一、概述

定义：
振动测试是通过模拟产品在运输、使用或安装过程中受到的机械振动环境，评估电子电器产品结构的完整性、元器件连接的可靠性，以及功能稳定性，确保其在真实场景中不发生失效。

分类：

1. 正弦振动：固定频率或扫频测试，验证共振点及结构疲劳强度。

2. 随机振动：模拟实际环境中的宽频振动（如运输颠簸、机械运行振动）。

3. 冲击测试：验证产品承受瞬时高加速度冲击的能力（如跌落、碰撞）。

重要性：

· 可靠性验证：避免因振动导致焊点断裂、螺丝松动、显示屏脱落等问题。

· 合规性要求：满足国际标准（IEC 60068）、行业标准（如汽车电子ISO 16750）。

· 成本控制：提前发现设计缺陷，减少售后维修及召回风险。

二、检测标准

1. 通用标准：

· IEC 60068-2-6（正弦振动）：频率范围2-2000 Hz，加速度1-100 m/s²。

· IEC 60068-2-64（随机振动）：功率谱密度（PSD）0.001-2 g²/Hz。

· MIL-STD-810G（美国军用标准）：包括运输振动、爆炸冲击等严苛条件。

2. 行业标准：

· 汽车电子：ISO 16750-3（振动频率5-2000 Hz，加速度20-40 m/s²）。

· 航空航天：DO-160（机载设备随机振动PSD最高0.2 g²/Hz）。

· 消费电子：GB/T 2423.10（中国，模拟运输振动条件）。

3. 特殊场景标准：

· 海运包装：ASTM D4169（模拟集装箱运输振动频谱）。

三、检测设备

1. 核心设备：

· 电动振动台（如LDS V9系列、苏试SMC-1000）：

o 推力范围：100 N（小型PCB）至100 kN（重型设备）。

o 频率范围：DC-3000 Hz（随机振动）、DC-5000 Hz（正弦振动）。

o 加速度范围：±100 g（正弦）、±40 g（随机）。

· 液压振动台：用于大载荷（如整车零部件测试）。

· 冲击试验机：模拟半正弦波、后峰锯齿波冲击（加速度最高10,000 g）。

2. 辅助设备：

· 控制与采集系统：

o 振动控制器（如m+p VibRunner）、加速度传感器（如PCB 352C系列）。

· 夹具工装：定制铝/钢制夹具，确保样品刚性固定。

· 数据记录仪：监测振动过程中电压、电流、温度等参数。

四、检测流程

1. 样品准备：

· 安装状态模拟：如车载设备按实际安装角度固定。

· 传感器布置：加速度计贴附于关键部位（如PCB、外壳连接处）。

2. 测试步骤：

· 正弦振动测试：

1. 扫频测试（如5-500 Hz，1 oct/min）：寻找共振频率点。

2. 驻留测试：在共振频率点持续振动（如10分钟）。

· 随机振动测试：

3. 设置功率谱密度（PSD）曲线（如0.04 g²/Hz @ 20-2000 Hz）。

4. 持续测试时间：根据标准（如1小时/轴向）。

· 冲击测试：

5. 设置波形（半正弦波、11 ms持续时间，加速度50 g）。

6. 三轴六方向冲击（每方向3次）。

3. 功能监测：

· 持续通电运行，监测功能异常（如通信中断、信号失真）。

4. 结果判定：

· 合格：结构无损坏、功能正常、无元器件脱落。

· 不合格：如焊点断裂，需优化结构设计（如增加加强筋、点胶加固）。

五、费用与周期

1. 费用构成：

· 实验室自测：

o 设备成本：电动振动台约50万-500万元（根据推力与频率范围）。

o 夹具定制：5万-20万元（复杂结构样品）。

· 第三方检测：

o 单次测试费：

§ 正弦振动：5000-2万元（视时长与频率范围）。

§ 随机振动：1万-5万元（含PSD谱分析与报告）。

§ 冲击测试：3000-1万元（每轴向）。

o 认证费用（如ISO 16750）：3万-10万元（含全套振动测试）。

2. 周期：

· 常规测试：3-10个工作日（视测试类型与样品数量）。

· 认证流程：4-12周（含测试、整改及报告审核）。

六、实际应用

1. 设计验证：

· 案例：某车载导航仪因PCB固定不足，随机振动中发生内存条松动，通过增加螺丝+胶水双重固定解决。

2. 质量控制：

· 生产线抽检：对批量产品进行5分钟快速扫频测试，拦截装配不良品。

3. 运输安全评估：

· 案例：某智能音箱包装在ASTM D4169测试中破损，优化缓冲材料后通过测试。

4. 行业准入：

· 汽车电子：必须通过ISO 16750-3振动测试（如车载充电器）。

· 军工设备：强制满足MIL-STD-810G中卡车运输振动谱。

七、注意事项

1. 夹具设计：

· 避免夹具共振频率与测试频段重叠，防止数据失真。

· 采用有限元分析（FEA）优化夹具刚度。

2. 安全防护：

· 测试时设置紧急停止按钮，防止样品飞脱伤人。

· 高频振动时注意噪声防护（＞85 dB需佩戴耳塞）。

3. 数据分析：

· 使用傅里叶变换（FFT）分析频域响应，定位共振点。

· 对比测试前后关键参数（如阻抗、电容）变化。

4. 失效分析：

· 对失效样品进行显微观察（如SEM分析焊点裂纹）、X射线检测（BGA焊球空洞）。