環境可靠性試驗與加速度傳感器的應用介紹第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日可靠性的起源最初用于提高武器裝備的可靠性：軍用電子設備；復雜導彈系統；航空航天等。推廣到民用，主要用于：保證產品的可靠度；提高產品的質量和安全；保證其品牌和競爭能力。第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日可靠性的定義可靠性的定義主要包括以下幾個方面：產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的能力

產品的主要性能參數在規定條件下隨時間變化的穩定程度產品所能適應的環境應力范圍

產品的壽命、失效率或質量等級

必須消除或控制產品的失效模式

第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日可靠性的定義所謂產品的可靠性，就是指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的能力。可靠性相關因素：工作和環境條件、規定時間、規定功能（失效判據）。第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日可靠性試驗可靠性試驗是為評價分析產品可靠性而進行的試驗。通過可靠性試驗可以確定產品在各種環境條件下工作或貯存時的可靠性特征量，為設計、生產、使用提供有用的信息。通過試驗也能充分暴露產品在設計、原材料、工藝等方面存在的問題，經過失效分析進而找出改進的措施。在這樣一個“發現－分析－糾正”的循環中，不斷地提高產品的可靠性。由此可見，開展可靠性試驗和進行失效分析是生產高可靠產品的重要環節。第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日可靠性試驗的目的發現產品在設計、材料和工藝方面的各種缺陷。（摸底）

為改善產品完好性、減少維修費用及保障費用提供信息。（鑒定）確認是否符合可靠性定量要求。（驗收）

評價產品的使用壽命。第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日可靠性試驗的分類按照試驗目的可以分類如下：可靠性試驗工程試驗環境應力篩選試驗可靠性增長試驗統計試驗可靠性測定試驗可靠性驗證試驗第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日可靠性試驗的分類按照試驗方法可以分類如下：可靠性試驗壽命試驗貯存壽命試驗加速壽命試驗工作壽命試驗評價鑒定試驗元器件失效率試驗設備MTBF試驗

環境適應性試驗自然暴露試驗現場使用試驗人工模擬試驗第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日環境試驗環境試驗是為了保證產品在規定的壽命期間，在預期的使用、運輸或貯存的所有環境下，保持功能可靠性而進行的活動。是將產品暴露在自然的或人工的環境條件下經受其作用，以評價產品在實際使用、運輸和貯存的環境條件下的性能，并分析研究環境因素的影響程度及其作用機理。典型環境試驗為隨機振動、正弦振動、溫濕度變化及電應力。第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日自然暴露試驗，將產品特別是材料和構件長期直接暴露于某一自然環境中，以確定該自然環境對它的影響過程，通常在各種類型的自然暴露場進行。使用現場試驗，是在實際使用狀態下所進行的試驗。其實，所有產品在進行批量生產前都應該進行這些試驗。總的來說，環境試驗可以分為自然暴露試驗、人工模擬試驗和使用現場試驗。人工模擬試驗，又稱實驗室試驗，是在實驗室內模擬實際使用條件或在規定的工作及環境條件下進行的試驗。第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日環境試驗的對象第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日以力學振動試驗為例振動試驗的目的：確定產品能否經受住預定頻率的振動條件并可靠地工作，反映產品對振動環境的適應性和考核其結構完好性，以保證產品具有高可靠的質量。力學振動試驗正弦振動試驗定頻正弦振動試驗掃頻正弦振動試驗隨機振動試驗第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日振動系統原理框圖第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日振動系統組成第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日振動臺能夠在實驗室中人為地產生各種振動的設備稱之為振動臺(或激振器)。振動臺的分類：按能量獲得的形式分：電動式振動臺，機械式振動臺，液壓式振動臺。按模擬等效振動條件分：正弦形式振動臺，隨機形式振動臺按振動的軸向力分：單向振動臺和多向振動臺。主要有垂直振動臺、水平振動臺和三軸振動臺。第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日電磁振動臺的選擇對于不同的試驗對象，我們要選擇合適的設備。電動振動臺的特點：頻率高，波形好，控制方便，單負載能力較小。它適用于航空、航天、電子儀器、儀表、汽車零部件等行業進行零部件動態分析及環境振動試驗等。液壓振動臺的特點：超低頻，大激振力，負載能力強。它適用于船舶、機車車輛、汽車行業等要求頻率低，而體積較大、較重的部件或整機進行可靠性試驗。機械振動臺的特點：低頻率，大負載，波形差但價格低廉。它適用于家電、儀器儀表行業進行耐振疲勞等可靠性試驗。第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日電動振動臺結構原理圖第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日力學環境試驗常用的傳感器我們在實際工作中常用的傳感器有兩種：（1）PCB公司生產的ICP加速度傳感器ICP壓電加速度傳感器是內裝微型IC放大器的壓電加速度傳感器，它將傳統的壓電加速度傳感器與電荷放大器集于一體，能直接和記錄、顯示和采集設備連接，簡化了測試系統，提高了測試精度和可靠性。第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日ICP傳感器信號采集及調理電路第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日（2）B&K公司生產的B&K加速度傳感器

