CN109029888A - 一种三综合环境试验箱振动参数设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三综合环境试验箱振动参数设定方法，属于可靠性试验技术领域，包括以下步骤：S10、选取待调整的加速度传感器，由三综合环境试验箱提供不同试验温度与振动环境，测得不同温度条件下的加速度传感器的灵敏度；S11、利用最小二乘多项式拟合法对加速度传感器的灵敏度进行拟合，得到拟合后的加速度传感器的灵敏度；S12、根据待试验产品的可靠性试验的试验剖面和拟合后的加速度传感器的灵敏度，反算得到修正后的加速度传感器的振动参数。通过本发明依据的修正后的振动参数，得到基于温度的修正后可靠性试验剖面，有效的避免了温度对可靠性试验振动量级的影响，提高试验结果的可信度，也便于后续开展可靠性试验。

Description

一种三综合环境试验箱振动参数设定方法

技术领域

本发明属于可靠性试验技术领域，尤其涉及一种三综合环境试验箱振动参数设定方法。

背景技术

可靠性试验是产品研制中的重要环节，用以提高产品的可靠性或者验证产品可靠性是否达到规定的指标。可靠性试验，一般采用温度、湿度、振动三种环境应力，即在不同的温度与湿度下施加振动应力，其振动控制通常采用压电加速度传感器。

在传感器规定的使用温度范围内，传感器的灵敏度在不同温度下会产生相应的变化，并不是一成不变的。这样，在闭环振动控制时，高温和低温环境条件下，可靠性试验的振动控制量级会产生偏差，造成试验的欠应力和过应力，影响试验结果的可信度，甚至对产品造成危害性影响。因此在加速度传感器已经确定的情况下，对三综合环境试验箱加速度传感器灵敏度进行修正就显得尤为重要。

但在实际操作时，由于三综合环境试验箱的限制，其针对某一确定的加速度传感器进行测量通道配置时，传感器的灵敏度一经设定就不可改变，则在按照试验剖面设置后开展可靠性试验时，往往很难使产品处于设定的振动环境条件，造成可靠性试验的欠应力和过应力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种，从而解决了现有在可靠性试验剖面设置后开展可靠性试验时，由于试验温度变化使传感器实际灵敏度的变化，造成可靠性试验受到影响的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种三综合环境试验箱振动参数设定方法，包括以下步骤：

S10、选取待调整的加速度传感器，由三综合环境试验箱提供不同试验温度与振动环境，测得不同温度条件下的加速度传感器的灵敏度；

S11、利用最小二乘多项式拟合法对所述加速度传感器的灵敏度进行拟合，得到试验温度范围内各温度对应的拟合后的加速度传感器的灵敏度；

S12、根据待试验产品的可靠性试验的试验剖面和所述拟合后的加速度传感器的灵敏度，反算得到修正后的加速度传感器的振动参数。

进一步的，所述加速度传感器为压电加速度传感器，所述加速度传感器的灵敏度采用比较校准法进行计算得到。

进一步的，所述加速度传感器的灵敏度计算公式为：

式(1)中，S为加速度传感器的灵敏度，S_B为标准传感器的灵敏度，V_A为加速度传感器的采集的电压，V_B为标准传感器的采集的电压，S_A1为加速度传感器的电荷放大器的电荷灵敏度，S_B1为标准传感器的电荷放大器的电荷灵敏度。

进一步的，所述S11具体包括以下步骤：

S110、最小二乘多项式拟合法的公式为：

S₁＝a₀+a₁t+a₂t²… (2)

式(2)中，t为试验温度；S₁为t对应拟合后的加速度传感器的灵敏度；a₀,a₁,a₂...为拟合参数，方程的阶数按实际情况确定，通常取到2次项；

S111、将S1设定试验的温度范围中的温度值依次代入公式(2)，得到该温度对应的拟合后的加速度传感器的灵敏度。

进一步的，所述反算的公式为：

式(3)中，A为三综合环境试验箱的加速度设定值；S为加速度传感器的灵敏度，即A对应的加速度传感器的灵敏度的设定值；A₁为实际加速度值，即修正后的加速度传感器的振动参数；S₁为A₁对应的温度条件下的加速度传感器的灵敏度，即拟合后的加速度传感器的灵敏度。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的一种三综合环境试验箱振动参数设定方法，通过对三综合环境试验箱的加速度传感器的灵敏度进行计算和补偿，结合待实验产品的对应的振动参数最终得到修正后的振动参数，通过修正后的振动参数进行可靠性试验，有效的避免了温度对可靠性试验振动量级的影响，提高试验结果的可信度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种三综合环境试验箱振动参数设定方法流程图；

