CN1454312A - 使用声波的振动试验设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种使用声波的振动试验设备包括试验单元，试验单元包含主封壳，主封壳限定了主声腔并且具有带主开口的隔板，主开口对准一组隔声带，隔声带容纳着被固定于隔板上的夹具所夹持的试验物品，从而使主开口基本上被物品和隔声带封闭。试验设备包括主声源和附加声源，主声源由与主声腔声学连接的主声换能器例如扬声器构成，附加声源为一个或多个附加扬声器的形式，附加扬声器面对着主扬声器并在它们之间延伸着隔板，附加扬声器和主扬声器具有互补频率操作范围。

Description

使用声波的振动试验设备和方法

技术领域

本发明涉及振动试验，特别是一种振动试验设备和方法，其通过产生声波而向接受试验的物品施加振动。

背景技术

过去一些年中产生了许多种试验设备，用于向物品施加振动，以评估它们的可靠性，这种评估通常要根据各种工业标准并且要考虑特定试验物品的最终使用条件。在过去一些年中，军用、航天和其他与电子技术相关的行业中产生了多种方法、指导手册和行业标准，它们有的涉及到一种称作环境应力筛选(ESS)的激励技术，该技术的目标是在电子和/或机电产品被发货之前使其内在缺陷显现出来，否则的话，这种内在缺陷容易在制品应用中显现，并且通常会在制品使用寿命的较早阶段显现。ESS涉及实施一系列的试验步骤，这些试验步骤可以基于制品的制造技术而组合在制品制造程序中，以便在制造过程中探测到缺陷。这种缺陷通常不能在制造程序结束后利用视觉检查或传统的质量和/或可靠性试验方法探测到。ESS之所以有效，主要是基于这样一个事实，即为使潜在缺陷显现所需的应力(量值和持续时间)通常不足以造成对无缺陷制品的使用寿命产生负面影响的损伤。

ESS不但能够提高制品质量和可靠性，以使制品更具竞争力，而且还能够显著减少制造、维护费用和因制品故障而引起的返工费用。在ESS的早期阶段，试验程序主要局限于静态热循环和正弦振动循环，以后，试验程序被改进，从而包含动态热循环和随机振动循环。ESS在美国海军中的应用记载于《NavyManufacturing Screening Program》(NAVMAT(海军生产筛选大纲)-9492，1979)中，以后，美国军方利用ESS以确保在重要和复杂的电子系统中实现非常高的可靠性，而且军方标准例如《Environmental Stress Screening Process for ElectronicEquipment》(MILHDBK(美国军用手册)-2164A)被制定出来。最近，ESS试验已经已经扩展到许多民用工业领域中，以提高电子和机电商品的质量，并且降低制造成本。用于对这些商品实施试验的ESS指导手册已经出版，例如《Environmental StressScreening Guidelines for Assemblies》(Institute ofEnvironmental Sciences，1990年3月)和《Product ReliabilityDivision Recommended Practice 001.1，Management andTechnical Guidelines for the ESS Process》(Institute ofEnvironmental Sciences and Technology，1999年1月)。根据NAVMAT-9492，并且如图1中的功率谱密度(PSD)基准曲线10所示，振动试验设备必须在大约10分钟内产生20至2000Hz频率范围内的振动，其中额定振动(加速)级为0.04g2/Hz左右，这一振动级对应于NAVMAT PSD基准曲线积分后获得的6g rms有效振动级。NAVMAT-9492指导手册尚未被公布为实际应用标准，并且不能认为它适合于所有的制品。事实上，对于某些特定类型的电子制品，使用该指导手册可能会造成负面损伤。而在另外一些情况下，还应当采用高于NAVMAT-9492指导手册的应力级别，例如最近的ESS 2000项目中计划使用高达20 g rms的额定振动(加速)级。由于每个电子电路分别具有特定的动态特性，因此电路的振动响应不但取决于激励的性质，还取决于其特定的动态特性。

为了实现ESS振动激励的目的，通常要使用电动力振动台，因为这种振动台能够被适宜地控制，以获得满足ESS规定的振动参数。然而，在制品的产量不大的情况下，这种设备的高成本会导致ESS的经济效益下降，因此ESS试验用电动力振动台的使用范围局限在大型生产场合中。市场上也提供采用其他技术方案或不昂贵的振动设备，例如液压或气动振动台，但这样的振动器通常不适合于产生ESS激励。液压振动器的应用局限于低振频，因此不能控制典型ESS功率谱密度分布模式的高频频谱。气动振动器虽然能够控制较高的振频，但通常不能精确地控制TSS所需的激励信号以产生适合于特定制品的激励分布模式，如“ImproperEnvironmental Stress Screening Can Damage Your Product”(Howe E.，Test Engineering & Management，1998年10月/11月，pp.22-23)和“Improper Environmental Stress ScreeningCan Damage Your Product-Part II”(Howe E.，Test Engineering& Management，1998年12月/1999年1月，pp.14-16)中所讨论。在某些情况下，振动的振幅级可能会达到30dB以上。

在过去一些年中，声学试验腔被研制出来，以实施各种声学振动试验，其中试验物品例如飞机零件要承受施加在其上的高声压级。这种现有技术中的试验腔公开于美国专利No.3,104,543、美国专利No.3,198,007、美国专利No.3,872,288和美国专利No.4,574,632中。最近，在颁发给Polen等人的美国专利No.5,226,326中，提出了使用这样一种振动腔，其设有一对扬声器，扬声器具有相同操作频率范围这一特性，并且被布置成推拉式结构，以便根据ESS振动分布模式而向试验物品上施加多种随机振动模式，从而同传统同相扬声器结构相比，能够提高功率密度级。在声波向制品上提供振动激励时，声腔不需要使用为每个试验物品专门配置的专用夹具，而是通常可以使用通用夹具。尽管成本比电动力设备低，但这种现有技术的声学试验腔不能够向特定试验制品所需的特定频谱部分中提供精确的控制，这是因为所提出的相同扬声器的推拉式结构会在基本上整个频率分布范围内提供总体增大或减小的功率谱密度。在频率分布模式的低频范围内，精确控制是特别重要的，这是因为这一频率范围内的主振型最佳激励是非常关键的因素，如图1中的以附图标记12表示的典型实验功率谱密度曲线所示，该曲线表示的是现有技术声学试验腔用于以500Hz分频频率的纯激励信号对尚未安装各元件的简单印刷电路板进行试验所获得的结果。从图1中可以看到，操作带宽的低频区的频率响应显著低于指导手册中的PSD基准曲线10，这意味着有效地施加在试验物品上的应力级不够。尽管可以建立大约14.5g rms这一远超过NAVMAT指导手册规定值的额定振动(加速)级，但将实验曲线12与基准曲线10相比较的正负差值积分后得到的负和正差值分别为大约4.3g rms和13.9g rms，这一正差值主要形成在大约1000Hz以上频率范围内的高频部分中。尽管可以通过改变高频激励信号的幅值特性而更好地控制所述正差值，以将正差值衰减到理想级别，但经验表明，在激励信号幅值方面存在限制，即负差值不能进一步降低太多，因此，这就限制了ESS技术的可靠性和有效性。

