CN113740702B - 一种印制板振动试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印制板振动试验装置，所述振动试验装置至少包括：振动输出单元、支撑单元、监测反馈控制单元和信号输出单元；待测试的印制板固定于支撑单元之上，所述支撑单元与所述振动输出单元相连；所述监测反馈控制单元设置于所述印制板之上，完成振动信号监测，并基于监测获得的信号完成振动输出单元的调节控制；所述信号输出单元的一端与印制板的输出线路相连通，另一端外接信号测试单元。通过本发明装置解决了传统印制板振动试验中故障定位不清晰，不能无损、实时测量电信号，无法适应多种规格尺寸，安装边界条件与实际不符，振动控制方式不满足标准要求的问题。

Description

一种印制板振动试验装置

技术领域

本发明属于电子设备强度测试技术领域，尤其涉及一种无损、可实时监测并适应多种规格印制板的振动试验装置。

背景技术

目前，印制板一般随模块或分机做振动试验，当印制板发生故障时，无法确定问题的根源。由于不能准确定位故障点，通常采用印制板、模块、分机同时整改的方法，改进措施针对性差、代价大、时间长。

小部分印制板会单独做振动试验，但由于板级试验中，不能采用焊接等不可拆卸的连接方式实现印制板向外输出信号，所以无法实时监测印制板在振动情况下的电信号，只能获得试验前、后静态情况下的电信号，与实际使用情况差别较大。而且，目前的印制板试验装置一般是针对试验对象进行单独定制，无法适应多种规格。

业内常用的《GJB 150.16A-2009 军用装备试验室环境试验方法 第16部分：振动试验》要求“用与寿命周期内使用时相同类型的固定装置，把试件固定在夹具安装部位上。要保证这些连接能动态模拟服役时的连接状态。把控制传感器安装在尽量靠近试件/夹具界面处。”国际上常用的美军标《MIL-STD-810F Environmental EngineeringConsiderations and Laboratory Tests》（环境工程相关事项及实验室测试）也有类似要求“Secure the test item to the test fixture(s) at the mounting point(s) anduse the same type of mounting hardware as used during life cycle operationalservice. Ensure these connections dynamically simulate the serviceconnections. Location of the control accelerometer(s) can significantlyaffect test outcome. Control accelerometer(s) should be placed on or near thetest item at the locations used to derive the test specification.”(用与寿命周期内使用时相同类型的固定装置，把试件固定在夹具安装部位上。要保证这些连接能动态模拟服役时的连接状态。控制加速计的位置会对测试结果产生重大影响。控制加速度计应放置在尽量靠近试件/夹具界面处。)

为了快速试验，试验装置一般会对印制板的安装边界条件、振动控制方式等做简化处理：印制板与试验夹具大面积接触、振动控制点置于远离印制板安装点的位置等。这些简化处理与国内外常用标准的要求不一致，试验结果的有效性较差。

印制板制造过程中，会设计用于加工的工装，但由于制造工装主要起支撑作用，未进行强度设计，刚度差、固有频率低，不能用于振动试验。

电子设备的功能日益复杂、研制周期不断缩短，价格也愈发昂贵。这要求快速地验证其各组成部分的可靠性，尽早发现故障，降低损失。因此有必要开发一种无损、可实时监测并适应多种规格的印制板振动试验装置。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，针对传统印制板振动试验中故障定位不清晰，不能无损、实时测量电信号，无法适应多种规格尺寸，安装边界条件与实际不符，振动控制方式不满足标准要求的问题，提供了一种印制板振动试验装置。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种印制板振动试验装置，所述振动试验装置至少包括：振动输出单元、支撑单元、监测反馈控制单元和信号输出单元；待测试的印制板固定于支撑单元之上，所述支撑单元与所述振动输出单元相连；所述监测反馈控制单元设置于所述印制板之上，完成振动信号监测，并基于监测获得的信号完成振动输出单元的调节控制；所述信号输出单元的一端与印制板的输出线路相连通，另一端外接信号测试单元。

