每年下半年的业务量要高于上半年。　　在需求的区域性分布上，由于我国国民经济产业分布均呈现一定的区域性特征，因此本公司所处行业的需求及客户分布也呈现一定的区域性，具体说来：电子电器及汽车行业需求主要集中在我国长三角及珠三角地区，航天企业及科研院校需求主要集中在环渤海地区及东北、西北、西南地区。　　影响行业发展的有利和不利因素　　1、影响行业发展的有利因素　　(1)国家政策的大力扶持　　振动试验设备的生产制造属于高端装备制造业，亦是提升我国整体科研实力和满足国防发展需要的重要的环境试验设备。进入二十一世纪以来国家持续出台相关政策，包括《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》、《装备制造业调整和振兴规划实施细则》、《国家&ldquo 十二五&rdquo 科学和技术发展规划》、《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011年)》等鼓励本行业的发展。　　环境与可靠性试验服务业系高技术服务行业的重要组成部分，对提升我国装备工业、消费品工业和电子信息工业等的产品质量与可靠性至关重要，大力发展环境与可靠性试验服务等高技术服务行业也是我国由制造业大国迈向服务业大国的经济发展战略转型的必然要求。因此我国在《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南(2011年)》、《产业结构调整指导目录(2011年)》等政策文件中均明确规定优先和鼓励发展高技术服务业。　　(2)下游行业对环境及可靠性试验设备和服务的要求不断增长根据2011年11月工信部发布的《工业产品质量发展&ldquo 十二五&rdquo 规划》，到2015年，我国工业产品质量的总体水平将跃上一个新台阶：在装备工业领域，主要产品的质量与可靠性达到发达国家同类产品本世纪初的平均水平，售后服务质量与国际接轨 重要基础件、关键零部件、发动机和数控机床等重点产品的可靠性与使用寿命在现有基础上提升50% 在消费品工业领域，主要产品的质量、安全、卫生、环保与能耗指标全面达到国家、行业标准要求。新兴消费品与重点耐用消费品的质量、技术、标准与国际水平接轨，耐用消费品的售后服务质量显著改善 在电子信息工业领域，主要产品可靠性、安全性、电磁兼容性及技术性能、环保与能耗指标全面达到国家、行业标准要求。通用元器件、集成电路和软件等基础产品的质量水平进一步提升，基本满足下游及关联产业发展需要。重点消费电子产品的使用性能、可靠性与保障性达到国际同类产品水平。　　未来五年，随着我国相关监管部门及终端消费者对产品和设备质量与可靠性的要求不断提升，下游行业制造企业在产品研发和生产过程中对产品环境与可靠性试验服务及设备的需求将持续增长。　　(3)中国市场增长前景广阔，国内设备生产厂商具有广阔的发展空间中国是当前全球试验设备需求增长最为迅猛的市场，根据联合国的贸易统计及中国海关统计数据，中国试验机市场进口额占全球试验机出口贸易额的比重由2002年的7.82%上升至2010年13.22% 同时中国市场也成为国际试验设备生产厂商战略性拓展的新兴市场，根据2011年公司年报，国际领先的试验设备制造公司MTS系统公司亚洲区营业收入占到其当年总收入的39%。而在振动试验设备领域，2010年国产振动试验设备销售额仅占中国市场27.8%的市场份额，面对高速增长的中国试验设备及服务市场，国产厂商通过拓展产品种类、提升产品技术含量，其市场份额占有率具有广阔的上升发展空间。　　2、影响行业发展的不利因素　　随着中国市场近年来的快速增长，国际领先的振动试验设备及试验检测服务机构纷纷加强对中国市场的开拓。国外振动试验设备厂商，如美国MTS系统公司、日本IMV公司通过在NASDAQ和日本创业板上市获取了显著的资金优势，其依托数十年的技术研发积累，在品牌、资本、技术和人才等方面与国内厂商相比具有明显优势。此外，在国内液压振动试验设备及高加速寿命试验和应力筛选设备领域，进口产品目前处于主导地位，对国内厂商的业务拓展带来一定的竞争压力。　　三、行业主要竞争壁垒　　(1)技术壁垒　　振动试验设备制造行业，集成了电磁学、电工电子学、自动控制、信息处理、精密机械、仪器仪表、计算机等多种现代科学与技术学科，是技术密集型行业。　　随着近年来振动试验设备成为航空航天、科研、汽车、电子电器、轨道交通、石油开采、建筑等行业对产品可靠性进行评价与考核的基本手段，且其对国家科技与工业发展水平和国民经济安全至关重要，国际电工学会(IEC)、国际标准化组织(ISO)、国家标准化管理委员会(SAC)等都严格规定了振动试验设备制造、校准和应用的要求。在我国，对振动试验设备的量值传递、溯源、精度等级的测量，已具备一套比较完整的计量、校准体系，对于振动试验设备的产品设计、生产技术、制造工艺均有较高的要求。在国家知识产权保护日臻完善的今天，进入本行业具有很高的技术壁垒。　　振动试验设备，包括电动式振动试验设备、液压式振动试验设备、机械式振动试验设备等，均有其独特的设计和生产制造技术，且振动试验设备是一个系统性的产品，零部件的设计水平及生产质量直接关系到该振动试验系统的整体技术性能。例如，电动式振动试验设备运动部件、励磁部件、短路环、减震悬挂、冷却回路以及激励电源和振动控制仪软件与硬件的设计和制造等，均需要长期的技术研发积累。除了专利技术以外，还需具备长期积淀的非公开专有技术和系统集成能力，这些都为新进入者形成了较高的技术壁垒。　　在环境与可靠性试验服务领域，技术壁垒不仅体现在先进和全面的试验设备，更重要在于对试验技术、方法和经验的掌握以及试验人才的储备。试验技术的壁垒首先体现为对试验规范、标准的深入研究和了解：要通过试验检测出产品真实的环境适应性和使用可靠性，既需要掌握通用的规范及标准，又需要深入了解涉及到具体行业和产品所经受到的气候环境和诱发环境(如振动和冲击)的相关标准。此外，在对相关试验和检测标准理解的基础上，如何将规范、标准中规定的试验条件准确施加到被试验的样品上并避免对贵重样品造成损坏，以及对相关的试验结果作出准确的工程判断从而识别出产品瑕疵，对于实验室的整体技术实力和市场竞争力至关重要，而这些技术能力的获取需要长期的技术研发积累和强大的技术研发团队作为支撑。　　(2)人才壁垒　　振动试验设备及环境与可靠性试验是新兴的交叉学科：试验设备产品主要为定制化生产，具有&ldquo 小批量、多型号&rdquo 的特点 试验服务方案的设计及试验操作亦需要技术人员对环境与可靠性试验技术深入而广泛的了解，如车辆振动学、航空航天器动力学等。因此，本行业发展所需的大量技术人才目前尚无高校对口专业进行直接培养，更多依赖于相关行业技术人员进入本行业后的长期实践及在岗培训。此外，本行业产品及服务专业性较强、价格较高，要求公司管理及营销人员、客服人员对产品专业性具备较为深入的认识，新员工的培训成本较大。因此充足的人才储备是新竞争者进入本行业所面临的主要壁垒之一。　　(3)资质壁垒　　公司下属各实验室为客户提供环境与可靠性试验服务。根据国家质量监督检验检疫总局颁发的《实验室和检查机构资质认定管理办法》，国家鼓励实验室、检查机构取得经国家认监委确定的认可机构的认可，以保证其检测、校准和检查能力符合相关国际基本准则和通用要求，促进检测、校准和检查结果的国际互认。　　由于环境与可靠性试验数据被广泛应用于国民经济各领域及科研机构，对于国家航天、核工业等重大工程项目及电子、汽车、仪器仪表、家用电器等行业产品质量及可靠性具有重大影响，因此在实践中，试验客户普遍要求从事环境与可靠性试验的第三方实验室具有经国家认可委员会颁发的实验室认可资质，并在经认可的能力范围内提供试验服务。　　对于国防工业等对产品可靠性要求很高的领域，我国于2004年4月成立了中国国防科技工业实验室认可委员会，其依据制定的《检测实验室和校准实验室认可准则》并突出国防科技工业对检测和校准实验室的特殊要求，向符合其评审要求的实验室颁发&ldquo 国防实验室认可证书&rdquo 。该证书是相关实验室具有从事国防领域试验检测服务能力，并获得国防科技工业客户认可的重要证明。　　这些资质的获取，均需要实验室满足严格的条件和程序，而获取这些资质后，实验室还需要通过定期和不定期的跟踪监督、复评审及验收。以实验室认可(CNAS)为例，实验室需满足国家认可委规定的通用认可规则、实验室基本认可准则、实验室专用认可规则、实验室认可应用准则及实验室认可指南等各项实验室认可规范，已建立完善的且正式运营超过6个月的质量管理体系并通过评审组的技术能力和质量管理活动现场评审后，才能获得认可证书。因此，业务资质是阻碍新竞争者进入本行业的重要壁垒。　　(4)品牌认知及客户基础壁垒　　力学环境试验设备具有单价高、产品技术复杂、使用周期长以及产品定制化的特点，对试验结果的公正性及可靠性具有重要影响，因此试验设备的品牌知名度及市场声誉便成为行业内企业获取订单并保持竞争优势的重要条件。出于客户集群的信号效应，新客户也往往倾向于选择具有优质客户群的设备生产厂商。　　本行业下游航天、汽车等领域的知名厂商，在设备采购方面均具有严格的标准，设备供应商亦应列入其合格供应商名录，这需要一个较长期的建立业务互信的过程，因此对于新进入竞争者来说，建立品牌知名度及优质客户基础是其面临的主要进入壁垒。　　四、市场竞争格局与市场化程度　　(1)振动试验设备市场　　振动试验设备行业具有技术密集型特点，行业内企业所生产的设备主要为订制产品，从前期的技术方案确定、到生产工艺及流程的控制以及售后的技术服务支持，需要强大的技术研发能力、长期的生产工艺积累及大量从业经验丰富的技术人员作为支撑，因此行业进入门槛较高，行业内的竞争者数量较少。国内的竞争者主要有苏州东菱振动试验仪器有限公司及北京航天希尔测试技术有限公司等 外资竞争对手主要有丹麦Brü el & Kj?r公司，美国UD公司，MTS系统公司及日本IMV公司等。　　振动试验设备市场化程度较高，产品价格在一定程度上受到行业竞争水平的影响。在具体的产品细分市场领域，高端的振动试验系统主要由国外厂商占据 国内振动试验设备生产厂商在中低端电动振动试验系统领域的生产技术较为成熟，其市场份额主要集中在国内厂商 而液压振动试验系统由于生产技术及工艺较为复杂，且生产周期较长、投入较大，目前国内液压振动试验系统主要依赖进口。　　(2)环境与可靠性试验服务市场　　环境与可靠性试验广泛应用于航空航天、轨道交通、电子电器、汽车等行业，且试验的技术水平及准确性对产品性能的安全性及可靠性影响重大，因此，随着近年来下游行业的飞速发展，我国建立起了多层次的环境与可靠性试验专业实验室。　　由于三类实验室的服务目标及对象有所不同，以及随着我国环境与可靠性试验需求近年来的高速增长，现有的各类实验室之间未存在明显的竞争。其中，第三方实验室具有立场独立、服务领域广泛的特点，其市场化程度较高，市场份额的集中度较低，试验业务的获取以及试验收费的结算主要按照一般市场化原则进行。