在分频装置用于驱动具有不同操作范围的扬声器时，精确控制在分频频率领域中也是很重要的。在扬声器操作范围不同的情况下，既要精确地控制分频频率区域中的功率谱密度，但又不能以损失功率谱效率为代价，而且为了获得更舒适的工作环境，也不能负面地提高试验腔中的总声级。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种通过向试验物品上施加振动而进行试验的设备和方法，其可以对所施加的振动的功率谱密度分布模式实施改进了的控制。

本发明的另一个目的是提供一种通过向试验物品上施加振动而进行试验的设备和方法，其可以实现环境应力筛选程序的功能。

本发明的另一个目的是提供一种通过向试验物品上施加振动而进行试验的设备和方法，其可以同时实施热循环。

根据上述各目的，本发明在其一个较宽广方面上提供了一种振动试验设备，其包括：主封壳，其限定了主声腔并且具有隔板，隔板上设有至少一个主开口；隔声装置，其适合于容纳试验物品；以及声源，其具有至少一个声换能器，所述声换能器声学连接着所述主声腔，以向着所述物品的暴露表面产生声波。试验设备还包括连接装置，其用于将物品紧固在一个位置上，其中所述主开口基本上被物品和隔声装置封闭，以便衰减一部分到达所述物品上的未直接暴露给声波的大致相反表面上的声波，从而衰减所述物品的相反表面上所受到的反相声波抵消作用。

根据前面最后提到的目的，振动试验设备还包括：隔热封壳，其限定了用于容纳所述物品的热腔；用于产生惰性流体流的装置；用于加热所述惰性流体流的装置；用于使所述惰性流体循环流入所述热腔中的装置；第一传感装置，其安置在所述热腔中，以产生第一温度标识信号；控制装置，其可以对所述温度标识信号作出响应，并且操作性地连接着所述加热装置，以便在所述声源向着所述物品的暴露表面产生声波的同时根据预定热循环分布模式而控制所述惰性流体的温度。

在本发明的另一个宽广方面上，提供了一种振动试验设备，其包括：隔声内腔；第一和第二声换能装置，它们容纳在所述隔声内腔中并且彼此面对着，所述声换能装置具有互补频率操作范围这一特性。试验设备还包括连接装置，其用于将至少一个试验物品在所述隔声内腔中紧固在所述声换能装置之间的位置上；以及驱动装置，其连接在所述声换能装置上，以向所述第一和第二声换能装置供应相应的第一和第二电输出信号，以使所述换能装置产生声波，从而相应地向物品上施加振动，所述电输出电信号具有位于分频截止频率附近的互补频谱，并且在分频截止频率区域中具有基本上相反的相态关系。

在本发明的另一个宽广方面上，提供了一种振动试验方法，其包括以下步骤：a)提供隔声内腔，其容纳着彼此面对的第一和第二声换能装置，所述第一和第二声换能装置具有互补频率操作范围这一特性；b)将至少一个试验物品在所述隔声内腔中紧固在所述声换能装置之间的位置上；以及c)利用相应的第一和第二电输出信号驱动所述第一和第二声换能装置，以产生声波，从而相应地向物品上施加振动，所述第一和第二电输出电信号具有位于分频截止频率附近的互补频谱，并且在分频截止频率区域中具有基本上相反的相态关系。

根据前面最后提到的目的，振动试验方法还包括位于所述步骤c)之前的以下步骤：i)产生惰性流体流；以及ii)根据预定预定热循环分布模式而选择性地向所述惰性流体实施加热步骤和冷却步骤之一。所述振动试验方法还包括与所述步骤c)同时进行的以下步骤：iii)使所述惰性流体流在第一和第二声换能装置之间循环；以及iv)在所述声源向着所述物品的暴露表面产生声波的同时，根据预定热循环分布模式而控制所述惰性流体的温度。

附图说明

下面参照附图描述根据本发明的设备和方法的优选实施例。

图1是根据NAVMAT-9492的功率谱密度基准曲线和未安装各元件的印刷电路板在现有技术的声腔中接受试验所获得的典型实验频率响应曲线的曲线图；

图2是根据本发明优选实施例的振动试验设备中的容纳着试验单元的隔声内腔的透视图；

图3是图2所示振动试验设备的外轮廓部分透视图，更详细地示出了试验单元的中央部分；

图4a是图1和2中的试验单元不带夹具时的完整端视图；

图4b是图1和2中的试验单元不带夹具时的完整后视图；

图5是图1和2中的试验单元的局部透视图，示出了装有夹具的隔板，夹具用于紧固单个试验印刷电路板；

图6是图4a和4b中的试验单元的局部透视图，试验单元上装有一对与图1和2所示夹具相同的相邻夹具，从而可以同时对两个尺寸类似的印刷电路板实施振动试验；

图7是图4a和4b中的试验单元的分解图，试验单元上装有一种替代性的夹具，用于同时以上下叠加的方式紧固两个尺寸类似的印刷电路板；

图8是图7中的替代性夹具组装后的左端视图，示出了刚性紧固在夹具上的一对印刷电路板；

图9是根据本发明的作为图1所示试验单元中的声源的一部分的驱动子系统的框图；

图9a是图9中的子系统的局部外观图，示出了一种用于驱动声换能器的替代性接线形态；

图10是基于图9所示驱动子系统所用分频设置方案的典型频率响应曲线；

图11是根据NAVMAT-9492的功率谱密度基准曲线和与图1中相同的印刷电路板在根据本发明的试验设备中接受试验所获得的实验频率响应曲线的曲线图，试验设备使用了图9中的第一接线形态；

图12是根据NAVMAT-9492的功率谱密度基准曲线和带有元件的印刷电路板在根据本发明的试验设备中以第一激励信号实例接受试验所获得的实验频率响应曲线的曲线图，试验设备使用了图9中的第一接线形态；

图13是根据NAVMAT-9492的功率谱密度基准曲线和与图12中相同的印刷电路板在根据本发明的试验设备中以第二激励信号实例接受试验所获得的实验频率响应曲线的曲线图，试验设备使用了图9中的第一接线形态；

图14a是在分频滤波后获得的激励输入信号电流值与频率之间关系的曲线图，其中图9中的第一接线形态被采用，以产生给定频率响应分布模式，图中分频截止频率下面的区域被涂上阴影；