根据一个优选的实施方式，所述支撑单元包括：底板、侧夹具体、立夹具板和控制螺柱；所述侧夹具体、立夹具板经螺栓固定于所述底板之上；所述印制板经控制螺柱固定于所述侧夹具体和/或立夹具板的顶端；且所述印制板与所述侧夹具体和/或立夹具板之间设有套筒，所述套筒套接于所述控制螺柱的杆体上。

根据一个优选的实施方式，所述侧夹具体为L型加斜筋的结构形式；所述侧夹具体的顶部设置有沿侧夹具体长度方向的空槽，空槽的宽度与印制板上的安装孔直径相同；所述控制螺柱穿过所述侧夹具体顶部的空槽并与所述侧夹具体固定。

根据一个优选的实施方式，所述侧夹具体的底部间隔设有垂直于侧夹具体长度方向的空槽。

根据一个优选的实施方式，所述立夹具板为围框状结构，围框两对边之间设置有空槽，空槽的宽度与印制板上的安装孔直径相同；所述控制螺柱穿过所述立夹具板顶部的空槽并与所述立夹具板固定。

根据一个优选的实施方式，所述控制螺柱顶端设有控制块，所述控制块上设有控制传感器作为监测反馈控制单元。

根据一个优选的实施方式，所述信号输出单元包括：支座和连接器，所述支座卡接于所述印制板的信号输出区域，并经设置于所述支座上的紧定螺钉将所述连接器的接线端压接于所述印制板的输出线路端部，完成所述连接器与印制板的输出线路间的连通；且所述连接器经输出电缆外接信号测试单元。

根据一个优选的实施方式，所述紧定螺钉与所述连接器的接线端间还设有隔离体，所述隔离体由绝缘材料制得。

根据一个优选的实施方式，所述支座包括相互垂直的面板和侧板，以及设置于侧板上的凸台；所述支座经面板与印制板固定连接；所述侧板的板体上设有用于通过连接器接线端的过线孔；所述凸台设置于所述过线孔的正上方，所述凸台设有用于容置紧定螺钉的螺纹孔。

根据一个优选的实施方式，所述面板和侧板为一体成型结构或焊接连接结构。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，各非冲突选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：

（1）提供了一种可单独对印制板进行振动试验的装置，避免了故障定位不准的问题。

（2）利用隔离体和紧定螺钉使连接器与印制板连接，可实时监测印制板在振动情况下的电信号，有利于分析问题及改进产品。

（3）连接器、支座、隔离体均是采用可拆卸的方式固定到印制板上，因此不会对印制板造成损伤。

（4）通过零件间的组合安装，可灵活适应多种规格的印制板振动试验要求。

（5）在印制板下方放置套筒，使试验的安装边界条件与真实情况基本一致；在印制板安装孔处布置振动控制传感器，使控制传感器靠近试件/夹具界面处。这两种措施保证了试验符合国内外常用标准的要求，确保了试验结果的有效性。

（6）本发明可方便拆卸、组装，具有可扩展性，适应产品快速研发和生产需要。

附图说明

图1是本发明振动试验装置的分解结构示意图；

图2是本发明振动试验装置的结构示意图；

图3是本发明振动试验装置的俯视示意图；

图4是图3的A-A面示意图；

图5是图3的B-B面示意图；

图6是本发明振动试验装置的支座示意图；

图7是本发明振动试验装置的使用状态图；

图8是图7中C区域的放大示意图；

其中，1-台面转接板，2-底板，3-侧夹具体，4-立夹具板，5-套筒，6-控制螺柱，7-控制块，8-支座，801-面板，802-侧板，803-凸台，803a-螺纹孔，9-隔离体，10-紧定螺钉，11-印制板，12-连接器，13-控制传感器，14-输出电缆，15-振动台。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