对于初入振动试验行业的技术人员，个人认为以下几点是必须掌握的数学和物理知识：1对数（logax）、2左手定则（F=IBLsinθ）、3右手螺旋定则、4牛顿第二定律（F=ma）、5周期（T）频率（f）角速（ω）、6分贝（dB）、7倍频程（oct）十倍频程（dec）。这些都是高中求学时期所涉及的，是理解振动试验内容需要的最基本的知识点。现罗列如下并进行说明：1 对数（logarithm）1.1 对数的定义如果，ap = x （ a0，且a≠1 ），即a的p次方等于x，那么数p叫做以a为底x的对数（logarithm），记作：p = loga（x）其中，a叫做对数的底数，x叫做真数，p叫做“以a为底x的对数”。对数是对求幂的逆运算，x=ap ⇔ p=loga（x）[条件：a0，a≠1]例：幂运算对数运算32 = 92 = log3 923 = 83 = log2 810-1 = 0.1-1 = log10 0.153 = 1253 = log5 12530 = 10 = log3 11.2 特殊对数① 常用对数（log或lg）底数为10的对数。log x ⇔ log10 x 、lg x⇔ log10 x② 自然对数（lnx）底数为e= 2.71828‥（自然常数）的对数。lnx ⇔ loge x振动试验中使用的基本上都是对数坐标，如果能掌握一些对数运算法则的话，对很多试验内容的理解和计算将达到事半功倍的效果，比如扫频试验、随机试验中的PSD等。对数坐标简单说明：直线坐标下，X轴100，Y轴大概20，但是X轴为1或10的时候，基本上读不到Y轴的数值。但是在对数坐标中，可以读到Y轴的数值为1和4.5。也就是说，对数坐标下，可以正确的显示最大值的1/100或1/1000。这就是振动试验中经常用对数坐标的理由。2 左手法则※定义下图，磁场（B）中的导体通入电流（I），则产生力（F）。F = IBlsinθF：力[N]；I：电流[A]；l：磁场中导体的长度[m]；B：磁感应强度[T]；磁场方向和导体的倾斜角度θ[°]。※F、B、I方向的关系※习题上图所示，导线中电流通过时，导线的A部分会朝哪个方向移动？（b）此法则在理解电动型振动试验机原理（动圈线圈中通入交流电后做什么样的运动）有至关重要的作用。3 右手螺旋法则※定义右手螺旋定则便是通电导体电流（I）和磁场（B）的方向的定则。电流如果是按照右手螺旋前进的方向（大拇指指向）直进的话，那么磁场的方向就是右手螺旋回转的方向。此法则在了解振动试验机励磁线圈（通直流电）产生的磁场方向上有很大的帮助。4 牛顿第二定律※定义物体加速度的大小（单位：m/s2）跟作用力（单位：N）成正比，跟物体的质量（单位：kg）成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。加振推力就是通过此定律来计算的。夸张一点的说，振动试验也基本上都是围绕着这个公式进行的。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

振动试验的实践操作主要包括振动台的操作、加速度传感器的安装、试验体的安装、振动控制仪的操作等项目。每个环节都对试验结果有着一定的影响，不容有失。加强对工作人员的培训，尤其是培养其认真细心的工作态度，极为重要。所以，在新入员工理论知识考核合格前提下，再进行以上各操作培训（各操作1对1培训2星期+现场跟机培训1个月），主要培训内容集中在试验内容说明和振动控制仪的软件操作上，培训后，需要进行实践操作考核。一般考核是提供各种试验条件，抽签决定试验条件，需要新入社员在无负载情况下正确安装加速度传感器、切换振动台、使用振动控制仪使试验进行，且在试验前说明确认试验内容，并在试验后回答考官1-2个简单问题（主要是电脑操作，比如切换通道显示、显示试验的传递函数、显示失真度曲线等），最后完成试验报告书。下表是在考核过程中，评判的基准，供大家参考。表1 实践操作考核评判基准1 振动控制仪的操作、数据处理等2 振动试验机的操作等３ 加速度传感器的安装等４ 试验的说明等５ 试验报告书等实践操作考核分两个阶段进行，第一阶段为常见简单试验条件，比如定频正弦、正弦扫频、随机试验、正弦半波冲击试验等；第二阶段为比较少见的试验条件，比如拍波试验、SOR、ROR等，可以安排在第一阶段考核半年后。以下为两个考核阶段的试验内容（以前振动试验基础的文章中都有介绍），供参考。第一阶段考核各种试验内容：第二阶段考核各种试验内容：考核的目的除了让工作人员掌握最基本的操作内容，主要是为了培养其认真仔细的工作态度，粗心大意的人员是没有办法适应此工作的。因为振动试验考虑的因素实在是太多太多，涉及到方方面面，一个疏忽，试验即报警停止。特别是长时间的三综合试验，一旦由于细节出错，时间上、金钱上、工作上、客户的信赖性上都将产生不可弥补的问题。切记细心细心再细心！！！备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