图2是本发明的三综合环境试验箱与外部结构连接的结构示意图；

其中：201-信号发生器，202-功率放大器，203-三综合环境试验箱，204-标准传感器，205-待调整的加速度传感器，206-电荷放大器，207-数据采集、处理装置。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明所提供的三综合环境试验箱振动参数设定方法，包括以下步骤：

S10、选取待调整的加速度传感器205，由三综合环境试验箱203提供不同的环境温度与振动环境，得到不同温度条件下的加速度传感器的灵敏度。

由于加速度传感器为振动传感器，因此采用比较调整法对振动传感器的灵敏度进行获取。具体的，选取待调整的加速度传感器205和标准传感器204，标准传感器204与加速度传感器均为压电加速度传感器，标准传感器204作为三综合环境试验箱203的控制传感器。如图2所示，信号发生器201、功率放大器202与三综合环境试验箱203依次连接；将标准传感器204通过螺钉直接安装在三综合环境试验箱203内的振动台台面的中心，将待调整的加速度传感器205和标准传感器204背靠背安装；加速度传感器和标准传感器204分别与一个的电荷放大器206连接，两个电荷放大器206均与数据采集、处理装置207连接。

由三综合环境试验箱203提供不同的温度环境和相对应的振动环境，在参考频率与参考加速度下，根据试验需要设定试验的温度范围，对不同温度下的传感器进行设定；在试验范围内的每个温度下，采取开环控制方式，通过信号发生器201提供振动台输入信号，经过功率放大器202传送到加速度传感器和标准传感器204，通过两个电荷放大器206实现对加速度传感器和标准传感器204的信号由经变换后的采集，通过比较校准法，计算得到加速度传感器在试验温度范围内的不同温度下的灵敏度。

加速度传感器的灵敏度计算公式为：

式(1)中，S为加速度传感器的灵敏度，S_B为标准传感器的灵敏度，V_A为加速度传感器的采集的电压，V_B为标准传感器的采集的电压，S_A1为加速度传感器的电荷放大器的电荷灵敏度，S_B1为标准传感器的电荷放大器的电荷灵敏度。

S11、利用最小二乘多项式拟合法对加速度传感器的灵敏度进行拟合，得到在试验温度范围内各温度对应的拟合后的加速度传感器的灵敏度；具体包括以下步骤：

S110、最小二乘多项式拟合法的公式为：

S₁＝a₀+a₁t+a₂t²… (2)

式(2)中，t为试验温度；S₁为t对应拟合后的加速度传感器的灵敏度；a₀,a₁,a₂...为拟合参数，方程的阶数按实际情况确定，通常取到2次项；

S111、将S1设定试验的温度范围中的温度值(每隔1℃)依次代入公式(2)，得到该温度对应的拟合后的加速度传感器的灵敏度。

S12、根据待试验产品的可靠性试验的试验剖面和拟合后的加速度传感器的灵敏度，反算得到修正后的加速度传感器的振动参数(即加速度值)。

反算的公式为：

式(3)中，A为三综合环境试验箱的加速度设定值；S为加速度传感器的灵敏度，即A对应的加速度传感器的灵敏度的设定值；A₁为实际加速度值，即修正后的加速度传感器的振动参数；S₁为A₁对应的温度条件下的加速度传感器的灵敏度，即拟合后的加速度传感器的灵敏度。

本发明实施仿真案例

文中仿真对象是普通电荷型压电加速度传感器。假设电荷型压电加速度传感器在室温20℃时，电荷型压电加速度传感器的电荷灵敏度为35.2pc/g。根据文献调研可知，电荷型压电加速度传感器的电荷灵敏度主要取决于压电材料的压电系数，显然，电荷型压电加速度传感器的压电系数会随温度的变化而变化，比较复杂且呈现比较明显的非线性特征。