图14b是在分频滤波后获得的激励输入信号电流值与频率之间关系的曲线图，其中图9a中的替代性接线形态被采用，以产生与图14a中相同的频率响应分布模式，图中分频截止频率下面的区域被涂上阴影；

图15是根据本发明的试验设备的替代性实施例中的热控制子系统的总体框图，该热控制子系统用于在振动试验的同时实施热循环；

图16是图15所示热控制子系统在不同位置使用不同类型传感器所获得的典型循环温度响应曲线与时间的关系的曲线图。

具体实施方式

参看图2，总体上以附图标记20表示的根据本发明优选实施例的振动试验设备包括一个总体上以附图标记21表示的试验单元，所述试验单元容纳在一个隔声内腔22中，所述隔声内腔是现有类型的，例如Mecart公司(加拿大魁北克)所供应的，并且设有一个进出门24。试验设备20还包括一个装于电控柜23中的驱动子系统，所述驱动子系统将在后文中详细描述。驱动子系统通过一束电缆25连接着试验单元2 1的电输入端和输出端，所述电缆穿过内腔22的侧壁27。内腔22的底板26上站立着一个门架型升降保持器28，如图3中更佳显示，其包括一对平行和竖直的支承轨道30、30’，一对托架32、32’可以通过辊29而沿着所述轨道移动。现在转到图4a和4b，保持器28还包括一对分别与相应轨道30、30’的下端相连的脚部件31、31’，而所述轨道在上端连接着如图4a所示的横向件33。一个上部换能器固定在托架32、32’上并且布置在轨道30、30’之间，所述换能器可以是例如扬声器模块34，其具有四个15英寸/1000W大功率扬声器35，这些扬声器从内侧安装在具有相应开口39的底板36上。虽然优选采用四个扬声器35，以获得具有最优化功率效率的输入阻抗，但也可以采用更少数量的扬声器。试验单元20还包括一个主封壳38，所述主封壳包含：一个主声换能器，其采用的是安装在轮子43上的主扬声器模块40的形式；以及一个盖部42，其通过夹爪49而安装在模块40上，并且以其顶壁形成了设有主开口45的隔板44。主扬声器模块40利用它的相应激励电路形成了一个主声源，如后文中参照图9详细解释。所用隔板由5/8英寸的胶合板制成，以获得足够的硬度。由于主开口45的尺寸取决于试验物品的尺寸，因此盖部42被设计得允许更换隔板。一个21英寸/1000W大功率扬声器46从内侧安装在设有相应开口50的顶板48上，并且作为主扬声器模块40的一部分，从而声学连接着由带有隔板44和顶板48的盖部42所构成的主声腔。可以理解，根据试验物品的尺寸和重量的需要，可以安装一个以上的扬声器。根据本发明，通过隔板44，到达未直接暴露在主扬声器模块40所产生的声波下的物品表面上的声波可以衰减，此时隔板能够减弱发生在隔板44的未暴露侧所受到的反相声波抵消作用，从而显著提高主振频最佳激励临界点处的低频段激励分布频率响应控制性能，如前面参照ESS试验所用的NAVMAT 9492操作指南所作描述。

这样，隔板44构成了主封壳38的一部分，主封壳中安装着具有低操作频带宽度的声换能器，即本例中的扬声器46。通过使用隔板44，可以将试验内腔中的总声级维持在能够被内腔的隔声壁充分衰减的级别，从而提供出安全的工作环境。经验表明，不需要使用与具有高操作频带宽度的扬声器35相关的隔板，就能够在这些频率产生足够的声压级。

现在转到图3，隔板44上布置并刚性固定着一个采用夹具52的形式的连接装置，其用于容纳一个试验印刷电路板41并刚性夹持其边缘，以将印刷电路板保持在隔板44上的这样的位置上，即图4a和4b中所示的主开口45基本上被印刷电路板41封闭。可以理解，夹具52应当容易调节，以容纳任何其他具有相似或更小尺寸的需要接收振动试验的物品。再请参看图4a和4b，保持器28还设有一个升降器54，其包含一个带有控制器57并且连接着减速齿轮箱59的电机56，齿轮箱的输出轴通过相互协作的齿轮58和58’连接着从动轴60，从动轴的相反两端62、62’横向延伸穿过设在相应轨道30、30’上部的相应孔。轴端62、62’上安装着第一和第二链轮64、64’，所述链轮分别与传动链66、66’协作，所述传动链分别在它们的第一端刚性连接着托架32、32’的上部，在第二端连接着延伸穿过第一和第二导向筒68、68’的配重72、72’，所述配重分别通过上下支承件70和70’而连接在轨道30、30’上。上部扬声器模块34的上下移动是通过控制单元73而启动的。由隔声材料或织物制成的柔性网屏或幕(未示出)可以在其上缘连接在扬声器模块34上，以进一步提供方向性约束而将声波指向试验物品。

现在转到图5，用于容纳单个印刷电路板(PCB)41的夹具52包括一个大致矩形的外框架74，外框架中设有一个凹入平面部分76，该凹入平面部分限定了一个与主开口45对准的中央开口并通过诸如螺钉(未示出)等紧固件而刚性固定在隔板44上。一组大致矩形形状的隔声密封件79布置在平面部分76上，以形成一个限定了PCB 41外周的大致封闭周边，从而防止细长开口形成在PCB41与框架74的平面部分76之间。密封件79可以由任何具有适宜隔声特性的材料制成，例如具有足够密度的封闭孔状聚氨酯泡沫。密封件79通过适宜的粘结剂而固定施加在平面部分76上。一组可调夹爪49安装在平面部分76上并且被密封件79分隔开，夹爪上带有安装块81，这些安装块可以通过定位螺钉82而锁定在框架74的相应侧上的预定位置上，所述定位螺钉穿过设在框架74侧面中的相应孔(未示出)和设在块81中的相应螺纹孔(未示出)。或者，框架74的侧面可以设有细长槽，以便能够调节块81的位置。每个夹爪49分别包括一个弹簧加压的夹持件86，该夹持件通过枢轴87而与一个底座件88协作，底座件88具有一对侧向凸缘90，所述凸缘通过螺钉92而紧固在相应的块81上。每个夹持件86的前端上分别紧固着一个安装垫片94，所述垫片通过一组竖直穿过夹持件86前端的螺钉96而紧固在平行于一个相应的PCB边缘的位置上。每个安装块81上分别设有一个肋(未示出)，在夹持件的位于锁定位置时，肋的前端竖直对准安装垫片94，从而形成用于容纳并保持PCB边缘附近部分的密闭空间。安装垫片94上的面对端和相应的肋对准橡胶垫95，以便在夹爪49进入锁定位置时确保PCB的边缘表面不会被夹爪损坏。同时又确保在PCB的接触点实现隔声。夹具52被设计得能够根据PCB的主振型和安装元件85的位置而在PCB周边安装足够数量的夹爪49，以便有效地将声能转化为施加在PCB上的振动，如后文中详细解释。