参考图1至图8所示，本发明公开了一种印制板振动试验装置，所述振动试验装置至少包括：振动输出单元、支撑单元、监测反馈控制单元和信号输出单元。所述振动输出单元用于提供振动源。所述支撑单元用于实现待测试印制板11的固定安装。所述监测反馈控制单元用于实现对振动频率和/或幅度的监控，并基于预设值完成反馈控制振动输出单元的输出调整。所述信号输出单元用于实现与印制板11的输出线路连接，以进行输出电信号的检测。

优选地，待测试的印制板11固定于支撑单元之上。所述支撑单元与所述振动输出单元相连。具体地，所述支撑单元固定于振动台15之上。

监测反馈控制单元设置于所述印制板11之上，完成振动信号监测，并基于监测获得的信号完成振动输出单元的调节控制。所述信号输出单元的一端与印制板11的输出线路相连通，另一端外接信号测试单元，通过信号测试单元完成输出电信号的稳定性的检测。

优选地，所述支撑单元包括：台面转接板1、底板2、侧夹具体3、立夹具板4和控制螺柱6。所述侧夹具体3、立夹具板4经螺栓固定于所述底板2之上。所述印制板11经控制螺柱6固定于所述侧夹具体3和/或立夹具板4的顶端。且所述印制板11与所述侧夹具体3和/或立夹具板4之间设有套筒5，所述套筒5套接于所述控制螺柱6的杆体上。

具体地，台面转接板1用于把试验装置安装到振动台15上。结构尺寸是影响结构振动特性的重要参数，为保证本装置的刚度，台面转接板1厚度为30mm。台面转接板1上设置与台面对接的沉孔，及与底板2对接的螺纹孔。

底板2安装于台面转接板1上。底板2厚度为25mm，底板2上设置与台面转接板1对接的沉孔。底板2在横向上按15mm间距布置4组系列螺纹孔，在纵向上按45mm间距布置8组系列螺纹孔，用于安装侧夹具体3和立夹具板4。

优选地，套筒5放置于印制板11的安装孔下方。根据印制板11的安装边界条件设计套筒5的内、外直径尺寸。也即是，根据印制板11在实际使用的安装环境，设计套筒5的尺寸，从而模拟印制板11实际使用过程与机箱等结构的连接关系。

优选地，所述侧夹具体3为L型加斜筋的结构形式。所述侧夹具体3的顶部设置有沿侧夹具体3长度方向的空槽，空槽的宽度与印制板11上的安装孔直径相同。所述控制螺柱6穿过所述侧夹具体3顶部的空槽并与所述侧夹具体3固定。通过侧夹具体3顶部的空槽结构设计可以使得侧夹具体3能够适应不同尺寸印制板11的安装固定。

优选地，所述侧夹具体3的底部间隔设有垂直于侧夹具体3长度方向的空槽。通过侧夹具体3底部的空槽设计，使得侧夹具体3能够在底板2上实现灵活的位置调节安装。

优选地，所述立夹具板4为围框状结构，围框两对边之间设置有空槽，空槽的宽度与印制板11上的安装孔直径相同；所述控制螺柱6穿过所述立夹具板4顶部的空槽并与所述立夹具板4固定。

具体地，侧夹具体3采用L型加斜筋的结构形式，在侧夹具体3底部间隔100mm设置4处垂直于长度方向的空槽，在侧夹具体3顶部设置沿长度方向的空槽，槽的宽度为3.5mm。本实例使用两件侧夹具体3。立夹具板4采用厚度为20mm的围框结构，在围框的两对边上设置宽度为3.5mm的空槽。本实例使用六件立夹具板4。

根据印制板11安装孔位，调整侧夹具体3和立夹具板4在底板2上的固定位置，以便适应不同规格的印制板11。

优选地，所述控制螺柱6顶端设有控制块7，所述控制块7上设有控制传感器13作为监测反馈控制单元。

具体地，控制螺柱6上、下两端均加工螺纹段，上螺纹段用于安装控制块7，下螺纹段用于对外安装。上、下螺纹段之间加工圆形凸台，凸台直径与印制板11的安装螺钉头直径相同。下螺纹段的螺纹规格与印制板11的安装螺钉相同。