如果说振动控制仪是振动试验系统的大脑，那么加速度传感器就是人体的感官部分。本文主要介绍电荷型加速度传感器的原理和使用方法。※振动领域常用传感器加速度：压电型（电荷输出型或电压输出型IEPE）、动电型等。速度：激光测定器等。位移：LVDT（Linear Variable　Differential　Transformer）、Laser等。频率响应特性：加速度传感器 速度传感器 位移传感器（原因：相位关系），所以振动试验机系统多采用加速度传感器。※电荷输出型加速度传感器构造：原理：Q（电荷量） = C（电容） × V（电压）压力（F=mA）作用，压敏材料上产生电荷，对应电荷，输出电压变化。常见电荷型加速度传感器：※加速度传感器质量要求必须保证测定物质量的1/10以下。※加速度传感器频率使用范围避开传感器的共振点，使用直线形区域。在低频区域（1-5Hz）尤其要注意，由于频率响应特性的缘故，测得的加速度会有一定的偏差，对反馈控制有较大影响。也许这就是振动台厂家的设备产品目录中设备频率使用范围都是从5Hz开始标注的缘故吧。另外还要注意环境对传感器灵敏度的影响，比如，温度、湿度、电磁干扰等，别篇叙述。※加速度传感器的固定要求①用手测 ②磁铁（2点吸附） ③磁铁（平面吸附） ④垫片胶水粘贴 ⑤胶水粘贴 ⑥螺丝固定上图中，可以看出采用螺丝固定是最好的，但是由于实际情况，一般振动试验，能提供螺丝固定的螺孔基本上没有，所以通常采用胶水（502胶水等）粘贴或垫片（绝缘地线）胶水粘贴传感器。※加速度传感器的使用方法※加速度传感器的重要参数灵敏度、最大测定加速度、电容等。例：加速度传感器型号：2353B、灵敏度：0.209pC/（m/s²）传感器电容： 890pF，加速度500m/s²振动时，输出的电压是多少？（传感器低噪声电缆的电容已忽略。）Q=0.209×500=104.5[pC]V=Q/C=104.5/890=0.11742[V]= 11.742[mV]※前置功放（电荷放大器）将加速度传感器的电荷输出电压（mV级别）转换，通过增幅放大到±V级的电压信号，输出给振动控制仪。电压输出型（IEPE or ICP）加速度传感器也经常应用，稳定可靠，直接电压输出。内部含有微电子电路，受温度和湿度的影响比较大，一般使用上限在+125℃左右，建议在常温下采用。在三综合试验中，尤其需要特别注意试验条件的温度。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

1 什么是振动振动是指带质量的物体做往复运动的状态。比如，通过观察振幅比较大的秋千或者单摆运动便可理解。运动通过眼睛观察不到的话，有时候可以通过手去接触来感知。振动状态下，一秒以内往返运动的次数我们称为频率。※我们身边的振动①汽车行驶中的振动对汽车部品的故障发生和寿命影响的试验。最近几年，电动汽车的振动试验越来越多。发动机、汽车音响、安全气囊冲击、NVH、etc.。②铁道交通振动对列车部品等故障影响的试验。列车搭载电子设备、轨道附近的设备（信号切换机、ATC）、etc.。③运输行业卡车、轮船等的运输中，产品是否故障、损伤、外包装擦伤等的试验。④飞机发动机产生的振动，受到气流的振动、起飞降落受到的振动和冲击，会不会发生故障等以及耐久性确认。⑤地震确认部件、房屋、建筑物等的耐震性。2 振动的种类※正弦波振动（简谐振动）正弦定频试验频率一定的正弦振动。振动的最基本波形。频率扫描试验（sweep）频率一定间隔的变化。线性扫描、对数扫描。等幅扫描不等幅扫描SOS（sine on sine）※随机振动没有规则性的波形，无法预测性，但在一定的振动时间内含有各种频率正弦分量。● 正态分布随机试验● 非正态分布随机试验● 正弦+随机(SOR，sine on random)● 随机+随机(ROR，random on random)※冲击短时间内施加大脉冲形状的加速度波形试验。半正弦波（halfsine wave）半正矢波形（haversine wave）梯形波（trapezoidal wave）锯齿波（sawtooth wave）三角波（triangle wave）※拍波（sinebeat）※实测波形再现以上介绍的是几种常见的振动试验波形，对于初学者来说，只要记住各种波形即可，以后会每个试验波形进行详述。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

随机（random）振动试验条件内容介绍如上图，随机振动没有周期性，其波形在时间轴上无法数式化表示，一般，振幅的概率密度函数近似符合正态分布（Normal Distribution)。假定：随机振动试验是平稳的各态历经（ergodic process）的正态分布。离开了这个假定，随机振动试验无从谈起。另外，初入者还要理解一个频谱的概念，随机振动基本上都是在频域范围内展开的。其波形，通过傅里叶变换，可以理解成是由无数的正弦波合成而来。将各个正弦波的频率和幅值用坐标表示的话，就得到其频谱图,如下二图。一般，随机振动都是有无数正弦波构成的，其频谱图为一条曲线，而不是下二图中间断性表示的。理解频谱图以后，经过一系列的数学计算、傅里叶变换、解析等，得到随机振动的功率谱密度，即PSD（power spectrum density），功率谱密度是随机试验中使用的一种谱，用通过在中心频率设置的窄幅过滤器的加速度信号平方的平均值的单位频率值表示。也称为加速度谱密度（acceleration spectral density，ASD），单位(m/s2)2/Hz。PSD单位用G2/Hz，两者之间的关系如下：1G2/Hz =(9.81m/s2)2/Hz = 96.236(m/s2)2/Hz有了PSD（或ASD）我们才可以进行随机振动试验，如何得到PSD，这是一个很复杂的数学计算过程，涉及到大量的人力、物力、财力。个人理解为以下过程:1. 场景作成。对实际使用环境进行划分为几个子场景，对子场景进行组合，再构成全体的使用条件（场景）。2. 振动测定。对各个子场景下的实际振动进行测定，保存时域的波形振动数据。3. 振动解析。FFT，将保存的各振动波形变换成加速度功率谱密度PSD。4. 数据编辑。观察所有的PSD数据，通过PSD形状来划分群组。求出各个子场景代表性的PSD，对各个群正态化处理。通过正态化处理，短缩试验时间（加速化）。5. 试验条件生成。通过对正态化的各子场景PSD的包络，求出试验条件的PSD。其试验时间是各子场景正态化的试验时间的总和。这个过程一般称为tailoring，是指对产品在使用或者运输等实际环境中的振动进行测定和解析，开发出适合产品的振动试验条件。随机振动试验正好相反。PSD中有能量的表示方法。一个PSD可以有无数个随机波形对应，或者说对于相同的PSD条件，我们每次做的试验波形是不同的（严格意义上，可能几十年或几百年后会出相同的波形，主要取决于振动控制仪中的算法。），但是其在该频率范围内所含的能量是一样的。一般随机振动试验的量级可以通过加速度有效值来衡量，其计算方法为：如下图PSD中，加速度rms值作为表示随机振动试验大小的一个指标，经常会使用到。上例中PSD是单纯的平直谱，计算比较简单。实际中PSD谱比较复杂，建议使用振动控制仪，输入频率和PSD值后，会自动得到加速度rms值。接下来介绍几个典型随机振动的试验条件。试验1：加速度Arms　96.663m/s2　频率与功率谱密度（PSD）值图中S表示绿线所围面积，开根号后即可得到加速度有效值。面积可以看成4个图形（长方形+梯形+梯形+长方形）的和。由于是对数坐标，各个图形的面积计算公式不能简单的用直线坐标方式计算，具体计算方法以后再叙。试验2：正斜率表示。加速度有效值rms为303.11m/s2。问题：100Hz和1000Hz处对应的PSD为什么约为100(m/s2)2/Hz？说明：10-100Hz之间有log（100/10）/log2 = 1/0.301 =3.322oct。所以，100Hz处PSD是10Hz处PSD的3.322oct×6dB/oct = 19.934dB，即10log（PSD100/1）= 19.934dB，最后得到PSD100 = 101.9934 = 98.5（m/s2）2/Hz。1000Hz处PSD没有增加（0dB）,所以此处的PSD值和100Hz处的PSD值一样。总结：随机振动试验涉及到很复杂的数学计算，想要搞懂其内涵，及其困难。初入者先理解上面所述即可，有能力的，推荐书籍《随机振动试验应用技术》，胡志强、法庆衍等编著，北京：中国计量出版社，1996。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

