IEC 68-2-59 試驗方法Fe：振動－正弦频击法

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IEC68-2-59試驗方法Fe：振動－正弦頻擊法
IEC68-2-59TestFe：Vibration－Sine-beatmethod

前言
本試驗法之目的在提供一標準之正弦頻擊(sine-beat)試驗程序，以驗證試件遭遇暫態振動環境時之機械弱點及特定功能退化情形；亦可用於試件機械強度驗證及(或)動態特性研究。

範圍

本試驗法主要在模擬組件、裝備或其他電工產品於使用時，因地震、爆炸現象或機械振動所產生之短時間脈衝或震盪力。
本試驗法為固定頻率之正弦頻擊，此固定頻率可為相關規範預定之試驗頻率(predeterminedtestfrequency)或試件振動響應調查之關鍵頻率(criticalfrequency)。

限制

無限制。

測試步驟

• 試件應依相關規範之規定進行試驗前調節，並執行目視、尺寸及功能檢驗。
• 依相關規範規定之試驗頻率執行試驗。試驗頻率為振動響應調查之關鍵頻率或相關規範預定之預定頻率。
• 執行振動響應調查時，可由第5節中選擇適當之掃描範圍，並以較低之試驗位準進行對數正弦掃描，掃描率每分鐘不得大於1個倍頻(1oct/min)。
• 如相關規範另有規定，在進行振動響應調查時，試件應執行功能測試，以獲得試件之關鍵頻率。
• 若相關規範無預定之試驗頻率，且無法獲得試件之關鍵頻率時，可由第5節中選擇適當之頻率範圍，並以不大於半倍頻之頻率增值逐步往上增加試驗頻率。
• 由第5節中選擇每一正弦頻擊中之振動循環數，並由附錄之數學式決定調幅頻率(modulatingfrequency)。
• 依規定之試驗位準與正弦頻擊次數(numberofsinebeats)執行試驗。每一正弦頻擊暫停(pause)時間須符合第7.(1)j.節之規定。
• 重複步驟(6)及(7)之程序，直至所有試驗頻率執行完畢為止。
• 試驗中試件應依相關規範之規定進行檢驗。
• 更換試件之軸向，並重複步驟(1)～(9)之程序，直至試件三個軸向均執行完畢為止。
• 俟試件回復至試驗前相同之狀態後，進行目視、尺寸與功能檢驗。

測試條件

• 試驗頻率：為相關規範預定之試驗頻率或試件振動響應調查所得之關鍵頻率。若兩種方式均無法獲得時，可由下選擇適當之頻率範圍，並以不大於半倍頻之頻率增值逐步往上增加試驗頻率。

0.1Hz～10Hz
1Hz～35Hz
1Hz～100Hz
5Hz～35Hz
10Hz～100Hz

• 試驗位準：由表1、表2、表3及圖1、圖2、圖3選擇適當之試驗位準。
• 循環數：每一正弦頻擊中之振動循環數為3,5,10,20個。依經驗以5個較為恰當。
• 調幅頻率：由試驗頻率及正弦頻擊中的振動循環數決定(詳見7.(3)節之說明)。
• 頻擊次數：1,2,5,10,20,50次
• 高應力低週疲勞(low-cyclehigh-stressfatigue)：相關規範要求高於某一應力之循環次數。
• 試驗容差

• 振幅(包括量測儀具誤差)

參考點(referencepoint)：±15%。
檢查點(checkpoint)
任一檢查點試驗方向容差
500Hz以下（含）±25%

500Hz以上±50%

未能符合上述規定者，宜於相關文件上指明採用之容差或替代方法。

• 任一檢查點非試驗方向之容差

檢查點之側向(垂直試驗軸向)振幅，不得大於試驗軸向之25%。未能符合上述規定者，應標示不符規定部份並登錄文件或標示橫向運動不予監測。

• 試驗頻率

• 預定試驗頻率

0.5Hz以下±0.05Hz
0.5Hz～5Hz±10％
5Hz～100Hz±0.5Hz
100Hz以上±0.5％

• 調查試驗頻率(investigatedtestfrequency)：±2%。

• 振動響應調查容差

• 振幅(包括量測儀具誤差)

• 參考點(referencepoint)

參考點控制信號：±15%。
相關陳述書應說明採用單點或多點控制。
多點控制時應說明上述容差限制是指多點之平均值或特定單點值。

• 檢查點(checkpoint)

任一檢查點試驗方向容差
500Hz以下（含）±25%
500Hz以上±50%

未能符合上述規定者，宜於相關文件上指明採用容差或替代方法。

• 任一檢查點非試驗方向之容差

檢查點之側向（垂直試驗軸向）振幅，不得大於試驗軸向之50%。相關規範有特殊要求時可限制為25%。未能符合上述規定者，應標示不符規定部份並登錄文件或標示橫向運動不予監測。