进一步地，控制块7采用轻质非金属材料，以减小附加质量对印制板11振动性能的影响。控制块7也对控制传感器13起绝缘作用，防止传感器与振动台15导通。控制块7上设置与控制螺柱6上螺纹段匹配的螺纹孔，控制块7紧固于控制螺柱6上，并点螺纹胶防松。控制螺柱6与控制块7组合后，用于放置控制传感器13。

优选地，所述信号输出单元包括：支座8和连接器12。所述支座8卡接于所述印制板11的信号输出区域，并经设置于所述支座8上的紧定螺钉10将所述连接器12的接线端压接于所述印制板11的输出线路端部，完成所述连接器12与印制板11的输出线路间的连通。所述连接器12另一端与输出线缆14连通，所述输出线缆14外接信号测试单元，通过信号测试单元完成输出电信号的稳定性的检测。

进一步地，所述紧定螺钉10与所述输出电缆的接线端间还设有隔离体9，所述隔离体9由绝缘材料制得。

具体地，所述支座8包括相互垂直的面板801和侧板802，以及设置于侧板802上的凸台803。所述支座8经面板801与印制板11固定连接；所述侧板802的板体上设有用于通过连接器12接线端的过线孔；所述凸台803设置于所述过线孔的正上方，所述凸台803设有用于容置紧定螺钉10的螺纹孔803a。所述面板801和侧板802为一体成型结构或焊接连接结构。

支座8下部设置螺纹孔，通过螺钉把支座8固定到印制板11的信号输出区域，支座8突出印制板11下表面的尺寸（即是面板801的尺寸）不高于套筒5的高度尺寸。支座8上部设置凸台803，凸台上加工螺纹孔803a，及与螺纹孔803a同心的通孔。通孔的直径小于螺纹孔803的小径，并且通孔直径的公差为正公差。连接器12紧固到支座8上。

隔离体9用于防止连接器12的接线端与支座8等金属结构连通。隔离体9的直径与支座8凸台通孔的直径相同，并且隔离体9的直径公差为负公差。高度上，隔离体9放入支座8凸台的通孔后，隔离体9要高于支座8通孔与螺纹孔的分界面。

紧定螺钉10的规格与支座8凸台上的螺纹孔匹配。紧定螺钉10旋入凸台的螺纹孔后，顶紧隔离体9，使连接器12的接线端与印制板11的输出线路紧密接触，实现信号输出。并经输出线缆14外接信号测试单元，通过信号测试单元完成输出电信号的稳定性的检测。

本发明振动实验装置的使用方法为：

首先，分别进行三部分安装：把台面转接板1安装到振动台15上。根据印制板11安装孔位，调整侧夹具体3、立夹具板4在底板2上的位置，把侧夹具体3、立夹具板4安装到底板2上，组成“侧夹具体3、立夹具板4、底板2组合体”。把支座8固定到印制板11的信号输出区域，连接器12紧固到支座8上，利用隔离体9和紧定螺钉10把连接器12的接线端顶紧到印制板11的输出线路上，组成“印制板11、支座8、连接器12、隔离体9、紧定螺钉10组合体”。

其次，进行组合安装：把“侧夹具体3、立夹具板4、底板2组合体”安装到台面转接板1上。再把套筒5置于印制板11下，利用控制螺柱6、控制块7和常规螺钉把“印制板11、支座8、连接器12、隔离体9、紧定螺钉10组合体”安装到“侧夹具体3、立夹具板4、底板2组合体”上。