冲击是指在极其短暂的时间内给产品施加一个高量级的外力脉冲，从而评估其在储存、运输、使用的寿命周期内对冲击环境的适应性和耐受程度。冲击试验有很多种，自由跌落、翻转、抛摔、拍击、撞击、弹道冲击、爆炸冲击等等。 一般常见的冲击试验有三种：经典波形冲击、冲击响应谱、瞬态冲击脉冲波形（实测波形）。1 经典波形冲击半正弦波（halfsine wave）、半正矢波形（haversine wave）、梯形波（trapezoidal wave）、锯齿波（sawtooth wave）、三角波（triangle wave）。试验1：正弦半波 加速度10G 脉宽20msec正方向3次 反方向3次 三个方向（X、Y、Z）冲击　试验2：后锯齿波 加速度5G 脉宽15msec正方向5次 三方向（X、Y、Z）冲击试验3：梯形波 加速度50G 脉宽8.4msec正反方向各5次 三方向（X、Y、Z）冲击试验条件内容相对比较简单，需要注意的地方是，必须注意控制波形在容差带内，实在不行的情况下，上升沿波形必须在容差带内。另外，还有一个前补偿和后补偿的概念，即下图所示中的B1和B2，一般振动控制仪中的默认值为A的10%。当位移量不够用的时候，可以适当调整前后补偿，改变最大位移量。2 冲击响应谱（SRS，Shock Response Spectrum）经典波形冲击试验由于没有考虑机构对冲击的响应，在实际环境中还是有损坏的情况发生，已经不能满足试验的要求。于是，冲击响应谱概念便被提出，指在冲击激励函数的作用下，一系列单自由度振动系统的最大（加速度、速度、位移）响应值随系统的固有频率而变化的图谱。提供的是一个产品和它的组成部分对一个给定的输入脉冲响应的估计方法，具有更加真实的环境模拟效果。冲击响应谱控制技术通常用来模拟复杂振动环境如地震和爆炸冲击。它是描述瞬态波形对结构的潜在损伤程度。试验参考谱即冲击响应谱，通过冲击响应谱合成出时域波形，时域波形由用户指定阻尼的正弦或半正弦波合成，从而驱动振动台振动。能实现冲击响应谱的试验设备有很多，在爆炸冲击中应用最为广泛。随着电动式振动台控制技术的发展，在振动台上己经实现了模拟低幅值的复杂冲击环境的冲击谱的能力，如冲击响应谱控制中的小波综合及正弦衰减模拟方式等等。电动振动台操作成本低、可控性高等优点，但它们的幅值、频谱范围(3 kH z以下)和方向受到限制。试验1：目标SRS：SRS分析条件：采样频率8192Hz数据点数：4096点波形合成条件：变谐正弦波控制条件：线数800冲击方向：X、Y、Z，每方向三次。试验2：频率范围：5-100Hz：响应谱5-30g100-5000Hz:响应谱30g冲击方向：X、Y、Z，每方向三次。3 瞬态冲击脉冲波形（短时实测波形）通过实时主动控制来完成，包含了导入瞬态数据，数据编辑，在振动台上复现波形数据的过程。比如地震再现等试验。在利用振动台进行试验的时候，需要注意动圈位移和功放额定功率的限制，必要的时候可以通过数据编辑改变量级，以便有效地实现试验的动态特性。试验1：下图，从某国家地震网站上下载的csv地震文件，通过数据编辑（单位和采样频率指定、过滤处理、首尾数据处理、频率变换、数值间演算、数据点数变更、补偿波附加等过程）后得到的一个方向上的地震波波形。总结：冲击环境是振动的一种非稳态、持续时间相对较短的机械瞬态振动。个人认为，冲击试验是电动式振动台能实现的试验中，最难的试验，不能理解概念的话，就不能更好的操作控制软件，也就不能得到良好的试验结果。可能是个人所涉及的冲击试验经验比较少，也有可能造成冲击的原因很多且各不相同，对产品造成的效应也不相同。由于冲击情况复杂性，很难归类。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

据苏州高新股份4月15日消息，由中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定会在苏州召开，会议对苏高新股份下属东菱公司自主研制的100吨电动振动试验系统等产品技术进行了科技成果鉴定。由中国科学院院士胡海岩、翟婉明领衔的7位行业权威专家组成的鉴定委员会一致认为，ES-1000型（100吨）电动振动试验系统已通过计量检定，是我国自行研制的单台最大推力的电动振动试验装备，获得多项国家发明专利，具有完全自主知识产权。该装备为全球首台套，总体水平国际领先。‍据悉，此次100吨电动振动试验系统的成功研制，是东菱公司继2007年研制出世界最大推力35吨振动台、2012年推出世界最大推力50吨振动台后取得的又一个“世界第一”。东菱公司于2021年开始对单体100吨电动振动试验系统的自主研发。历时2年的技术攻关，突破了超大推力高强动圈设计制造技术、动圈自适应高效冷却控制技术，以及超大型功率放大器等关键核心技术，解决了超大推力驱动下动圈设计制造难、导向持续可靠性稳定性差，以及超大推力电动振动试验系统发热量大、冷却效果差等难题，成功研制出单体100吨超大推力电动振动试验系统，通过了中国计量院的第三方计量。100吨电动振动试验系统的成功推出，可满足我国航空航天、船舶、轨道交通等重大部件乃至整机的可行性试验需求，提供可靠的试验保障，为我国高端装备制造的整机和零部件模拟现实工况提供正弦振动、随机振动、冲击、连续碰撞等力学试验，还可与环境试验箱配用进行综合环境的可靠性试验等等，为解决我国重点科研产品进行大推力振动试验的瓶颈问题提供全面的解决方案。

本文主要介绍典型的振动与冲击试验条件内容——正弦试验，希望初入者对其有一定的认识。典型振动与冲击试验分类正弦定频（spot）试验正弦扫频（sweep）试验扫频方式：直线扫频、对数扫频★直线扫频Vl =(f2-f1)/TVl：扫频速度（Hz/s）f2：扫描频率上限（Hz）f1：扫描频率下限（Hz）　T：扫描时间（s）振动次数：C=f1・T+0.5V1・T2（回）（T≦（f2-f1）/ Vl ）例：10Hz～1000Hz直线扫描、扫频速度100Hz/s、来回一次、扫频时间需要多少秒？去路 T=(1000-10)/100=9.9s来回 9.9×2=19.8秒★对数扫频R = Roct/T (二倍频)= [ log(f2/f1)/log2] /TR：扫频速度（oct/min）f2：扫描频率上限（Hz）f1：扫描频率下限（Hz）　T：对数扫描时间（min）振动次数：C=60(f2-f1)/(ln2・R)回或者 R=Rdec/T（十倍频很少用到，不做叙述。）例：10Hz～1000Hz对数扫描、扫频速度2oct/min、来回一次、扫频时间需要多少秒？Roct= log(1000/10)/log2 = 2/log2 oct　　去路 T=2/log2/2 = 1/log2 min来回 1/log2×2=6.645 分总结：以上试验条件内容加上振动方向、加速度传感器控制和检测通道数、试验体质量等信息，便构成了基本的正弦试验条件内容，从来通过试验内容来选择合适经济的振动台。正弦振动是振动试验的基础，在几十年前由于科学技术的落后，只能通过简单的正弦试验来进行，沿用至今。现今随着随机振动试验技术的成熟，大有被其代替的趋势。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

《振动试验基础》专辑推出后，得到了大家的好评，在此再次感谢各位的支持和帮助。订阅用户反映《振动试验基础》主要理论基础涉及较多，对振动试验装置方面说明较少，所以《振动试验入门》专辑经过酝酿，开始提笔，争取在今年内陆续推出。《振动试验入门》主要含以下三方面的内容：1、振动试验装置基础知识。涉及振动试验装置系统构成、动作原理和构造、主要专业用语、试验种类介绍等方面。2、振动试验装置导入安装注意事项。涉及装置防振、防噪音对策、均匀度和横纵比、夹具评价、加速度传感器安装等方面。3、其他相关事项。比如加速度传感器构造、许可偏心力矩等方面。适合学习对象为：1、对振动试验没有经验的或者有些许经验者；2、振动试验装置的销售人员；3、振动试验装置厂家新入员工等。特别是对振动试验不熟，或者对振动试验听都没有听过的人员，操作振动试验装置需要注意哪些事项，通过本专辑学习后，能有所理解。本专辑中也有一些比较难理解的公式，可能不知道其是如何推导而来，只要会活用即可，对试验实施没有影响，故不必深究。作者简介：薛峰，IMV株式会社上海代表处，技术经理。工学硕士，振动试验行业海外工作近20年，主要从事IMV振动试验系统的售前及售后工作，具有一定的振动试验测试能力和分析经验。独立运营原创微信公众号“振动试验学习笔记”，发表学习笔记近80篇，尽力普及振动试验基础，分享内容包括振动试验系统、振动试验、振动信号处理等知识，订阅用户已超过5000名。

