ГОСТ 28220-89 (МЭК 68-2-34-73)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов

Часть 2

ИСПЫТАНИЯ

Испытание Fd: Широкополосная случайная вибрация

Общие требования

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2006

ПРЕДИСЛОВИЕ

1.    Официальные решения или соглашения МЭК по техническим вопросам, подготовленные техническими комитетами, в которых представлены все заинтересованные национальные комитеты. выражают с возможной точностью международную согласованную точку зрения по рассматриваемым вопросам.

2.    Эти решения представляют собой рекомендации для международного пользования и в этом виде принимаются национальными комитетами.

3.    В целях содействия международной унификации МЭК выражает пожелание, чтобы все национальные комитеты приняли настоящий стандарт МЭК в качестве своего национального стандарта, насколько это позволяют условия каждой страны. Любое расхождение с этим стандартом МЭК должно быть, по возможности, четко указано в соответствующих национальных стандартах.

ВВЕДЕНИЕ

Стандарт МЭК 68-2-34—73 подготовлен Подкомитетом 50А «Испытания на удар н вибрацию» Технического комитета МЭК 50 «Испытания на воздействие внешних факторов».

Первый проект обсуждался на совещании в Стокгольме в 1968 г. Новый проект обсуждался на совещании в Тегеране в 1969 г., в результате решений которого национальным комитетам в феврале 1971 г. был разослан на утверждение по Правилу шести месяцев окончательный проект — документ 50А (Центральное бюро) 133.

За издание стандарта голосовали следующие страны:

Австралия    Соединенные    Штаты    Америки

Соединенное Королевство Великобритании и Северной Ирландии.

УДК 621.38:620.193:006.354    Группа    Э29

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов Часть 2 ИСПЫТАНИЯ

Испытание Kd: Широкополосная случайная вибрация Общие требования

Basic environmental testing procedures Part 2. Tests

Test Fd: Random vibration wide band — general requirements

M КС 19.040 31.020

ОКСТУ 6000.6100.6200.6300

Дата введения 01.03.90

1. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Испытание на воздействие случайной вибрации прсдста&тяет собой сложный вид испытания, в силу чего нормативно-техническая документация (далее — НТД) имеет значительный объем. Ихюжение методов испытания и теории испытания составляет вводную часть.

В настоящем стандарте часто упоминаются два особо важных термина из области воздействия случайной вибрации.

Определение этих терминов приведено ниже.

Спектральная плотность ускорения (далее — СПУ) — спектральная плотность ускорения случайной вибрации, выраженная в единицах «ускорение в квадрате, деленная на частоту'. g²/Tu«.

Спектр СНУ определяет закон изменения СНУ в пределах частотного диапазона.

1.1. Нро<рамча методов испытания

Для облегчения пользования методами испытаний материал делят на 4 раздела:

испытание Fd: МЭК 68-2-34 (ГОСТ 28220);

испытание Fda: МЭК 68-2-35 (ГОСТ 28221);

испытание Fdb: МЭК 68-2-36 (ГОСТ 28222);

испытание Fdc: МЭК 68-2-37 (ГОСТ 28223).

Каждый из последних трех разделов представляет собой законченный метод испытания с рекомендуемыми методами подтверждения, содержащимися в приложениях.

Все сведения, которые требуются разработчику соответствующей НТД. приведены в испытании Fd. Сведения, необходимые ннженеру-испытателю. приведены в испытаниях Fda. Fdb и Fdc (в зависимости от того, какое из них требуется). Дополнительная информация будет представлена в приложениях Д—F настоящего стандарта*.

Несмотря на то, что разработчика соответствующей НТД интересует только испытание Fd. а ннженера-испытателя — определенный метод, выбранный из испытаний Fda. Fdb и Fdc. настоятельно рекомендуется, чтобы все заинтересованные лица ознакомились с настоящим стандартом.

• В настоящем стандарте представлено только приложение А. остальные находятся на рассмотрении. Издание официальное    Перепечатка    воспрещена

© Издательство стандартов, 1989 © Стандарт и нформ. 2006

ГОСТ 28220-89 С. 2

1.2. Теория испытания

Для всех методов испытаний требуется определенная степень воспроизводимости, особенно для квалификационных или приемочных испытании, проводимых для испытания одного и того же типа образцов различными организациями, такими как поставщик и потребитель изделий электронной техники.