• 關鍵頻率

0.5Hz以下±0.05Hz
0.5Hz～5Hz±10%
5Hz～100Hz±0.5Hz
100Hz以上±0.5％

• 掃描率

對數掃描率每分鐘１個倍頻(1oct/min.)±10%。

• 畸變量(distortion)

在參考點監測加速度畸變量之頻率範圍為試驗頻率之5倍。
畸變量不得超出25%，但為控制基本頻率(fundamentalfrequency)加速度振幅之信號維持在規定值的情況下，允許暫時性之超出25%。

未能符合上述規定者，畸變量應標示且登錄於文件中。

試驗設置

試件應依IEC68-2-47規定固定於試驗平台上。夾持點、控制點皆應依相關規範之規定裝置。若裝有振動隔離器之試件，於試驗時必須除去隔離器，則試驗位準必須另外考慮。

其他

名詞定義：

• 關鍵頻率(criticalfrequency)

因振動引起試件功能不良及(或)退化。

試件產生機械共振或響應效應者，例如震顫。

• 轉折頻率(crossoverfrequency)

描述振動特性之參數(如加速度、速度或位移)，在此頻率下由其中一個參數轉換至另一個參數。

• 阻尼(damping)

描述系統中能量散失之多寡。

• 臨界阻尼(criticaldamping)

使運動之系統在不產生振盪之情形下回復至原來之位置之最小之黏滯阻尼。

• 阻尼比(dampingratio)

含黏滯阻尼之系統，其實際阻尼與臨界阻尼之比值。

• 畸變量(distortion,d)

[img=202,29][/img]

a1：某驅動頻率之加速度均方根值
atot：振動機輸出之總加速度均方根值(包括a1)

• 夾持點(fixingpoint)

試件與夾具或振動平台銜接固定之點。若使用真實之夾持結構，則這些點應在夾具上。

• 重力加速度值(g)

地球表面之標準重力加速度值，一般取10m/s2。

• 量測點(measuringpoints)

包括檢查點及參考點。

• 檢查點(checkpoint)

在夾具、振動平台或試件上，很靠近夾持點且夾持方式十分堅固(Rigidlymount)之點。

• 參考點(referencepoint)

由檢查點中選擇，其信號作為振動試驗控制用(可為虛擬之點)。

• 調幅頻率(modulatingfrequency)

正弦波振幅被調和之頻率。

• 高應力循環數(high-stresscycles)

使試件產生疲勞之響應應力所出現之循環數。

• 暫停(pause)

兩個連續正弦頻擊間隔時間，使試件響應回復至原始狀態的延遲時間。

• 較佳之試驗軸向(preferredtestingaxes)

試件最容易損壞之三個相互垂直之軸向。

• 正弦頻擊(sine-beat)

某一連續正弦波被另一較低頻率之正弦波所調幅。一個正弦頻擊時間為調幅周期之半。

• 掃描(sweepcycle)

任一軸向執行正弦掃描所歷經之頻率範圍，如從1Hz至35Hz再回至1Hz。

• 試驗頻率(testfrequency)

試驗中試件受外力激振之頻率。試驗頻率可分為：

• 預定試驗頻率(predeterminedtestfrequency)

相關規範所規定之試驗頻率。

• 調查試驗頻率(investigatedtestfrequency)

試件振動響應調查所得之頻率。

• 試驗位準(testlevel)

試驗時最大之峰值。

本試驗法以單軸向激振方式較為合適，若欲採用雙軸向激振之方式執行試驗時，則每一試驗頻率應執行兩次(兩個軸向之相角差分別為0o及180o)。三軸向激振方式並不適合本試驗。

表1：轉折頻率為0.8Hz之試驗位準建議值(如圖1所示)

轉折頻率以下之位移值公厘(mm)	轉折頻率以上之加速度值公尺/秒2(m/s2)
40	1
80	2
120	3
200	5

　

表2：轉折頻率為1.6Hz之試驗位準建議值(如圖2所示)

轉折頻率以下之位移值公厘(mm)	轉折頻率以上之加速度值 公尺/秒2(m/s2)
10	1
20	2
30	3
50	5
100	10
200	20

　

表3：轉折頻率為8Hz之試驗位準建議值(如圖3所示)

轉折頻率以下之位移值公厘(mm)	轉折頻率以上之加速度值公尺/秒2(m/s2)
0.4	1
0.8	2
1.2	3
2	5
4	10
8	20
12	30
20	50

其它详见：IEC68系列标准列表