电磁振动台|电磁式振动台性能参数：1．默配试验承重负载：100（kg）（较重的承重产品请下单时跟厂家说明可非标定制）2.扫频范围（0.01Hz）: 1Hz～400Hz、1HZ～600HZ、1HZ～ 3000HZ,1HZ～5000HZ（可任意调节）3.频率范围（0.01Hz）：1Hz～400Hz、1HZ～600HZ、1HZ～3000HZ,1HZ～5000HZ（可任意调节）4.振幅（可调范围mmp-p）：0~5mm5.大加速度：20g6.振动方向：①垂直+水平、②垂直7.振动波形：正弦波8.可程序（0.01Hz）：1-15段每段可任意设定频率和时间,可循环9.倍频（0.01Hz）：5段成倍数增加①低到高频②高到低频③低到高再到低频/可循环10.功率：2.2Kw11.振动台面尺寸L*H*W（cm）：50*50或者75*75（可根据客户产品尺寸非标准定制）12.台体尺寸L*H*W（cm）：垂直:50*20*50 水平: 50*25*5013.电源电压（V）：220&plsmn 2014.大电流（A）：1015.时间控制：可程序、调频、扫频、倍频、对数皆能满足各标准时间设置16.功能控制:全功能电脑控制含电脑及打印,连接电脑做控制、储存、记录、打印之功能※以上只是电磁振动台|电磁式振动台的部分参数，更多详情及报价方案创新点：时间控制：可程序、调频、扫频、倍频、对数皆能满足各标准时间设置单垂直振动试验台

日前，由江苏省科技厅和财政厅联合设立的“江苏省振动试验设备工程技术研究中心”，在苏州苏试试验仪器有限公司成立。该中心的成立是对苏试公司在振动试验设备领域实力的认可，将更加有利于苏试公司在振动试验设备领域的研发和生产。　　2011年底，苏州苏试公司董事长钟琼华在接受采访时表示，苏试每年投入研发的销售收入不低于5%，公司将以江苏省振动试验设备工程技术研究中心为技术平台，开发了填补国内空白、赶超世界先进水平的各类系列新产品，并荣获了国家、省、市等各级奖项百余项。去年备受世人关注的“神八飞船”就采用苏试公司研制的先进设备，圆满完成了飞船分系统的地面振动试验任务。

新产品和新技术体现了相关行业的技术发展趋势，定期推出一定数量的新产品和新技术是一个仪器企业创新能力的具体表现。仪器信息网“半年新品盘点”旨在将最近半年内推出的新产品和新技术集中展示给广大用户，让大家对于感兴趣的领域有总体性了解，更多创新产品和更详细内容见新品栏目。　　试验机是测试、评定和研究材料、零部件、整机(整车)和各类工程项目的物理性能、机械(力学)性能、工艺性能、安全性能、舒适性能的试验仪器和设备，广泛应用于机械、冶金、石油、化工、建材、航空航天、造船、交通运输等领域。　　据了解，2012年中国试验机的市场容量大约60亿元，规模以上企业约20家左右，而产值在百万元以下的企业大约有200家。2012年下半年据笔者了解公开发布试验机新品的厂商有六家，其中四家产品为传统材料试验机，推出新产品的厂商主要有MTS系统(中国)有限公司、长春机械科学研究院有限公司、上海倾技仪器仪表科技有限公司、上海衡翼精密仪器有限公司。MTS继2010年推出Criterion系列万能试验机之后，时隔两年推出了Exceed系列万能试验机，将中国试验机品牌的成本优势和MTS试验机品牌的技术优势很好地结合起来 长春机械院推出的150吨电子式试验机，将载荷和吨位提高到新的水平，目前属国内最大吨位 上海倾技采用精度更高的传感器，提高了测量结果的准确性。　　此外，深圳三思纵横科技股份有限公司在非标试验机领域又迈出了一步，研发的三轴五面液压试验系统为国内岩石与地质结构研究提供更为可靠的测试手段 而苏州东菱振动试验仪器有限公司继续完善自己的电动振动台技术，自主研制世界首台单体50吨推力超大型电动振动试验系统，填补国产50吨电动振动台的空白。　　试验机产品种类繁多，但是其核心技术主要体现在测量元件上，因此谁采用了新的测量元件，谁的产品就提升了档次，谁就能向市场率先推出试验机新产品 同样，谁采用了新的控制元件，提升了控制水平，如拉伸速度、应力速率、应变速率、试验频率、试验模式等，谁就掌握了市场先机 此外，试验机的测量控制软件也是高性能试验机不可或缺的技术关键，也是区分试验机档次的主要考核标准。　　为了让读者对试验机制造企业和试验机技术有所了解，我们拟对2012年下半年部分新产品介绍如下，以飨读者。　　材料试验机MTS系统(中国)公司Exceed系列万能试验机(左图为E45电子万能试验机，右图为E64液压万能试验机)　　2012年10月，笔者参加了MTS在北京的新品发布会。MTS本次发布的Exceed系列万能试验机产品属于中低端产品，主要应用在QC和QA领域。该试验机的突出特点是其同轴度可以满足脆性、航空材料的标准 控制器有两个模拟输出通道，用户可以将传感器采集到的电信号输入到所需要的系统里，不做任何线性修正，保证信号的真实性 试验机的带宽是可调的，用户可以从0.1到1000HZ根据不同的材料选择不一样的带宽 此外，MTS 耗时5年和微软公司合作研发了一款新的软件TestSuite TW，该软件也应用到了新产品Exceed系列万能试验机中。长春机械科学研究院有限公司150吨电子式压力试验机　　2012年10月28日，长春机械科学研究院有限公司集合公司最先进的测试软件和控制器技术的全新电子式大吨位系列试验机新产品在长春亮相。以往，由于技术原因电子式试验机能够达到的最大试验力都比较小，一般在300-500kN，不能满足更大加载试验力的需求。　　现在，长春机械科学研究院成功研制出国内第一台1500kN电子式试验机。该试验机传动、减速均采用齿形带配丝杆副结构，效率更高，更平稳，噪音小 配置长春机械院最新研制的CLY20型电子万能试验机专用高精度负荷传感器，传感器刚度大、独有的非线性数据校正技术，确保长时工作稳定可靠性 系统采用三闭环控制，无冲击平滑转换，技术运用更成熟。该系列试验机创造了国内电子式试验设备的最大试验力记录，打破了国外企业在大吨位电子式试验设备方面的垄断局面。上海倾技仪器仪表科技有限公司QJ211S四点静压试验机　　上海倾技仪器仪表科技有限公司在今年11月推出了QJ211S四点静压试验机。该试验机适用于各种手机玻璃、电脑显示屏、电视屏、钢化玻璃、眼镜玻璃、有机玻璃、特种玻璃等材料的四点静压试验，配上倾技的不同夹具还可以完成材料的三点弯曲、拉伸、剪切、压缩、刺破等多种力学试验。较之前的四点弯曲试验机，该款试验机采用高精密荷重元测量及伺服电机驱动，可以得到精准的弯曲强度结果，可快速、自由调节跨距，还增加了对试验数据进行曲线编辑、叠加、分离、缩放等多项功能。上海衡翼精密仪器有限公司HY-0230打包带拉力机　　上海衡翼公司在今年的一月份和二月份连续推出了两款产品，一款是卧式拉力试验机HY-0530，另一款是拉力试验机HY-0350。紧接着在10月又推出了HY-0230打包带拉力机。该款仪器是为客户专门定制的，可以做2500N以内整个材料中拉伸、压缩、弯曲、剥离、刺破等试验 可以全液晶数控设定所需参数，曲线、位移、力值能动态显示在数显器上 彻底改变传统材料试验机机台笨重、操作复杂、性能单一的缺点 此外，此款机器精度高，使用年限达70年之久。　　结构试验机深圳三思纵横科技股份有限公司三轴五面液压试验系统　　深圳三思纵横科技股份有限公司与徐州矿大合作开发的280项目---三轴五面液压试验系统，于2012年12月26日正式通过双方验收。　　此三轴五面液压试验系统具有三轴五面结构，可三轴同步匀速加载，五面同步加载采取联动控制。主油缸最大载荷为20000kN，侧油缸最大载荷8000kN 拥有五个载荷传感器和五个位移传感器 软件可进行相应的曲线采集和分析，生成报告预留了试样开挖空间 可扩展变形测量装置等具有冷却装置，可以超长时间做保载试验。　　振动台苏州东菱振动试验仪器有限公司50吨振动台　　近年来随着我国登月工程、大飞机工程和高铁工程等国家重点工程的飞速发展，其所需要的振动试验系统的最大推力也在不断加大，现有的35吨电动振动试验系统的推力已不能满足试验需求。2011年，东菱自筹经费、自主研制世界首台单体50吨推力超大型电动振动试验系统，并于今年的9月正式亮相。　　50吨电动振动试验系统振动台部分主要由垂直振动台和水平滑台两大部分组成，4.5m×4.0m×0.08m的水平滑台为世界目前之最 水平滑台台面使用了90个高精度T型导轨，使水平台面在运动中，不仅有了精确的运动轨迹，而且保证了其有足够的抗倾覆力矩的能力，另外T导轨油膜的设计，更使水平台面的承载能力大大提高，以至于可以达到270吨左右 垂直振动台的超大扩展台面，使50吨台体在做垂直振动试验时，承载和抗倾覆力矩的能力大大提高，且使一些大型的试件有一个可靠的载体，对于试验的可靠性更有保证。　　延伸阅读：2012年上半年仪器新品盘点：试验机