B&K加速度傳感器

沒有內置的電荷放大器，輸出為電荷信號，故其信號采集系統中應該有外接的電荷放大器。第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日加速度傳感器信號測試系統該系統主要由振動控制儀和傳感器組成。對于一般的測試系統來說，應該包括以下模塊：第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日

信號調理是構成該測試系統的必要環節。經傳感器采集的被測物理量的輸出信號是很微弱的或者非電壓信號，這些微弱的信號或非電壓信號難以直接被顯示或通過A/D轉換器送入儀器或計算機進行數據采集，而且有些信號本身還攜帶有一些我們不期望的干擾信號，如噪聲。因此，經傳感器的信號尚需經過調理、放大、濾波等一系列的加工處理，以將微弱電壓信號放大、將非電壓信號轉換為電壓信號、抑制干擾噪聲、提高信噪比，以便后續環節處理。信號調理第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日電荷放大器

電荷放大器的基本作用是把壓電加速度傳感器的高阻抗輸出轉換為低阻抗的信號，形成與電荷成正比的輸出電壓，使其直接送至測量儀器或分析儀器中。

第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日電荷放大器的功能使加速度計的輸出信號與測量儀器的輸入靈敏度匹配；為了得到所要求的整個系統的靈敏度而放大振動信號；對加速度計的輸出信號進行積分以獲得速度信號和位移信號；給出電荷放大器輸入，輸出的過載報警信號；進行低頻濾波和高頻濾波以去除無用信號。第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日電荷放大器原理圖第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日振動控制儀振動控制儀的作用：提供控制系統中功率放大器所需的激勵信號。它可以產生各種振動試驗要求的激勵信號，比如正弦信號、隨機信號、正弦加隨機信號、隨機加隨機等振動試驗信號，并能夠按照試驗規范和相關國家標準調節振動參數和振動量級。振控制儀是為振動臺和試件提供動力學補償，產生所需電信號的裝置。振動控制儀質量的優劣直接影響到振動波形的好壞第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日數字式正弦振控儀結構原理圖第29頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日第30頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日功率放大器功率放大器是電動振動系統中的重要組成部分，是一種過程控制儀器，其主要作用是將控制儀發出的正弦(或隨機)信號放大，供給驅動線圈產生所需的振動力。功率放大器的發展經歷了電子管功放、晶體管功放以及開關式功率放大器，目前采用的主要是開關式功率放大器。功率放大器的組成框圖如下：第31頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日適調放大電路

適調放大電路的作用是當被測非電量（加速度或壓力）一定時，在不同靈敏度的傳感器測量下，使有相同的輸出。

實際上，適調放大電路可以理解為一個電壓調節電路，如右圖所示。（反向放大電路）第32頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日低通濾波器

考