现在转到图6，图中示出了一对相邻设置的夹具52，它们与图1和2中所示的夹具相同，以便同时对具有相似尺寸的印刷电路板41和41’实施振动试验。对于这种结构，隔板44’上设有一个主开口45’，其尺寸大致为图1和2中所示试验单元中的开口45的两倍。此外，框架74的相邻侧向边缘形成了间隔，以便为用于限定内部夹爪49的定位螺钉提供足够的间隙；为了确保所述间隔的隔声效果，一个与密封件79类似的隔声密封件99通过适宜的粘结剂而紧密地嵌在所述间隔中。密封件99也可以由两个相同的薄密封件形成，二者通过适宜的粘结剂而固定在框架74的相应侧向边缘上。

现在转到图7和8，图中示出了一种替代性的连接装置，其采用的是总体上以附图标记100表示的夹具的形式，用于紧固一对同时试验的上下叠加的印刷电路板41和41’。这种替代性的夹具100具有与图5所示夹具52相同的基本模块结构，并且带有附加元件以确保夹具100能够以竖直相隔的关系容纳两个印刷电路板41和41’。所述附加元件包括一组固定垫块102，它们通过穿入相应螺纹孔104中的螺钉(未示出)而紧固在安装块81’上。附加元件还包括相应的一组可拆卸垫块108，它们分别设有一个细长肋109，所述肋被设计得分别与设在每个固定垫块102内侧的相应细长凹槽协作。附加元件还包括一个大致矩形的第二框架112，其周缘部分用于与设在可拆卸垫块108上的相应横向凹槽110咬合，从而将第二框架紧固在可拆卸框架上而形成一个模块组件。在夹爪位于锁定位置时，设在每个安装块81’上的肋98的端部通过相应的一对橡胶垫95而竖直对准肋109的安装部分111，从而形成一个用于容纳和保持PCB 41’的边缘附近部分的紧密空间，以确保在接触点实现隔声，同时又能够在夹爪49’进入锁定位置时确保PCB的边缘表面不会被夹爪损坏。在夹爪49’位于锁定位置时，第二PCB 41’也被安装垫片94’、橡胶垫95’以及从相应可拆卸垫块108上突出的相面对突片114牢固保持着。框架74’的平面部分76’上布置着第一隔声密封件77，其由弹性隔声材料制成，并且用于将第一PCB 41容纳于其上。此外，还设有一组第二隔声密封件79’，其用于安置在PCB 41的上表面上，从而与第一密封件77一起形成用于限定PCB 41外周的封闭周边。一组刚性间隔壁83支承在第二密封件79’上，并且用于容纳第二矩形框架112，所述壁83被专门构造尺寸，以便紧密地装配在垫块102之间，从而在第一和第二PCB 41和41’之间形成第二声腔。当PCB 41’被安置在第二框架112上后，第二框架中的开口被PCB 41’声学封闭，从而衰减发生在PCB 41’的未暴露侧所受到的反相声波抵消作用，同时又能从主腔开始透过PCB 41和第二腔而向PCB 41’传递声能。可以理解，在希望测试两个以上的印刷电路板时，可以采用图5至7中所示夹具的某些组合结构。为了测试四个PCB，可以采用一对夹具100。此外，如果能将相邻第二腔之间的声波衰减保持在可被接受的限度内，则图7中的替代性的夹具100显然可以修改得能够夹持三个或更多个上下叠加的PCB。

现在转到图9，以解释一种驱动子系统，其可以作为图1所示根据本发明优选实施例的试验单元的声源的一部分。总体上以附图标记116表示的驱动子系统包括调节放大器118，例如Nexus公司制造的调节放大器，其用于通过输入线路119而接收来自振动传感器例如加速度计120的振动指示信号形式的输入信号，所述加速度计120用于连接在如前所述紧固在隔板44上的试验物品(未示出)上。加速度计120优选安置在物品暴露表面的中心区域上，尽管其他位置也可以采用；而且优选使用一个以上的加速度计，以便获得组合或平均输入信号。作为加速度计，可以采用Endevco公司的型号为2222C的加速度计。或者，安置在物品附近的麦克风122可以用作传感器，以产生声压指示信号形式的输入信号。在这种情况下，虽然在对一系列的相同物品中的每个实施试验之前仍需要采用振动传感器，以便参照以g为单位的相应振动级而校正以dB为单位的声压测量值，但在这之后，可以仅利用安装在固定位置上的麦克风而实施试验，而不需要在每个试验物品上连接振动传感器。尽管可以在由盖部42和主封壳40的顶板48限定的声腔内安装第二麦克风(未示出)，以产生专门用于扬声器46的输入信号，但经验表明，直接暴露在上部模块34的扬声器35所产生的声场中的单一麦克风122也能够接收足够级别的由扬声器46产生的间接声波，从而提供适宜的控制功能。调节放大器118实现了阻抗和振幅的匹配，以产生控制输入信号，该信号通过线路126传送到UDC型振动控制器124中。控制器124将反馈振动指示信号或声压指示信号与包含已知频率信息的基准激励信号数据进行比较，从而产生通过线路128传送的激励输入信号。或者，也可以不采用所述通过振动或声压传感器输入信号而导出输入控制信号的连续反馈结构，而是将控制器的输出信号通过直接反馈线路130而用作输入控制信号，以实现与基准激励信号数据的比较。另一种措施是，如果可以认为试验设备中的气压元件的声学或电学特性足够稳定，则可以利用控制器124根据基准激励信号数据直接产生激励输入信号。控制器124可以通过输出线路125连接到一个用于储存和分析数据的计算机(未示出)。激励输入信号被传送到一个现有类型的例如Active公司所制造的分频滤波器132中，所述滤波器的输出端134和135分别通过线路136和137连接着功率放大器的放大器信道138和139，以产生第一和第二输出电信号，所述电输出电信号具有位于分频截止频率附近的互补频谱，并分别通过输出线路140和141传送到并联设置的扬声器46和扬声器35中。滤波器的截止频率是根据扬声器46和35的相应操作频率范围而选择的，而所述扬声器被选择以提供互补操作频率范围，从而使设备的功率效率最大化。在本实施例中，21英寸的扬声器46被选择得具有大约20至160Hz的有效操作范围，而每个扬声器35被选择得具有大约160至2000Hz的互补有效操作范围。因此，分频滤波器的选定截止频率为160Hz，如图10所示，图中根据图9所示扬声器46和35的相应操作频率范围而描绘了典型频率响应曲线142和144。可以看到，与扬声器46相关的分频输出信号包含位于大约130Hz以下的低频响应部分，与扬声器35相关的分频输出信号包含位于大约130Hz以上的高频率响应部分。从曲线142可以看到，在滤波器的0dB低通部分随后的范围内，从大约62Hz至130Hz实际发生了一些衰减，衰减率为大约22dB/倍频程，这种衰减对应于所述范围内的大约13dB的衰减增益。与此类似，从曲线144可以看到，在130Hz至大约375Hz的范围内，以大约22dB/倍频程的相同衰减率出现衰减减少，这种衰减减少量对应于所述范围内的大约13dB的衰减增益减少量，从而到达滤波器的0dB高通部分。在现有分频滤波器的典型截止频率中发生的这种频率响应可以影响截止频率区域的功率效率，具体地讲，所述截止频率区域位于曲线142和144上的点所限定的标准范围内，所述点对应于从0dB增益级别开始下降的20dB/倍频程。现在转到图9a，一种防止分频截止频率区域出现功率效率降低的方案是为图9所示的扬声器46和35设置替代性接线形态。所述方案包括：以相反的电极将分频滤波器132的单一输出端即输出端135通过反接线路137’连接到相应的声传感器即本例中的扬声器35，从而使得放大器信道138和139通过线路140和141而传送到扬声器46和35的第一和第二输出点线号在分频截止频率区域中基本上处于相反相态。可以设置一个开关(未示出)，以选择所需的电极配置。