为促进电子显微学研究、电镜应用技术交流，打破时空壁垒，仪器信息网邀请电子显微学领域研究、技术、应用专家，以约稿分享形式，与大家共享电子显微学相关研究、技术、应用进展及经验等。同时，每期约稿将在仪器信息网社区电子显微镜版块发布对应互动贴，便于约稿专家、网友线上沟通互动。专家约稿招募：若您有电子显微学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通（邮箱：yanglz@instrument.com.cn）。本期将分享张承青老师为大家整理的关于电镜实验室环境对电镜的影响的系列约稿经验分享，以下为系列之六，以飨读者。（本文经授权发布,分享内容为作者个人观点, 仅供读者学习参考,不代表本网观点）系列之六 低频振动环境改善《外部振动对电子显微镜的影响及处理》一文第一稿于2010年1月完成，本篇主要内容来自该文。以前从未署名投稿，本次做了一些补充修改，第一次署名。还是怕产生误解，再说明一下吧。首先我们来探讨一下电镜实验室低频振动的形成原因。在室外，如马路上、室外篮球场、操场等环境本人都曾经尝试过检测低频振动并试图发现是否存在共性。遗憾的是，从0到125赫兹频率范围内，1/3倍频程测试的包络线来看，不同的地方基本没有共性，所以结论是：这些室外环境的低频振动主要由环境物理振动产生，包括火车汽车、潮汐海浪、江河水流、远处的地下施工、甚至可能还有地球的物理震动等等。低频振动频率低、波长长，所以可以传递到很远地方而衰减不多。那么，建筑物内的低频振动是不是也是这个原因呢？大量的实测数据却显示建筑物内的低频振动主要不是由某处（不管是不是在同一建筑物内）传递过来的，而是主要由建筑物自身谐振造成的（一开始我自己也怀疑这个观点是否正确，带着疑问又继续收集归纳和总结了一百多个场地测试数据，最后还是只有用“建筑物自身谐振”来解释电镜实验室的低频振动才能说得通。实例1：多次开/关近旁的小型振动源，发现对测试结果基本没有影响，相信是牛顿第二定律F=ma所揭示的客观规律：振动源功率（F）太小，无法撼动数千吨的建筑、不能引发谐振。实例2：（实际上这不是某一次测试，许多次的测试都是同样结论，为叙述方便，都归纳到一个实例中）：哈尔滨某大学一楼（无地下室）、二楼、四楼、六楼和八楼的测试中发现，楼层越高振大；实例3：在苏州某半导体公司厂房内（二楼，该厂房结构粗大，相当结实）做对比测试：分别在柱边、墙边、梁边和房间正中央（该室约六十平方米，接近正方形）测试振动，结果惊讶地发现：基本相同！后来在不同城市不同建筑内测试，情况都是这样！实例4：很多测试都有一个共同结果，就是3～8Hz的振幅包络线产生一个峰值，其它频段则不然（或是没有峰值，或是峰值段无规律）。经向一位退休建筑师请教（当年天天坐公交车上班认识的，祝老先生健康长寿），我们分析是由于我国工民建标准造成，梁柱板墙规格、混凝土砂浆比例、进深开间配筋等等，这些因素致使3～8Hz的谐振构成谐振峰！实测数据还推翻了之前我以为房间中间振动会比其它地方大的错误认识，并且进而得出“低频微振是整个楼房的谐振”这一推论。在所谓“条式楼”的测试中也多次发现沿楼房长轴方向的水平振动，明显会比短轴方向小；实例5：在某大学一楼（无地下室）、二楼、四楼、六楼和八楼的测试中发现，楼层越高振大；结论：多次测试结果都证明，低频振动主要是由该建筑的谐振造成。中国的工民建规范基本一致（层高、进深、开间、梁柱截面、墙、地梁、筏板，等等），虽然有差别，但是不大，特别是对于低频谐振来说，大致可以找到共性。一般来说有如下规律：1.建筑平面形状为条式和点式的建筑，其低频谐振都比较大；其它如工字型、王字形、L形、八字形、H形、口字型、日字形等等低频谐振都较小；2.最常见的条式楼里沿长轴方向的振动往往明显比短轴方向小；3.同一建筑内，没有地下室的一楼振动最小，楼层高越高振动越差，有地下室的一楼振动与二楼接近，地下室最下层振动最小；4.垂直方向的振动比水平方向大且与所在楼层无关（当然是在同一楼层测试比较）；5.楼板越厚，则振动的垂直方向与水平方向相差越小（我曾经多次从测试数据成功推测出楼板厚度），绝大多数情况下振动的垂直方向比水平方向大；6.除非有某个大型振动源，同一层建筑的振动都基本相同，无论是房间中间，或者是靠近墙边、靠近柱子、横梁上方等各处，都基本一样（注意，即便在同一位置不动、间隔几分钟再测试，极可能数值都是不完全一样的，个别频点可以相差百分之五十以上）。好了，既然我们现在明白了低频振动的来源和特点，那就可以有针对性的采取改进措施和提前预估某环境的振动情况啦。由于改善低频振动成本较高，有时受环境条件限制，某些方法完全不能应用（参见下面的讨论），所以实际工作中，经常是选择/更换较好场地做电镜实验室来得事半功倍。下面我们讨论一下低频振动的影响和解决方案。20Hz以下的低频振动对电子显微镜的干扰影响很大，参见以下两图。图一 图二图一与图二是由同一台扫描电镜拍摄的高分辨图像（均为300kx）。但是因为存在振动干扰，图一的水平方向（分段）有明显的毛刺，并且图像的清晰度和分辨率明显下降。消除了振动干扰后得到同一样品的图像为图二（有没有“赏心悦目”的感觉？）。如果测试结果表明准备安装电镜的场所振动超标，则必须采取适当措施，否则电镜厂家不能保证电镜安装后的性能可以达到最佳设计标准。一般可以选择混凝土减震台（Anti-Vibration Foundation）、被动式减震器(Passive-Vibration Isolation Platform)、主动式减震器(Active-Vibration Isolation Platform)等几种方法来改善或解决。混凝土减震台需要现场施工，且必须采取特殊方法（底部和周围有弹性软垫层等），一般的土建施工方法有可能反而增加低频（20Hz以下）振动。施工中有大量土建材料进出难免影响周围环境。混凝土减震台的示意图见图三。图三质量在50吨左右的混凝土减震台，其减振效果一般可以达到2Hz以上约-2～-10dB。混凝土减震台的质量越大减振性越好，条件允许的情况下应尽可能大些（经多地多次实测，小于5吨的减震台在1～10Hz低频段内有谐振，反而增大了振动；小于20吨的基本无效，能够起到减振效果的须大于30吨，暂无30～40吨的数据，尽量不要低于50吨；北京某大学一两百吨减震台效果良好；重庆某研究所，地面混凝土直接做在巨大山石上，环境极差，但测得振动值极小）。在被动式减震器中，一般常用的橡胶、钢弹簧、空气弹簧（汽缸）等方式的减震器因为它们在20Hz以下的低频段效果很差，甚至往往由于谐振反而加大了振动，所以不考虑采用。只有磁力减震器的低频效果尚可，但是其性能还是远不如主动式减震器（与混凝土减震台的减振效果相近）。图四是几种减震方式的效果比较。图四 几种减震方式的振动传输特性比较仔细观察图四，我们有以下结论：1．碳素钢弹簧的谐振频率（fh）大约为50Hz，在70Hz以下的低频段不但没有减震效果，反而由于谐振而加大了震动。橡胶垫的fh大约为25Hz，在35Hz以下的低频段不但没有减震效果，反而由于谐振而加大了震动。2．小于5吨的混凝土减震台在10Hz以下有谐振加大振动，还不如不做。3．空气弹簧的fh大约在15Hz左右，在25 Hz以上有较好的减震性，在40 Hz以上有良好的减震性，所以被广泛应用于光学平台等精密仪器设备的减震。但是它在20 Hz以下同样有较大的谐振，所以不宜作为电镜减震的选项（有些电镜内部采用空气弹簧减震，相信那是不得已而为之）。在做低频减震处理时，以上几种减震方式不要考虑选用。4．磁力减震器低频减震效果尚可，要求不高的情况下可以选用。5．各种主动式减震器效果都是相当好的。它们的谐振频率可以低到1 Hz以下，2～10Hz的减震效果可以达到-10～-22dB，非常适用于对低频段减震要求较高的场合。（据说最新科技产品“超级橡胶”有具良好减震性能，看到电视上说已在港珠澳大桥上应用，很想能搞一小块来测试一下是否可以应用在电镜方面，但是朋友答应的样品迄今不见踪影。有人能帮我搞块样品吗？先谢了。）一般我们认为，对于电镜来说20 Hz以下的低频振动影响大并且难以防范。由于绝大多数人不能感受到20 Hz以下的低频振动，所以经常发生明明有较大的低频振动，却因为感觉不到而误认为没有什么振动。被动式减震是利用减震设施的质量、固有振动传递特性等物理性能来达到隔阻和减弱外部振动对电镜的影响。被动式减震器的工作原理可参考图五。图五主动式减震器的工作原理与被动式相比有很大差异。各种类型的主动式减震器工作原理基本相同，都是由一个三维探测器检测到三维方向传来的外部振动后，由PID控制器发出等幅反相的控制信号，再由执行机构产生等幅反相的内部振动来抵消（或减弱）外部振动的干扰。主动式减震器的工作原理可参考图六。图六主动式减震器一般常用的有压电陶瓷式、空气式、电磁式等。它们的区别主要是执行机构不同，而三维探测器和PID控制器基本都大同小异。压电陶瓷式：利用压电陶瓷的晶体压电效应产生等幅反相的三维内部振动。空气式：由PID控制器控制进（排）气阀，连续可控的压缩空气在特殊的汽缸内产生等幅反相的三维内部振动。电磁式：PID控制器分接控制三组电磁铁产生等幅反相的三维内部振动。主动式减震器的减振效果可以达到20Hz以上约-22～-28dB（实测过许多号称可以达到-38dB的，但是，只能说：抱歉）。不同形式的主动式减震器价格亦有较大的差异。各种减震器一般在电镜就位安装之前准备好，与电镜同时安装。另外在某些特定的条件下，减震沟也可以取得较好的减震效果。图七是减震沟有效的情形。图七 图八是减震沟无效的情形。 图八一般来说，减震沟越深减振效果越好（减震沟宽度对减振效果影响不大）。常见的几种减震方法对比参见下表：电镜减震，与处理桥梁、楼宇、风振、地震等有些共通之处，但是区别更大，绝不能生搬硬套。目前国家在低频微震领域还没有必须的相关理论依据、设计规范、设计标准、设计案例、各个工民建设计单位基本都没有配备专业检测仪器，所以，和前面讨论过的低频电磁屏蔽一样，当前没有“有资质的设计部门”来做专业设计。2020.11张承青作者简介作者张承青，退休前在某电镜公司工作多年，曾经做过约两千个（次）电镜环境调查、测试，参与多个电镜实验室设计及改造设计规划，在低频电磁环境改善和低频振动改善等方面有些体会，迄今仍在这些方面继续探索。附1：张承青系列约稿互动贴链接（点击留言，与张老师留言互动）： https://bbs.instrument.com.cn/topic/7655934_1附2：张承青系列约稿发布回顾拟定主题发布时间文章链接序言 电镜实验室环境对电镜的影响2020年10月13日链接系列之一 电子显微镜实验室环境调查的必要性2020年10月15日链接系列之二 电镜实验室的电磁环境改善2020年10月20日链接系列之三 低 频 电 磁 屏 蔽 实 践2020年10月22日链接系列之四 主动式低频消磁系统2020年10月27日链接系列之五 几种改善电磁环境方法比较2020年10月29日链接系列之六 低频振动环境改善2020年11月3日链接系列之七 谈谈电子显微镜的接地2020年11月5日链接系列之八 温度湿度和风速噪声2020年11月11日链接… … … … … … 附3：相关专家系列约稿安徽大学林中清扫描电镜系列约稿