最后，把控制传感器13安装于控制块7上，输出电缆14接入连接器12中，即可开始振动试验。

本发明提供了一种可单独对印制板11进行振动试验的装置，避免了传统印制板振动试验中故障定位不清晰的问题。利用隔离体9和紧定螺钉10使连接器12与印制板11连接，可实时监测印制板11在振动情况下的电信号，有利于分析问题及改进产品。连接器12、支座8、隔离体9均是采用可拆卸的方式固定到印制板11上，因此不会因为对印制板11造成损伤。通过零件间的组合安装，可灵活适应多种规格的印制板11振动试验要求。在印制板11下方放置套筒5，使试验的安装边界条件与真实情况基本一致；在印制板11安装孔处布置振动控制传感器13，使控制传感器13靠近试件/夹具界面处。这两种措施保证了试验符合国内外常用标准的要求，确保了试验结果的有效性。本发明可方便拆卸、组装，具有可扩展性，适应产品快速研发和生产需要。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种印制板振动试验装置，其特征在于，所述振动试验装置至少包括：振动输出单元、支撑单元、监测反馈控制单元和信号输出单元；

待测试的印制板（11）固定于支撑单元之上，所述支撑单元与所述振动输出单元相连；

所述监测反馈控制单元设置于所述印制板（11）之上，完成振动信号监测，并基于监测获得的信号完成振动输出单元的调节控制；

所述信号输出单元的一端与印制板（11）的输出线路相连通，另一端外接信号测试单元；

所述支撑单元包括：底板（2）、侧夹具体（3）、立夹具板（4）和控制螺柱（6）；

所述侧夹具体（3）、立夹具板（4）经螺栓固定于所述底板（2）之上；

所述印制板（11）经控制螺柱（6）固定于所述侧夹具体（3）和/或立夹具板（4）的顶端；

且所述印制板（11）与所述侧夹具体（3）和/或立夹具板（4）之间设有套筒（5），所述套筒（5）套接于所述控制螺柱（6）的杆体上；

所述控制螺柱（6）顶端设有控制块（7），所述控制块（7）上设有控制传感器（13）作为监测反馈控制单元。

2.如权利要求1所述的振动试验装置，其特征在于，所述侧夹具体（3）为L型加斜筋的结构形式；

所述侧夹具体（3）的顶部设置有沿侧夹具体（3）长度方向的空槽，空槽的宽度与印制板（11）上的安装孔直径相同；

所述控制螺柱（6）穿过所述侧夹具体（3）顶部的空槽并与所述侧夹具体（3）固定。

3.如权利要求1所述的振动试验装置，其特征在于，所述侧夹具体（3）的底部间隔设有垂直于侧夹具体（3）长度方向的空槽。

4.如权利要求1所述的振动试验装置，其特征在于，所述立夹具板（4）为围框状结构，围框两对边之间设置有空槽，空槽的宽度与印制板（11）上的安装孔直径相同；

所述控制螺柱（6）穿过所述立夹具板（4）顶部的空槽并与所述立夹具板（4）固定。

5.如权利要求1所述的振动试验装置，其特征在于，所述信号输出单元包括：支座（8）和连接器（12），

所述支座（8）卡接于所述印制板（11）的信号输出区域，并经设置于所述支座（8）上的紧定螺钉（10）将所述连接器（12）的接线端压接于所述印制板（11）的输出线路端部，完成所述连接器（12）与印制板（11）的输出线路间的连通；

且所述连接器（12）经输出电缆（14）外接信号测试单元。

6.如权利要求5所述的振动试验装置，其特征在于，所述紧定螺钉（10）与所述连接器（12）的接线端间还设有隔离体（9），所述隔离体（9）由绝缘材料制得。

7.如权利要求6所述的振动试验装置，其特征在于，所述支座（8）包括相互垂直的面板（801）和侧板（802），以及设置于侧板（802）上的凸台（803）；

所述支座（8）经面板（801）与印制板（11）固定连接；

所述侧板（802）的板体上设有用于通过连接器（12）接线端的过线孔；

所述凸台（803）设置于所述过线孔的正上方，所述凸台（803）设有用于容置紧定螺钉（10）的螺纹孔（803a）。

8.如权利要求7所述的振动试验装置，其特征在于，所述面板（801）和侧板（802）为一体成型结构或焊接连接结构。

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