Слово «Воспроизводимость*, употребляемое в настоящем документе, не означает сходимости результатов, полученных в условиях испытаний и в реальных условиях; под ним подразумевается получение аналогичных результатов испытаний, которые проводятся в различных лабораториях различным обслуживающнм персоналом.

Большое расхождение требований к различным значениям допусков при определенном уровне жесткости, а также обеспечение достоверности результатов испытаний приводят к введению трех воспроизводимостей (см. разд. 5). Для каждой воспроизводимости можно сделать выбор метода подтверждения, принимая во внимание как динамические характеристики испытуемого образца, так и наличие испытательного оборудования.

В соответствующей НТД следует указывать воспроизводимость, соответствующую определенному случаю. причем право выбор;! метода подтверждения предоставляется испытательной лаборатории. Допуски должны быть выбраны таким образом, чтобы для определенной воспроизводимости каждый метод подтверждения давал приблизительно эквивалентные результаты.

Требования обеспечения воспроизводимости включают в себя контроль за уровнем вибрации в пределах узкой полосы частот. Несмотря на то. что выравнивание частот в узкой полосе обеспечивает лучшую воспроизводимость, чем в широкой полосе, выравнивание в узкой полосе частот в меньшей мере учитывает атияние окружающей среды на испытуемый образец. Однако выравнивание в широкой полосе частот приводит к тому, что резонанс внутри образца изменяет испытательный уровень настолько, что могут возникнуть пики и провалы. При эксплуатации реальные условия окружающей среды обычно способствуют возникновению инков и провалов вследствие влияния окружающей среды на образец. Кроме того, маловероятно, чтобы эти пики и провалы совпали с пиками и провалами, возникающими при испытаниях в лаборатории.

В информационных целях в соответствующей НТД может быть приведен анализ уровня вибрации в узкой полосе частот для того, чтобы обеспечить испытание с низкой воспроизводимостью, в остальном соответствующее этой методике.

Только большой практический опыт при проведении испытаний на воздействие случайной вибрации может дать возможность инжснсру-испытателю наилучшим образом использовать имеющееся оборудование, поэтому не следует особо подчеркивать тот факт, что только максимальное воспроизведение реальных условий определяет введение испытания на случайную вибрацию; при проведении этих испытаний необходимо принимать во внимание технические возможности испытательного оборудования. Это относится к выбору метода подтверждения и к конструкции крепления, а также к общему анализу результатов испытания.

2. ЦКЛЬ

Цель испытания — определение способности изделий, элементов н аппаратуры выдерживать воздействие случайной вибрации заданной степени жесткости.

Испытания на воздействие случайной вибрации применимы к элементам и аппаратуре, которые в условиях эксплуатации могут подвергаться воздействиям вибраций, имеющих случайный характер. Целью испытания яатястся также выявление возможных механических повреждений и (или) ухудшения заданных характеристик изделий, а также использование этих сведений наряду с требованиями соответствующей НТД для решения вопроса о пригодности образца.

Во время проведения испытания образец подвергают воздействию случайной вибрации с заданным уровнем в пределах широкой полосы частот. Вследствие сложной механической реакции образца и его крепления это испытание требует особой тщательности при его подготовке и проведении и в установлении соответствия параметров образца заданным требованиям.

3. КРЕПЛЕНИЕ И КОНТРОЛЬ

3.1. Крепление образна

Образец крепят на испытательной установке в соответствии с требованиями МЭК 68-2-47 (ГОСТ 28231).

3.2. Контрольные и мерительные точки

Требования к испытаниям подтверждают измерениями в контрольной точке и. в некоторых случаях, в измерительных точках в зависимости отточек крепления образца. Измерения в измерительных точках необходимы для высокой воспроизводимости и когда определена воображаемая точка для средней и низкой воспроизводимостей.

В случае большого количества малогабаритных образцов, установленных на одном крепежном приспособлении, если самая низкая резонансная частота крепежного приспособления под нагрузкой выше верхнего предела частоты испытания/₂. контрольные и (или) измерительные точки могут быть связаны с крепежным приспособлением, а не с образцами.