仪器信息网讯 “虽然试验机所有的型号编制方法和产品命名本身没有正确和错误之分，但对于一个国家来说，无疑大大增加了试验机的管理成本和难度。”原上海市计量测试研究院资深力值计量检测工程师张贵仁说。原上海市计量测试研究院资深力值计量检测工程师张贵仁　　试验机编制没有标准 目前由企业自行命名　　张贵仁告诉仪器信息网(http:/www.instrument.com.cn/),试验机是一种产品或材料在投入使用前，对其质量或性能按设计要求进行验证的仪器。因此，广义试验机是指材料试验机、无损检测仪器、振动台与冲击台等。而狭义的试验机仅指材料试验机。依据中华人民共和国国家计量技术规范JJF1011—2006《力值与硬度计量术语及定义》对材料试验机的定义：材料试验机是对材料、零件和构件进行机械性能和工艺性能试验的设备。　　面对种类繁多的材料试验机，该如何命名?张贵仁谈到，传统来说，用于金属材料试验的拉力试验机，习惯上省略“金属”二字，就命名为拉力试验机 而用于非金属材料试验的拉力试验机，其名称会带上非金属材料的名称，如橡胶塑料拉力试验机。因此，材料试验机的命名并不统一。　　在国家标准一级分类目录中，试验机归于仪器仪表类(代码N)，张贵仁指出，其型号编制方法最早依据ZB N 70001-1987及其后转化的JB/T 10059-1999《试验机与无损检测仪器型号编制方法》，该标准也于2008年1月23日废止。由于没有相关标准，所以目前试验机产品由企业自行定型和命名。　　试验机厂商规避国家管理 增加行业管理成本　　张贵仁告诉仪器信息网,材料试验机的制造与检验除了执行GB/T2611-2007 试验机通用技术要求和JB/T 6147-2007《试验机包装、包装标志、储运技术要求》等通用国家、行业标准外，还应符合相应国家计量检定规程或校准规范。材料试验机是国家列入依法管理的计量器具，但是由于市场上试验机命名混乱，很多试验机产品无法进行计量器具新产品制造许可证的申请，这无疑是摆在有关计量行政主管部门面前的现实问题。　　张贵仁总结到，一般而言，传统试验机生产厂家或由这些企业出来的下海创业人员组建的企业，比较习惯于按照原有的国家法规对试验机产品进行定型和命名分类，主观上有获取计量器具制造许可证的愿望。另外一部分企业却是根据实际情况和市场需要，按照自己的意愿对产品进行型号的编制和命名，一方面可以方便企业对产品的管理，另一方面则是为了规避国家对其管理。　　“虽然所有的型号编制方法和产品命名本身没有正确和错误之分，但对于一个国家来说，这无疑大大增加了试验机的管理成本和难度。”张贵仁说。　　试验机厂商 如何抓住市场先机　　张贵仁告诉仪器信息网，试验机产品无论是拉力试验机、万能试验机，还是是冲击试验机、疲劳试验机，核心技术主要体现在测量元件、控制元件及测量控制软件三个部分。　　“因此，国、内外试验机厂商的竞争力是：谁采用了新测量元件，谁就提升了产品档次，谁就能向市场率先推出试验机新产品 同样，谁采用了新的控制元件，提升控制水平如拉伸速度、应力速率、应变速率、试验频率、试验模式等，谁就掌握了市场先机。”张贵仁说。　　此外，张贵仁说：“由于材料试验机所涉及到的科学技术领域比较广泛，如高温技术、低温技术、真空技术、液压技术、光学技术、电子技术和激光技术等，并且还应用各种测试、记录和显示仪器，所以材料试验机的发展，往往取决于很多科学技术领域的水平。”　　“虽然，社会提供的新工艺、新技术是与时俱进的，但不同的试验机采用新工艺、新技术的程度是与其被应用的程度成正比的。”张贵仁说，社会需求量大的试验机，往往竞争者也众，竞争的结果是试验机产品越造越好，产品价格越卖越廉 竞争的结果是促进了试验机产业的发展活力，增加了用户的选择余地。　　最后，张贵仁告诉仪器信息网，国家对试验机产业采取一贯持支持和鼓励的政策，有部分地区还会给予一定的税收优惠，或科技创新方面的奖励。但这些扶持政策也只有在企业发展后期，产生经济效益时才能够有所体现。而国家对产品质量的重视才是试验机得以发展的机遇。撰稿：邓雅静　　附录：　　1 张贵仁简介：　　张贵仁是原上海市计量测试技术研究院资深力值计量检测工程师，从事计量检测工作三十多年，具有丰富的工作经验和极高的专业技术水平。 曾连续三届担任《全国力值硬度计量技术委员会(TC7)》委员，现任《全国机械振动，冲击与状态监测标准化技术委员会减振材料及设备分技术委员会(SAC/TC53/SC1)》委员，《全国分析检测人员能力培训委员会》签注培训讲师(签注号：ATM001.1/A-2010-008-R0)，上海市制造计量器具许可考核技术专家(材料试验机、称重传感器)，国家计量许可证考评员(力学计量)，《计量检测人员考试题库编委会》力学专业命题专家。 曾负责制、修订《工作测力仪检定规程(JJG455-2000)》、《专用工作测力机校准规范(JJF1134-2005)》及《扭转试验机型式评价大纲(JJF269-2006)》等十二部计量技术法规。 在《上海计量测试》《中国计量》等专业刊物上发表二十多篇论文，并根据工作经验总结撰写《材料试验机》一书。　　2 当前试验机有效标准汇总表1序号大类有效国家标准1金属材料试验机（习惯上省略“金属”二字）GB/T 22066-2008 静力单轴试验机用计算机数据采集系统的评定GB/T3159-2008 液压式万能试验机GB/T16826-1997 电液式万能试验机GB/T 16825.1-2008 GB/T 16825.1-2002 静力单轴试验机的检验 第1部分:拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与校准 静力单轴试验机的检验 第1部分:拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与校准 GB/T16491-2008 电子式万能试验机GB/T 16826-2008 电液伺服万能试验机GB/T 3808-2002 GB/T 3808-2002 摆锤式冲击试验机的检验 摆锤式冲击试验机的检验 GB/T 21838.2-2008 金属材料 硬度和材料参数的仪器化压痕试验 第2部分：试验机的检验和校准GB/T 230.2-2002 金属洛氏硬度试验 第2部分：硬度计（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）的检验与校准GB/T 231.2-1999 金属布氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验GB/T 4340.2-1999 金属维氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验GB/T 18449.2-2001 金属努氏硬度试验 第2部分：硬度计的检验2非金属材料试验机GB/T 17200-2008 GB/T 17200-1997 橡胶塑料拉力、压力和弯曲试验机(恒速驱动)技术规范橡胶塑料拉力、压力、弯曲试验机技术要求 GB/T 21189-2007 塑料简支梁、悬臂梁和拉伸冲击试验用摆锤冲击试验机的检验3力、变形检测仪GB/T 13634-2008 试验机检验用测力仪的检定GB/T 12160-2002/ISO9513:1999 单轴试验用引伸计的标定4摩擦磨损、润滑试验机与工艺试验机GB/T 16825.2-2005 GB/T 16825.2-2005 静力单轴试验机的检验 第2部分:拉力蠕变试验机 施加力的检验5平衡机GB/T 4201-2006/ISO 2953: 1999 平衡机的描述 检验与评定GB/T 20731-2006 车轮平衡机的检验GB/T 9238-1998 平衡机及其仪器仪表用图形符号GBT 9239.1-2006 机械振动 恒态（刚性）转子平衡品质要求 第1部分：规范与平衡允差的检验GB/T 12977-2008 平衡机 防护罩和测量工位的其他防护措施6振动台、冲击台与碰撞台GB/T 21116-2007 液压振动台GB/T 13309-2007 机械振动台 技术条件GB/T 13310-2007 电动振动台GB/T 10179-2009 液压伺服振动试验设备 特性的描述方法GB/T 7670-2009 电动振动发生系统（设备） 性能特性GB/T 18328.1-2009 振动发生设备选择指南 第1部分：环境试验设备7运输包装件试验机参见GB/T 4857.1-23 包装 运输包装件基本试验：第1～23部分试验项目中采用的试验设备或装置。(详细见表2)8无损检测仪器GB/T 14480-1993 涡流探伤系统性能测试方法表2序号依据GBT4857包装 运输包装件基本试验采用试验设备1第2部分：温湿度调节处理1. 温湿度箱（室）2. 干燥箱（室）3. 温湿度测量仪表2第3部分：静载荷堆码试验方法1. 水平平面2. 载荷3第4部分：采用压力试验机进行的抗压和堆码试验方法1. 压力试验机2. 记录装置：记录力和压板位移4第5部分：跌落试验方法1. 冲击台5第6部分：滚动试验方法1. 冲击台6第7部分：正弦定频振动试验方法1. 振动台2. 配备：加速度计、脉冲信号调节器和数据显示或存储装置7第9部分：喷淋试验方法1. 隔热4是要场地2. 喷淋装置3. 供水系统8第10部分：正弦变频振动试验方法1. 振动台2. 配备：加速度计、脉冲信号调节器和数据显示或存储装置9第11部分：水平冲击试验方法1. 水平冲击试验机10第12部分： 水试验方法1. 水箱2. 硬水装置3. 刚性格栅11第13部分：低气压试验方法1. 气压试验箱2. 配置温度计12第14部分：倾翻试验方法1. 水平台面2. 水平加力装置13第15部分：可控水平冲击试验方法1. 冲击试验机2. 可设定冲击速度的水平冲击装置14第20部分：碰撞试验方法1. 碰撞台15第21部分：防霉试验方法1. 试验箱2. 配置温度湿度控制功能16第22部分：单元货物稳定性试验方法1. 振动台2. 压力试验机3. 水平冲击试验机4. 温湿度箱（室）5. 干燥箱（室）6. 温湿度测量仪表17第23部分：随机振动试验方法1. 振动台说明：以上各部分摘录自GB/T 4857.9-2008《包装 运输包装件基本试验 第9部分：喷淋试验》的前言。