下面参照图15描述本发明的试验设备的替代性实施例，其能够在振动试验的同时进行热循环。这一替代性实施例中包含前面参照图2至10描述过的第一个优选实施例中的所有元件，并且设有附加的热控制子系统，以便对接受振动试验的物品进行热循环应力筛选。为了便于解释，图15中只示出了图2至4b中的试验单元21的一部分。底板36与隔板44之间布置着隔热封壳154，所述隔热封壳限定了一个用于容纳试验物品如PCB 41的热腔156，所述PCB 41以与前面所述相同的方式安装在隔板44上。隔热封壳由四个壁156、158、160、160构成，这些壁由带有外层隔热材料的不锈钢或镀锌钢板制成。壁158上设有第一开口164，其构成了与流体供应管线166的近端之间具有流体连通功能的封壳入口，所述流体供应管线166的远端连接着一个总体上以附图标记170表示的加热/冷却单元上的出口168。壁162上设有第二开口172，其构成了与流体回流管线174的近端之间具有流体连通功能的封壳出口，所述流体回流管线174的远端连接着加热/冷却单元170的回流入口176。虽然在大多数试验应用中一般将空气用作传热流体，但也可以采用具有相同或更好传热性能的其他惰性气体或液体，只要试验物品在选定流体中不受损伤即可。在空气被用作传热流体的情况下，加热/冷却单元170中设有用于产生气流的机械装置，所述机械装置可以采用传统吹风机178的形式，用于强迫由回流入口176引入的输入空气流经总体上以附图标记182表示的电热装置中的加热线圈180，所述电热装置中设有加热控制器184。可以理解，任何类型的加热装置，例如燃料或气体燃烧器，可以用作热源。单元170上还设有总体上以186表示的冷却装置，其包含压力制冷流体例如液态氮，并且经过主阀190和配备有机电控制阀194的供应管线192而与喷嘴196流体连通，以便利用液氮蒸发所吸取的热量而将从出口168流出的惰性气体冷却，所述惰性气体随后通过开口164而进入绝热封壳内，并且循环流入热腔156中。热腔156中安置着第一温度传感器198，例如标准的T型热电偶，以产生第一温度标识信号，所述信号通过电线200而被传输到反馈控制装置204的信号输入端202，所述反馈控制装置是总体上以206表示的温度控制单元的一部分。第一传感器98只与流动的第一流体相接触，以使产生的第一信号代表受热/受冷后的惰性气体的温度。控制装置204具有第一控制输出端208，其用于通过控制线210而将加热控制信号传送到热控制器184，以及第二控制输出端212，其用于通过控制线214而将冷却控制信号传送到机电控制阀194。控制装置被编程，从而响应于接收到的温度标识信号而根据预定的热循环模式启动加热装置170或冷却装置186。温度控制单元206还包含一个传统类型的微型计算机216，所述微型计算机具有显示器218和以220表示的存储器，存储器中储存着预定热循环模式，如后文中详细描述。计算机216还设有适宜的输入/输出接口，所述接口分别通过输入输出线222、224而连接着控制装置204。微型计算机216运行控制软件，以便通过线路224而输出基于存储器220中储存的预定热循环模式的控制数据，所述控制数据代表着用于基于时间而进行反馈控制的温度相关设置值。控制装置204的当前控制参数设置值还通过线路222而被微型计算机216接收。热腔中还安置着一个或多个附加的温度传感器226、226’，所述传感器直接布置在物品41上，以产生物品温度标识信号，所述信号通过相应的线路230、230’而传送到模拟-数字转换器228。作为示例，一个标准的T型热电偶可以用作传感器226，而一个K型测温探针，例如Sanders Technology公司制造的，可以用作附加的传感器226’。利用与计算机216相接的数字数据线路232，所产生的数字信号可以通过该信路232而传送到计算机216中，计算机216将响应于接收到的数字信号而将相应的温度值数据储存在存储器220中，所述数据可以用于调节循环模式数据，并因此而将调节结果显示出来或进行其他处理。

下面解释根据本发明的振动试验设备和方法的优选实施例的操作。在传统的印刷电路板试验ESS程序中，主要是根据经验而确定特定PCB试验所需的振动频谱。在分析电路中的实际应力时，所引起的疲劳和潜在缺陷扩散通常不被计入，然而，在确定试验中的振动级时，它们必须被着重评估。可以通过随机振动激励而展现的缺陷主要包括焊接缺陷、元件或基板缺陷、连接器问题、电线和元件不牢固、结构问题。确定振动激励频谱的方法通常包括分析振动特性和对各个预定最佳振动级下的总体响应作出比较，或者是使用以前成功用于其他制品上的频谱。一种中间方法是，在制品中形成典型缺陷，然后提高振动级，直到这些缺陷反复展现。振动激励的时间长度通常为大约10分钟。现有的用于确定施加到特定制品上的振动激励频谱的方法也可以采用，从而在计入了从施加的声场传输能量而感应振动的特性之后，利用根据本发明的振动设备和方法向试验物品上施加振动。然而，为了提高这些现有方法的效率，可以在确定类似的振动激励频谱之前，建立制品的振动响应特性的结构模型，从而产生目标频率响应模式。为此，模型分析技术可以采用例如本发明人的文章“Modalanalysis of electronic circuit using acoustical sources”(4th Annual IEEE Accelerated Stress Testing，1998)和“Experimental model analysis using acoustical sources”(17th Canadian Congress on Applied Mechanics，1999)中所描述的，上述文章结合在此作为参考。模型分析主要包括建立有关振动参数的理论模型，所述振动参数包括与主振膜相关的响应频率和阻尼系数。然后，这些振动参数的值将利用普通的振动测量仪并且采用机械或声源振动而被实验确定。或者，这些振动参数的值可以通过现有的有限元分析方法而确定出来，所述有限元方法还可以用于确定安装着物品的夹具的边界条件。借助于所获得的振动参数值，就可以预测出满足ESS试验要求的振动激励级别和最佳振动频谱。