针对本次仿真，有如下假设：

1、假定本次仿真中，所有误差都来源于加速度传感器本身，与其他因素无关；

2、假定本次仿真中，加速度传感器灵敏度不随频率的变化而变化；

3、为简便起见，假定本次仿真中，该产品在工作过程中主要受到正弦振动的影响。

具体步骤如下：

根据S10，设定振动环境为的频率为160Hz，得到加速度传感器在不同试验温度下对应的加速度传感器灵敏度的仿真数据，如表1所示。

表1：温度-灵敏度的仿真数据

按照S11，利用MATLAB软件，对温度-灵敏度的仿真数据拟合，得到拟合公式(4)：

S₁＝33.68+0.06t-0.00003t² (4)

按照S12，根据待试验产品(即待调整的加速度传感器205)的可靠性试验的试验剖面，需要得到该产品在83℃时受到实际加速度。

通过配置测量通道，根据步骤S10的数据，设置加速度传感器的灵敏度S为35.2(20℃)pc/g，然后将温度值83℃带入公式(4)中，得到拟合后的83℃下传感器的灵敏度S₁为38.5pc/g；假定需要的三综合环境试验箱的加速度设定值A为5.5g(根据待试验产品的可靠性试验的试验剖面查询可得)，代入公式(3)计算，得到该产品在83℃时需要受到实际加速度为5g。因此，在温度为83℃时，对三综合环境试验箱的加速度设定为5.5g，能够保证该产品实际振动量值为5g。

遍历待试验产品的可靠性试验剖面的温度与振动量值对应点，根据上述方法步骤，能够得到待试验产品的基于温度的修正后可靠性试验剖面，便于后续开展可靠性试验，能够有效的避免了温度对可靠性试验振动量级的影响，提高试验结果的可信度。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三综合环境试验箱振动参数设定方法，其特征在于：包括以下步骤：

S10、选取待调整的加速度传感器，由三综合环境试验箱提供不同试验温度与振动环境，测得不同温度条件下的加速度传感器的灵敏度；

S11、利用最小二乘多项式拟合法对所述加速度传感器的灵敏度进行拟合，得到试验温度范围内各温度对应的拟合后的加速度传感器的灵敏度；

S12、根据待试验产品的可靠性试验的试验剖面和所述拟合后的加速度传感器的灵敏度，反算得到修正后的加速度传感器的振动参数。

2.根据权利要求1所述的三综合环境试验箱振动参数设定方法，其特征在于：所述加速度传感器为压电加速度传感器，所述加速度传感器的灵敏度采用比较校准法进行计算得到。

3.根据权利要求2所述的三综合环境试验箱振动参数设定方法，其特征在于：所述加速度传感器的灵敏度计算公式为：

式(1)中，S为加速度传感器的灵敏度，S_B为标准传感器的灵敏度，V_A为加速度传感器的采集的电压，V_B为标准传感器的采集的电压，S_A1为加速度传感器的电荷放大器的电荷灵敏度，S_B1为标准传感器的电荷放大器的电荷灵敏度。

4.根据权利要求3所述的三综合环境试验箱振动参数设定方法，其特征在于：所述S11具体包括以下步骤：

S110、最小二乘多项式拟合法的公式为：

S₁＝a₀+a₁t+a₂t²… (2)

式(2)中，t为试验温度；S₁为t对应拟合后的加速度传感器的灵敏度；a₀,a₁,a₂...为拟合参数，方程的阶数按实际情况确定，通常取到2次项；

S111、将S1设定试验的温度范围中的温度值依次代入公式(2)，得到该温度对应的拟合后的加速度传感器的灵敏度。

5.根据权利要求4所述的三综合环境试验箱振动参数设定方法，其特征在于：所述反算的公式为：

式(3)中，A为三综合环境试验箱的加速度设定值；S为加速度传感器的灵敏度，即A对应的加速度传感器的灵敏度的设定值；A₁为实际加速度值，即修正后的加速度传感器的振动参数；S₁为A₁对应的温度条件下的加速度传感器的灵敏度，即拟合后的加速度传感器的灵敏度。