近日，江苏省工信厅发布了《关于江苏省第五批专精特新“小巨人”企业和第二批专精特新“小巨人”复核通过企业名单的公示》文件，东菱振动凭借在力学环境与可靠性试验装备领域的科技创新、优质服务等优势成功获评国家级专精特新“小巨人”企业。关于“专精特新”专精特新企业，是指具有“专业化、精细化、特色化、新颖化”四化特征的企业，是优质中小企业的中坚力量。而专精特新“小巨人”企业则是其中的领军者和佼佼者，也是长期专注和深耕于产业基础核心领域和产业链关键环节，创新能力突出、掌握核心技术、细分市场占有率高、质量效益优的排头兵企业。关于东菱振动东菱振动深耕力学环境技术研发20余年，开发了千余款力学环境试验装备，打破了多个禁运封锁，多项创新成果通过了国家级、省级科技成果鉴定，达到国际领先水平。自主研制的35吨、50吨、60吨大推力电动振动试验系统多次承担完成了神舟系列、天宫系列、天舟系列、嫦娥系列等国家重点试验项目，为我国国防科技工业的发展保驾护航。先后荣获“国防科技进步二等奖”“江苏省科学技术一等奖”“上海市科学技术一等奖”等重大科技奖项。截至目前，共申请专利近600项，已获授权460余项，其中发明专利100余项。近年来，东菱振动创新成果不断，率先研制了目前世界单台最大推力100吨电动振动试验系统；国内首创10吨垂向冲击机已成功交付客户；加速台车成功打破国外垄断，实现了汽车碰撞安全试验领域高端测试设备的国产化；感应式振动台、长冲程试验台、高频、高加速度试验台、液压振动台、低频主动减振系统等一系列新品项目都相继推向市场，进一步夯实了行业领先地位。