下面参照附图描述ESS在根据本发明的PCB试验中的一种应用情况。在试验PCB 41的振动频谱和振动级被确定出来后，图9所示的控制器124被编程，而放大器138和139的功率级别被相应地设定。输出电极将被选择为线路137或线路137’所代表的形态。现在转到图4a，控制单元73运行，以引起升降保持器28将上侧扬声器模块34抬升到使其底板36与盖部42的隔板44之间具有足够间隙的位置上，以便能够装入试验物品。如图3所示，PCB 41安装在夹具52上，夹爪49牢固地到达它们的闭合位置。如果需要如图7所示测试一对PCB 41和41’，则PCB 41首先被安装在夹具100上，其中PCB的边缘被安置在安装块81’上，并且通过第一橡胶垫95而与所述安装块相隔。然后，由第二框架112连接成模块组件形式的可拆卸垫块108与垫块102一起被安置在安装块81’的边缘上，并且通过第二橡胶垫95’而与所述安装块相隔。最后，第二PCB 41’通过安装垫片94’和橡胶垫95’而安装在可拆卸垫块108上，夹爪49牢固地到达它们的闭合位置。在隔声内腔22的门24被关闭后，就可以进行试验了。现在参看图11，根据NAVMAT-9492的功率谱密度基准曲线10被绘出，同时绘出了与图1中相同的印刷电路板所获得的实验频率响应曲线146，所述PCB上没有安装各个元件，而且试验中使用的是图9中的采用输出线路137的第一接线形态。可以看到，与图1中所示的相同PCB在不带隔板的现有技术系统中以大约28.9g rms的额定振动(加速)级进行试验所得到的分布模式不同，利用根据本发明的设备所获得的PSD值远远超过了基准曲线10的相应值，所述基准曲线10表示的在是20至2000Hz范围内的所采用的基本上全部振动谱。具体地讲，从图11中可以看到，在160Hz分频频率下面的操作带宽低频部分响应，除了20-30Hz这一不明显下限范围以外，均显著高于目标PSD基准曲线10，这意味着施加在试验物品上的应力足够高，并且能够如操作者所期望的那样达到更高的额定振动级。从而可以获得分别为0.205g rms和28.4g rms的总的负和正振动级变化，而如前所述在图1所示的现有技术系统中所获得的结果为4.3g rms和13.9g rms。因此，明显可以看出，可以利用本发明获得高效的低频响应控制，从而实现可靠和有效的ESS试验。

现在参看图12，根据NAVMAT-9492的功率谱密度基准曲线10被绘出，同时绘出了叠加在控制激励信号曲线147上的实验频率响应曲线146，所述控制激励信号曲线147具有160Hz分频频率并且以虚线绘出，所述曲线146是这样获得的，即所述PCB上安装着各个元件，而且试验中使用的是图9中的采用输出线路137的第一接线形态。可以看到，实验响应曲线146基本上与激励信号曲线147相匹配。从图12中可以理解，根据试验要求，可以基于与可被用作指导手册的NAVMAT-9492相比不同的分布模式而设置激励信号。

现在参看图13，图中示出了所获得的实验频率响应曲线149，同时示出了以曲线151代表的激励信号的第二个例子，其中使用的印刷电路板与图12中所用的相同，而且试验设备采用了图9中的第一接线形态。在本例中，通过基于现有技术例如前面提到的技术而进行的模型分析，印刷电路板的主响应频率被预先确认。然后，激励信号分布模式被以这样的方式确定，即激励能量被集中在响应频率左右并且位于频谱的低频部分，以提高功率效率。这里同样可以看出，频率响应曲线149基本上与激励信号曲线151相匹配。

现在转到图14a和14b，可以看到，电流分布模式曲线150和150’所代表的分别是利用图9和9a中所示的第一和替代性接线形态下分频滤波后获得的激励输入信号，二者基本上类似，只是在两条曲线上的设置在160Hz分频截止频率附近的115至190Hz范围内的区域152和152’中有所不同。应当指出，两条曲线150和150’与基本上相同的频率响应PSD分布模式相关。区域152’中的平均电流明显小于区域152中的平均电流，其结果是相应的功率减小，这种功率减小幅度可以计算出来，即 $(1-({7.14}^2/{18.0}^2))=84\%.$ 因此，可以在分频频率区域实现精确的功率谱密度分布模式控制，而不会影响功率谱效率，也不会负面地增加试验内腔中的总体声级，从而提供出更舒适的工作环境。

现在转到图16，图中示出了在向试验PCB施加振动时图15中的热控制子系统中所配备的一组温度传感器即标准热电偶198、测温探针226’和标准热电偶226所获得的典型循环温度响应曲线232、234和236。在图示的例子中，用于对PCB实施热循环应力筛选而预先制定并且储存在计算机中的循环分布模式可以被使用者选择。所选择的循环应力分布的特性是根据公知的判断标准而确定的，所述特性包括循环特性(低温、高温、制品热响应率、温度极限下的驻留时间)、热循环次数和PCB状态(带电源、不带电源、被监视、不被监视)。热循环特性的确定详细讨论于《Environmental Stress Screening Guidelines for Assemblies》(Institute of Environmental Sciences，1990年3月)和《Product Reliability Division Recommended Practice 001.1，Management and Technical Guidelines for the ESS Process》(Institute of Environmental Sciences and Technology，1999年1月)，它们的全部内容结合在此作为参考。图16中所示的曲线232、234、236在时间间隔AB(第一加热状态)、BC(第二加热状态)、AC(总加热状态)和CD(冷却状态)内的顺序部分中的热变化率的值(单位℃/分钟)对应于第一热循环周期，并且是分别利用标准热电偶198在气流中以及利用标准热电偶226和测温探针226’直接在物品上测量到的，如表1中所示。

