芯耀
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前文介紹了電子設備振動環(huán)境試驗概念，以及幾種主要試驗類型及試驗條件的修正。
電子設備振動環(huán)境試驗(2) —— 振動環(huán)境試驗類型
電子設備振動環(huán)境試驗(3) ——振動臺試驗系統(tǒng)
電子設備振動環(huán)境試驗(4) ——數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
電子設備振動環(huán)境試驗(9) —— 主要試驗參數(shù)計算
電子設備振動環(huán)境試驗(10) —— 試驗條件修正
本文將對振動試驗過程中一些操作注意事項及數(shù)據(jù)異常問題開展相關探討，包括傳感器安裝、數(shù)據(jù)異常判讀和振動試驗工裝設計等。
傳感器安裝
傳感器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部件，其安裝的合理性會影響數(shù)據(jù)采集的效果；本文主要針對加速度傳感器的安裝和固定進行討論。
傳感器安裝大體上可以分為螺栓、粘接和磁座連接等方式。
當測量量級較高，或者頻率較高時，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，但是對于被測結(jié)構(gòu)，需要提前設計安裝接口，這在很多場景下是不允許的；并且螺栓連接需要安裝面有較好的平面度。
對于短期量級較小的試驗，更為常見的是通過粘接將傳感器安裝。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，通過磁鐵或磁座是一種傳感器常見的安裝方式。
加速度傳感器會受到基底引起的噪聲影響，通過安裝中增加絕緣層，可有效抑制該影響，但絕緣層的增加可能導致采集頻率上限的降低。
此外，在數(shù)據(jù)采集過程中，對于一些剛度低、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)量帶來的影響。
在條件允許的情況下，傳感器安裝過程中應拍攝足夠的照片，用于試驗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)采集設備之間通過電纜進行數(shù)據(jù)傳輸。
選擇電纜應考慮：
電纜長度；
電纜的阻抗；
磁場與電容的背景噪聲耦合影響；
溫濕度環(huán)境等。
電纜連接和走線應考慮：
電纜插頭應對準連接器插孔，插針不得彎曲；
連接器螺母不得連接過緊；
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；
電纜在端頭附近需要預留一定量并進行固定；
電纜不應對傳感器和被測結(jié)構(gòu)施加作用力；
電纜應合理走線、捆扎，一些艙內(nèi)安裝測點需要提前設計走線孔；
野外長期監(jiān)測系統(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)和被測設備均需要考慮接地處理。
數(shù)據(jù)判讀
振動與沖擊信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可得到一組隨時間變化的電壓信號，即時域信號。通常有幾種分類方式：
周期信號與隨機信號；
平穩(wěn)隨機信號與非平穩(wěn)隨機信號；
各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機信號與非各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機信號；
瞬態(tài)信號與非平穩(wěn)連續(xù)隨機信號。
其具體含義本文不做展開。
需要指出的是，現(xiàn)實中平穩(wěn)隨機信號、各態(tài)歷經(jīng)平穩(wěn)隨機信號幾乎是不存在的；而在實際的處理中，通過引入“集合平均”等概念，除非針對“平穩(wěn)”或“各態(tài)歷經(jīng)”偏離確實較大，我們?nèi)詫⒋蠖鄶?shù)信號做為理想信號分析處理。
數(shù)據(jù)異常分析
第一種常見的數(shù)據(jù)異常是信號削波。當數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靈敏度設置過高時，系統(tǒng)量程不足，可能引起該現(xiàn)象。對于這類問題，在試驗前評估測試的最大響應，合理設置量程。
第二種常見的數(shù)據(jù)異常是信噪比差。當測量系統(tǒng)背景噪聲較大，并且數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靈敏度設置過低時，可能會導致真實信號相比背景噪聲過小。對于這類問題，在試驗前評估測試環(huán)境和采集信號響應，合理設置量程。
第三種常見的數(shù)據(jù)異常是信號間歇噪聲。這類問題通常都與系統(tǒng)某些異常有關；如采集系統(tǒng)接插件的不可靠、電纜屏蔽缺陷、被測設備結(jié)構(gòu)松動碰撞等。針對這類問題，需要評估出是采集系統(tǒng)本身問題帶來的噪聲干擾，還是被測設備本身固有的；對于采集系統(tǒng)帶入的，可將其尖峰剔除；對于被測設備本身的，則應對設備進行處理。
第四種常見的數(shù)據(jù)異常是工頻干擾。這類問題非常常見，當采集系統(tǒng)接地不良、屏蔽不足時，工頻干擾可能對信號會產(chǎn)生很大的影響。由于我國交流電工頻頻率為50Hz，因此當發(fā)現(xiàn)信號中帶有50Hz及其倍數(shù)的不正常干擾，很可能是工頻干擾。對于這類干擾，通過良好的接地和屏蔽可有效緩解；但在干擾較大的環(huán)境，無法完全解決。對于已采集的信號，可通過帶阻濾波處理。
第五種常見的數(shù)據(jù)異常是信號基線漂移。當信號時域數(shù)據(jù)出現(xiàn)緩慢漂移時，往往是一種虛假的漂移。這類問題產(chǎn)生大多和采集系統(tǒng)的飽和有關。對于這類數(shù)據(jù)，可通過回歸分析，或者濾波等方法進行處理。
第六種常見的數(shù)據(jù)異常是信號零漂。當信號整體發(fā)生一個平移時，可能是零漂失真。產(chǎn)生這類問題的原因有很多，包括永久變形、相對運動、熱電效應、飽和、接觸不良等；總之零漂是信號中產(chǎn)生了某種原因引起的直流量導致的。可對信號通過減去均值進行處理。
第七種常見的數(shù)據(jù)異常是信號丟失。信號丟失包括永久性丟失和暫時性丟失；永久性丟失一般由于采集系統(tǒng)故障、傳感器脫落，或者斷電等導致；暫時性丟失可能由于飽和引起。對于丟失的信號，可將其剔除，但對于剩余的信號仍需要進行評估才可進行分析利用。
振動試驗工裝設計
電子設備進行振動試驗時需要通過振動試驗工裝（或稱振動試驗夾具）與振動臺相連接。
振動試驗工裝設計時主要需要考慮：
工裝與被測設備、振動臺的機械接口匹配；
對于一些安裝面有突出物的設備，特別需要考慮結(jié)構(gòu)干涉問題；
工裝與設備安裝連接方式需要和真實狀態(tài)相同；
理論上，振動工裝與設備相連后，系統(tǒng)的基頻需要達到試驗頻率的2倍以上，即二倍頻原則；
事實上，二倍頻原則在艦載設備上還可能實現(xiàn)，在車載設備上幾乎不可能實現(xiàn)，在機載和星載設備上是絕對無法實現(xiàn)的；
實際上，通常要求工裝設計遠離設備基頻，最好在2~3倍以上；
工裝還需要避開設備的危險共振頻率（不僅僅是基頻）；
由于振動臺的推力是有限的，如果工裝設計過重，相同振動臺下被測設備重量就限制大，通常要求工裝在保證剛度前提下盡量輕量化設計；
工裝本身不允許采用螺栓連接結(jié)構(gòu)形式；
對于小型設備，可考慮設計通過翻轉(zhuǎn)工裝實現(xiàn)三方向的振動試驗；
對于安裝點跨距較大設備的振動試驗，可在工裝上布置多個控制點，通過多點平均控制開展振動試驗。
最后
本文對振動試驗過程中一些操作注意事項及數(shù)據(jù)異常問題進行了介紹。下文將對振動試驗方法等問題開展相關探討。