3.2.1.    Точка крепления

Точкой крепления называют часть образца, которая находится в контакте с крепежным приспособлением или вибрационным столом и является обычно местом крепления при эксплуатации. Если образец крепят к вибрационному столу с помощью крепежного приспособления, то точками крепления считают точки крепления крепежного приспособления, а не образца.

3.2.2.    Измерительная точка

Измерительной точкой яаляется обычно точка крепления. Она должна быть как можно ближе к точке крепления изделия и в любом случае должна быть жестко связана с ней.

Если имеется четыре или меньше точек крепления, то каждая такая точка рассматривается как измерительная. Если имеется более четырех точек крепления, то в соответствующей ИТД должны быть указаны четыре характерные точки, которые могут рассматриваться как измерительные.

Примечания:

1.    Для больших и (или) сложных образцов важно, чтобы измерительные точки были указаны в соответствующей НТД.

2.    Допуски в измерительных точках устанавливают только для высокой воспроизводимости.

3.2.3.    Контрольная точка

Контрольная точка является единственной точкой, из которой получают контрольный сигнал, соответствующий требованиям испытания, и которая используется для получения информации о движении образца. Ею может быть измерительная точка или воображаемая точка, полученная при ручной или автоматической обработке сигналов из измерительных точек.

Если используется воображаемая точка, то спектр контрольного сигнала определяют как среднеарифметическое значений СПУ всех измерительных точек на каждой частоте. В этом случае кумулятивное (суммарное) среднее квадратическое значение контрольного сигнала эквивалентно среднему квадратическому значению всех средних квадратических значений сигналов, полученных из измерительных точек.

В соответствующей НТД следует указывать точку, которую следует использовать как контрольную. шли способ, с помощью которого она может быть выбрана. Рекомендуется применять воображаемую точку для больших и (или) сложных образцов.

Примечание. Для подтверждения кумулятивного среднего квадратического значения ускорения сигнала воображаемой контрольной точки допускается автоматическая обработка сигналов измерительных точек с помощью анализаторов. Однако нс допускается подтверждение уровня СПУ без коррекции таких источников погрешностей, как ширина полосы анализатора, время выборки и т. д.

4. СТЕПЕНИ ЖЕСТКОСТИ

Для этого испытания степень жесткости вибрации определяют сочетанием следующих параметров:

диапазон частот (/j — /₂);

уровень СПУ;

длительность выдержки.

Для каждого параметра в соответствующей НТД выбирают соответствующее требование из тех. которые даны ниже. Сочетание диапазона частот и уровня СПУ определяют требуемое для испытания кумулятивное среднее квадратическое значение ускорения (см. табл. 4а и 46).

Для простоты в этом испытании используют равномерный спектр. При особых обстоятельствах может оказаться возможной иная форма спектра. В этом случае в соответствующей НТД следует указать форму номинального спектра как функцию частоты. Пояснения, относящиеся к этому случаю, приводятся в качестве примечаний к пп. 4.1. 4.2 и 5.1.

ГОСТ 28220-89 С. 4

4.1. Диапазон частот

Должен быть установлен один из следующих диапазонов частот по табл. I.

Таблица I

Диапазон частот, Ги Примечание /| h 20 150 Если необходимо, то в соответствующей НТД частота /J может быть равна 5 или 10 Гц. В особых случаях в соответствующей НТД /у может быть равна 200 Гц 20 500 Если необходимо, в соответствующей НТД частота f\ может быть равна 50 Гц 20 2000

Характер спектра СГ1У в диапазоне частот/, и f₂ показан на рисунке.

Примечание. Если в особых случаях необходимо установить какую-либо иную спектральную плотность ускорения, то диапазон частот следует выбирать по возможности из значений, приведенных выше.

4.2. Уровни спектра СНУ

Номинальным уровень спектра СПУ (0 дБ, см. рисунок) между частотами/, и/₂ следует выбирать из следующих значений: 0.0005:0.001; 0.002:0.005; 0.01; 0.02:0.05:0.1; 0.2; 0.5; I; 2:5; lOgtyru.

Примечание. Если в особых случаях должен быть установлен спектр СПУ с двумя или более уровнями, то их. по возможности, следует выбирать из табл. I.