                      表1

热变化率℃/分钟	气流中的标准热电偶	物品上的标准热电偶	物品上的测温探针
				AB	83.9	25.8	36.8
BC	17.6	13.3	15.3
				AC	31.7	16.1	25.4
BC	-166.0	-80.2	-131.7

通过对曲线232、234、236进行考察，可以看出，如预期的那样，在物品和传感器热响应特性的作用下，利用标准热电偶198在气流中测量到的最大温度变化值大于利用标准热电偶226和测温探针226’直接在物品上测量到的最大温度变化值，而且利用标准热电偶198在气流中测量到的最小温度变化值小于利用标准热电偶226和测温探针226’直接在物品上测量到的最小温度变化值。从图15中还可以看出，从气流中测量到的最大和最小温度变化值之间的差异比利用传感器226、226’获得的响应差异更大。此外，从表1中的数据可以得出，利用标准热电偶198在气流中测量到的热变化率的值也高于利用标准热电偶226和测温探针226’直接在物品上测量到的热变化率的值。为了补偿气流温度测量值与物品温度测量值之间的固有差别，图15中所示的计算机优选被编程，以便根据物品温度测量值而调节循环周期模式，从而提高温度控制装置的性能。

Claims (46)

1.一种振动试验设备，包括：

主封壳，其限定了主声腔并且具有隔板，隔板上设有至少一个主开口；

隔声装置，其适合于容纳试验物品；

声源，其具有至少一个声换能器，所述声换能器声学连接着所述主声腔，以向着所述物品的暴露表面产生声波；

连接装置，其用于将物品紧固在一个位置上，在该位置，所述主开口基本上被物品和隔声装置封闭，以便衰减一部分到达所述物品上的未直接暴露给声波的大致相反表面上的声波，从而衰减所述物品的相反表面上所受到的反相声波抵消作用。

2.根据权利要求1所述的振动试验设备，其特征在于，所述声源包括与所述声换能器相连的驱动装置。

3.根据权利要求1所述的振动试验设备，还包括隔声内腔，其用于容纳所述主封壳、所述声换能器和所述物品连接装置。

4.根据权利要求1所述的振动试验设备，其特征在于，所述物品包括印刷电路板，所述隔声装置包括一个或多个由弹性隔声材料制成的密封件，并且形成了用于约束印刷电路板外周的大致封闭周边。

5.根据权利要求4所述的振动试验设备，其特征在于，所述连接装置包括至少一个夹具，所述夹具包含大致矩形的框架和分布并以可调的方式安装在框架上的多个夹爪，所述框架以大致对准所述主开口的方式紧固在隔板上，每个所述夹爪分别适用于容纳印刷电路板周边的一部分，从而在夹爪位于闭合位置时刚性保持印刷电路板。

6.根据权利要求2所述的振动试验设备，其特征在于，所述驱动装置包括：控制器，其用于产生具有理想频谱的激励输入信号，以及放大器，其用于产生电输出信号，所述电输出信号被发送给所述声换能器。

7.根据权利要求6所述的振动试验设备，还包括振动传感器，其适用于连接在所述物品上，以产生振动指示信号，所述控制器将反馈回来的振动指示信号的特性与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

8.根据权利要求6所述的振动试验设备，还包括声传感器，其布置在所述主开口附近，以产生声压指示信号，所述控制器将反馈回来的声压指示信号的特性与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

9.根据权利要求6所述的振动试验设备，其特征在于，所述控制器将反馈回来的激励输入信号与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

10.根据权利要求1所述的振动试验设备，还包括附加声源，其具有至少一个附加声换能器，所述附加声换能器布置在所述主声腔的外侧并且面对着所述隔板，以向着物品产生声波，从而向物品上施加附加振动。

11.根据权利要求1所述的振动试验设备，其特征在于，所述附加声源包括与所述附加声换能器相连的附加驱动装置。

12.根据权利要求11所述的振动试验设备，还包括隔声内腔，其用于容纳所述主封壳、所述两个声源和所述连接装置。

13.根据权利要求11所述的振动试验设备，其特征在于，所述隔板基本上在水平面中延伸，所述试验设备还包括升降器，其用于以可调的方式将附加声源保持在与隔板相隔的关系上。

14.根据权利要求13所述的振动试验设备，其特征在于，所述声换能器彼此面对着，二者之间横向延伸着所述隔板，所述声换能器具有互补频率操作范围这一特性。

15.根据权利要求14所述的振动试验设备，其特征在于，所述声换能器分别被相应的所述驱动装置供应第一和第二电输出信号，所述电输出电信号具有位于分频截止频率附近的互补频谱。

16.根据权利要求15所述的振动试验设备，其特征在于，所述驱动装置之一以相反的电极连接着所述声源中的相应的一个，以使所述第一和第二电输出信号在分频截止频率区域中具有基本上相反的相态关系。

17.根据权利要求16所述的振动试验设备，其特征在于，所述驱动装置连接着用于产生具有理想频谱的激励输入信号的控制器、分频滤波器和用于产生所述电输出信号的放大器。

18.根据权利要求17所述的振动试验设备，还包括振动传感器，其适用于连接在所述物品上以产生振动级信号，所述控制器将反馈回来的所述振动指示信号的特性与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

19.根据权利要求17所述的振动试验设备，还包括声传感器，其布置在所述主开口附近，以产生声压指示信号，所述控制器将反馈回来的所述声压指示信号的特性与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

20.根据权利要求17所述的振动试验设备，其特征在于，所述控制器将反馈回来的激励输入信号与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

21.根据权利要求1所述的振动试验设备，还包括：

至少一个辅助封壳，其限定了带有附加开口的辅助声腔；

至少一个附加隔声装置，其适合于容纳附加试验物品；

至少一个附加连接装置，其用于将附加试验物品紧固在一个位置上，在该位置，所述附加开口基本上被附加试验物品和附加隔声装置封闭。

其中，所述声波向所述附加试验物品施加振动。

22.根据权利要求21所述的振动试验设备，其特征在于，每个所述物品分别包括印刷电路板，每个所述隔声装置分别包括一个或多个由弹性隔声材料制成的密封件，并且形成了用于约束印刷电路板外周的大致封闭周边。

23.根据权利要求21所述的振动试验设备，其特征在于，所述两个连接装置组合在单一的夹具中，所述夹具包含大致矩形的框架和分布并以可调的方式安装在框架上的多个夹爪，所述框架以大致对准所述两个开口的方式紧固在隔板上，每个所述夹爪分别适用于容纳所述两个印刷电路板周边的一部分，从而在夹爪位于闭合位置时刚性保持所述印刷电路板。

24.根据权利要求21所述的振动试验设备，还包括附加声源，其具有至少一个附加声换能器，所述附加声换能器布置在所述主声腔的外侧并且面对着所述辅助封壳，以向着物品产生声波，从而向物品上施加附加振动。