Спектр плотности ускорения (СПУ) и границы допусков

СЛ%ЗБ

М| — верхняя граница допуска, средняя воспроизводимость; ЛЛ — верхняя граница допуска, средняя воспроизводимость; //| — верхняя граница допуска, высокая воспроизводимость; //> — нижняя граница допуска, высокая воспроизводимость; N — установленная СПУ (номинальный спектр)

4.3. Длительность выдержки

Длительность выдержки следует выбирать из значений, приведенных ниже. Если требуемая длительность равна или больше 10 ч в каждом направлении, то это время может быть разделено на периоды по 5 ч каждый, при условии, что напряжения, возникающие в изделии (вследствие нагрев;» и т. д.). не уменьшаются.

Любая заданная длительность является суммарным временем выдержки, которое должно быть поровну разделено между каждыми заданными направлениями: 30 с; 90 с; 3 мин; 9 мин; 30 мин; 90 мин; 3 ч; 9 ч; 30 ч.

5. СТЕПЕНИ ВОСПРОИЗВОДИМОСТИ

5.1. Допуски, характеризующие степени воспроизводимости

В пределах заданного диапазона частот /, —/₂ воспроизводимость с учетом направления воздействия вибрации определяют допусками, указанными в табл. 2. Допуски указаны в децибелах относительно установленного уровня СИУ и соответствующего кумулятивного среднего квадратического значения ускорения.

Таблица 2

Воспроизво димость Границы допусков, дБ Истинное значение СПУ Истинное кумулятивное среднее квадратическое значение ускорения (от/, до/,) в основном иапрамении Основное направление Поперечное иапраменне Контрольные точки И «мерительные точки И смертельные ТОЧКИ Контрольные точки Высокая ±3 ±5 < + 5 * 1.0 Средняя ± 6 — — ± 1.5 Низкая • — — ±2.0

* При низкой воспроизводимости допуск на действительное значение СПУ нс устанавливается. Значение допуска на величину, полученную с помощью анализирующей аппаратуры, должно быть нс более ± 3 дБ.

Измерения в поперечном направлении при высокой воспроизводимости должны быть проделаны в двух перпендикулярных поперечных направлениях в измерительной точке, наиболее удаленной от центра плоскости крепления. Для больших образцов рекомендуется измерять ускорение в поперечном направлении в нескольких измерительных точках.

СПУ за пределами заданного частотного диапазона от/, до/₂ должна быть по возможности ниже.

При высокой воспроизводимости выше верхнего значения диапазона частот от/₂ до 2/₂ требуется, чтобы наклон СПУ. указанной на рисунке, был ниже 6 дБ/октаву. Кроме того, среднее квадратическое значение ускорения в полосе частот от/₂ до 10/₂ или 10 кГц в зависимости от того, какое из значений меньше, не должно превышать 25 % (—12 дБ) кумулятивного среднего квадратического значения ускорения, требуемого в пределах заданного диапазона частот.

При средней воспроизводимости на частотах вышс/^ значение СПУ нс ограничивается; в диапазоне частот от f₂ до 10/₂ или 10 кГц (берется меньшее из указанных двух значений частоты) среднее квадратическое значение ускорения не должно превышать 70 % (-3 дБ) кумулятивного значения ускорения в заданном частотном диапазоне.

При низкой воспроизводимости как СПУ. так и среднее квадратическое значение ускорения не контролируются за пределами /₂.

На частотах ниже/, как СГ1У. так и среднее квадратическое значение ускорения не контролируются ни для одной степени воспроизводимости.

Примечание. Если в особых случаях нельзя применять равномерный спектр СГ1У. а форма номинального спектра установлена в соответствующей НТД, то границы допусков, указанные на рисунке, должны по мерс возможности применяться к этому спектру. Когда установлен спектр СПУ с двумя или более уровнями. в соответствующей Н ГД следует оговорить наклон допусков в области перепада уровней. Вследствие трудностей в получении и контроле спектров с крутыми фронтами наклоны допусков не должны превышать 25 дБ/октаву.

5.2. Выбор воспроизводимости

В соответствующей НТД должна быть указана воспроизводимость, соответствующая данному виду испытания. Классификация степеней воспроизводимости предназначена только для указания меры воспроизводимости, которую могут обеспечить различные испытательные лаборатории.