25.根据权利要求24所述的振动试验设备，其特征在于，所述附加声源包括与所述附加声换能器相连的附加驱动装置。

26.根据权利要求25所述的振动试验设备，其特征在于，所述声换能器彼此面对着，二者之间横向延伸着所述隔板，所述声换能器具有互补频率操作范围这一特性。

27.根据权利要求26所述的振动试验设备，其特征在于，所述声换能器分别被相应的所述驱动装置供应第一和第二电输出信号，所述电输出电信号具有位于分频截止频率附近的互补频谱。

28.根据权利要求27所述的振动试验设备，其特征在于，所述驱动装置之一以相反的电极连接着所述声源中的相应的一个，以使所述第一和第二电输出信号在分频截止频率区域中具有基本上相反的相态关系。

29.根据权利要求28所述的振动试验设备，其特征在于，所述驱动装置连接着用于产生具有理想频谱的激励输入信号的控制器、分频滤波器和用于产生所述电输出信号的放大器。

30.根据权利要求29所述的振动试验设备，还包括振动传感器，其适用于连接在所述物品中的至少一个上以产生振动指示信号，所述控制器将反馈回来的所述振动指示信号的特性与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

31.根据权利要求29所述的振动试验设备，还包括声传感器，其布置在所述主开口附近，以产生声压指示信号，所述控制器将反馈回来的所述声压指示信号与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

32.根据权利要求29所述的振动试验设备，其特征在于，所述控制器将反馈回来的激励输入信号的特性与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

33.根据权利要求1所述的振动试验设备，还包括：

隔热封壳，其限定了用于容纳所述物品的热腔；

用于产生惰性流体流的装置；

用于加热所述惰性流体流的装置；

用于使所述惰性流体循环流入所述热腔中的装置；

第一传感装置，其安置在所述热腔中，以产生第一温度标识信号；

控制装置，其可以对所述温度标识信号作出响应，并且操作性地连接着所述加热装置，以便在所述声源向着所述物品的暴露表面产生声波的同时根据预定热循环分布模式而控制所述惰性流体的温度。

34.根据权利要求33所述的振动试验设备，还包括用于冷却所述惰性流体流的装置，而且所述控制装置根据所述预定预定热循环分布模式而选择性地启动所述加热装置和所述冷却装置之一。

35.根据权利要求33或34所述的振动试验设备，其特征在于，安置在所述热腔中的所述第一传感装置只与所述惰性流体流接触，以使所述第一温度标识信号代表受热后的所述惰性流体的温度，所述试验设备还包括附加传感装置，其布置在所述物品上，以产生物品温度标识信号，所述控制装置包括计算机，所述计算机具有存储器并且响应于所述物品温度标识信号而将该信号储存在所述存储器中。

36.一种振动试验设备，包括：

隔声内腔；

第一和第二声换能装置，它们容纳在所述隔声内腔中并且彼此面对着，所述声换能装置具有互补频率操作范围这一特性；

连接装置，其用于将至少一个试验物品在所述隔声内腔中紧固在所述声换能装置之间的位置上；

驱动装置，其连接在所述声换能装置上，以向所述第一和第二声换能装置供应相应的第一和第二电输出信号，以使所述换能装置产生声波，从而相应地向物品上施加振动，所述电输出电信号具有位于分频截止频率附近的互补频谱，并且在分频截止频率区域中具有基本上相反的相态关系。

37.根据权利要求36所述的振动试验设备，其特征在于，所述物品包括印刷电路板。

38.根据权利要求36所述的振动试验设备，其特征在于，所述驱动装置连接着用于产生具有理想频谱的激励输入信号的控制器、分频滤波器和用于产生所述电输出信号的放大器。

39.根据权利要求37所述的振动试验设备，还包括振动传感器，其适用于连接在所述物品上以产生振动指示信号，所述控制器将反馈回来的所述振动指示信号的特性与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

40.根据权利要求37所述的振动试验设备，还包括声传感器，其布置在所述声换能装置之间，以产生声压指示信号，所述控制器将反馈回来的所述声压指示信号的特性与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

41.根据权利要求37所述的振动试验设备，其特征在于，所述控制器将反馈回来的激励输入信号的特性与基准激励信号数据作比较，以产生所述激励输入信号。

42.根据权利要求36所述的振动试验设备，还包括：

隔热封壳，其限定了用于容纳所述物品的热腔；

用于产生惰性流体流的装置；

用于加热所述惰性流体流的装置；

用于使所述惰性流体循环流入所述热腔中的装置；

第一传感装置，其安置在所述热腔中，以产生第一温度标识信号；

控制装置，其可以对所述温度标识信号作出响应，并且操作性地连接着所述加热装置，以便在所述声源向着所述物品的暴露表面产生声波的同时根据预定热循环分布模式而控制所述惰性流体的温度。

43.根据权利要求42所述的振动试验设备，还包括用于冷却所述惰性流体流的装置，而且所述控制装置根据所述预定预定热循环分布模式而选择性地启动所述加热装置和所述冷却装置之一。

44.根据权利要求42或43所述的振动试验设备，其特征在于，安置在所述热腔中的所述第一传感装置只与所述惰性流体流接触，以使所述第一温度标识信号代表受热后的所述惰性流体的温度，所述试验设备还包括第二传感装置，其布置在所述物品上，以产生物品温度标识信号，所述控制装置包括计算机，所述计算机具有存储器并且响应于所述物品温度标识信号而将该信号储存在所述存储器中。

45.一种振动试验方法，包括以下步骤：

a)提供隔声内腔，其容纳着彼此面对的第一和第二声换能装置，所述第一和第二声换能装置具有互补频率操作范围这一特性；

b)将至少一个试验物品在所述隔声内腔中紧固在所述声换能装置之间的位置上；以及

c)利用相应的第一和第二电输出信号驱动所述第一和第二声换能装置，以产生声波，从而相应地向物品上施加振动，所述第一和第二电输出电信号具有位于分频截止频率附近的互补频谱，并且在分频截止频率区域中具有基本上相反的相态关系。

46.根据权利要求45所述的振动试验方法，还包括位于所述步骤c)之前的以下步骤：

i)产生惰性流体流；以及

ii)根据预定预定热循环分布模式而选择性地向所述惰性流体实施加热步骤和冷却步骤之一；

所述振动试验方法还包括与所述步骤c)同时进行的以下步骤：

iii)使所述惰性流体流在第一和第二声换能装置之间循环；以及

iv)在所述声源向着所述物品的暴露表面产生声波的同时，根据预定热循环分布模式而控制所述惰性流体的温度。

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