Когда требуется испытание с низкой воспроизводимостью, разработчик соответствующей Н ГД должен использовать максимально допустимую ширину полосы частот выравнивателя и (или)

ГОСТ 28220-89 С. 6

применяемого анализатора. В любом случае ширина полосы частот анализатора нс должна быть больше 100 Гц или '/з октавы, в зависимости от того, какое из этих значений больше, ^то испытание дает плохую воспроизводимость для широкополосных систем, но его будет проще и дешевле осуществить по сравнению с методом испытания с высокой воспроизводимостью. Испытание с низкой воспроизводимостью является единственным испытанием, ал я которого не требуется снятия частотной характеристики с помощью синусоидального сигнала.

Испытание с высокой степенью воспроизводимости дает относительно высокую воспроизводимость. но обычно является более сложным, для него может потребоваться более дорогое и сложное оборудование и оно занимает больше времени, вследствие требуемых дополнительных измерений. Высокая воспроизводимость должна предусматриваться только в тех случаях, когда это абсолютно необходимо.

Учитывая вышеихтоженнос. необходимо, чтобы разработчик соответствующей НТД рассмотрел эти факторы и не выбирал воспроизводимость более высокую, чем это требуется для предлагаемого применения испытываемого изделия.

6. СИНУСОИДАЛЬНАЯ ВИБРАЦИЯ

6.1. Снятие частотной характеристики

При высокой и средней воспроизводимости образец следует подвергать воздействию синусоидальной вибрации для снятия частотной характеристики. В этом случае испытание на синусоидальную вибрацию проводят по всему частотному диапазону в обоих направлениях, причем амплитуда синусоидального возбуждения находится в зависимости от заданной степени жесткости испытания на случайную вибрацию (табл. 3). В исключительных случаях, например, когда образец очень чувствителен к синусоидальной вибрации, в соответствующей НТД должно быть указано более низкое значение синусоидального сигнала.

Таблица 3
Требуемый уровень	Амплитуда синусоидальной вибрации (пиковые значения)
(м-с"*Я Ги <кг/Ги)	м/с1 <*)
< 4.8 (< 0.05)	9.8 (1.0)
4.8-19.2 (0.05-0.2)	14.7 (1.5)
> 19.2 (>0.2)	19.6 (2.0)

6.2. Испытания на обнаружение резонансных частот'

В соответствующей НТД могут предусматриваться предварительное и заключительное испытания на обнаружение резонанса. В процессе этих испытаний сравнивают частоты, на которых возникают механические резонансы и другие зависящие от частоты явления (например, нарушение нормального режима работы) для того, чтобы получить дополнительную информацию относительно остаточных яалений, вызванных испытанием на воздействие случайной вибрации. В соответствующей НТД должно быть указано, что следует предпринять, если возникают какие-либо изменения резонансной частоты.

Если иное не оговорено в соответствующей НТД. дли обнаружения резонанса следует применять сигнал с амплитудой, указанной в п. 6.1.

7. ПЕРВОНАЧАЛЬНЫ К ИЗМЕРЕНИЯ

В соответствующей НТД должна быть указана необходимость измерения электрических параметров и проверки механических характеристик перед выдержкой.

8. ВЫДЕРЖКА

Во время выдержки образец подвергают воздействию случайной вибрации при заданном уровне. Образцы подвергают воздействию вибрации в трех вхаимно перпендикулярных осях поочередно. если иное не оговорено в соответствующей НТД. Напрааления воздействия вибрации выбира-

ются таким образом, чтобы вес дефекты образца можно было легко выявить. Если иное не установлено в соответствующей НТД, то аппаратура должна находиться в рабочем состоянии, если это возможно, для того, чтобы можно было определить как нарушения работоспособности образна, так и его механические дефекты.

В соответствующей НТД следует установить, требуются ли измерения электрических параметров и проверка механических характеристик во время выдержки и на какой стадии они должны быть проведены.

9. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

В соответствующей Н'ГД должно быть указано, что после выдержки следует проводить измерения электрических параметров и проверку механических характеристик.

10. СВЕДЕНИЯ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ УКАЗЫВАТЬ В СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ НТД

Если это испытание включено в соответствующую НТД, то по мере необходимости должны быть указаны следующие сведения:

Номер раздела, пункта

а), б), в), г), д): способы крепления образца (включая магнитные помехи, воздействие температуры и гравитационные эффекты; характеристики амор

Сведения, которые следует указывать в обязательном порядке.