标准编号:	GB/T 2423.56-2018
中文名称:	环境试验 第2部分：试验方法 试验Fh：宽带随机振动和导则
英文名称:	Environmental testing—Part 2:Test methods—Test Fh:Vibration, broadband random and guidance
中标分类:	K04    基础标准与通用方法
行业分类:	GB    国家标准
ICS分类:	19.020 19.020    试验条件和规程综合 19.020
发布机构:	国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会
发布日期:	2018-12-28
实施日期:	2019-7-1
标准状态:	superseded
被新标准替代:	GB/T 2423.56-2023 环境试验 第2部分：试验方法 试验Fh：宽带随机振动和导则
被替代日期:	2024-4-1
替代旧标准:	GB/T 2423.56-2006 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动(数字控制)和导则
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	29000 字
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1 Scope This part of GB/T 2423 provides the test methods for specimens to resist dynamic loads without unacceptable degradation of its functional and/or structural integrity when subjected to the specified random vibration test requirements. Broadband random vibration may be used to identify accumulated stress effects and the resulting mechanical weakness and degradation in the specified performance. This information, in conjunction with the relevant specification, may be used to assess the acceptability of specimens. This standard is applicable to specimens which may be subjected to vibration of a stochastic nature resulting from transportation or operational environments, for example in aircraft, space vehicles and land vehicles. It is primarily intended for unpackaged specimens, and for items in their transportation container when the latter may be considered as part of the specimen itself. However, if the item is packaged, then the item itself is referred to as a product. This standard may be used in conjunction with IEC 60068-2-47:2005, for testing packaged products If the specimens are subjected to vibration of a combination of random and deterministic nature resulting from transportation or real life environments, for example in aircraft, space vehicles and for items in their transportation container, testing with pure random may not be sufficient. See GB/T 2424.26—2008 for estimating the dynamic vibration environment of the specimen and based on that, selecting the appropriate test method. Although primarily intended for electro technical specimens, this standard is not restricted to them and may be used in other fields where desired (see Annex A). 2 Normative references The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies. GB/T 2423.43—2008 Environmental testing for electric and electronic products - Part 2: Test methods - Mounting of specimens for vibration impact and similar dynamic tests (IEC 60068-2-47: 2005, IDT) GB/T 2424.26—2008 Environmental testing - Supporting documentation and guidance - Selecting amongst vibration tests (IEC 60068-3-8: 2003, IDT) IEC 60050-300 International electrotechnical vocabulary- Electrical and electronic measurements and measuring instruments - Part 311: General terms relating to measurements-Part 312: General terms relating to electrical measurements- Part 313: Types of electrical measuring instruments - Part 314: Specific terms according to the type of instrument) IEC 60068-1 Environmental testing—Part 1: General and guidance IEC 60068-2-6 Environmental testing—Part 2-6: Tests—Test Fc: Vibration (sinusoidal) IEC 60068-5-2 Environmental testing—Part 5-2: Guide to drafting of test methods—Terms and definitions Guide to drafting of test methods—Terms and definitions) IEC 60721-3 (all parts) Classification of environmental conditions—Part 3: Classification of groups of environmental parameters and their severities IEC Guide 104 The preparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications ISO 2041 Vibration and shock—Vocabulary 3 Terms and definitions For the purposes of this document, the following terms and definitions apply. Note: the terms used are generally defined in IEC 60050-300, IEC 60068-1, IEC 60068-2-6, and IEC 60068-5-2 and ISO 2041. If a definition from one of those sources is included here, the derivation is indicated and departures from the definitions in those sources are also indicated. 3.1 cross-axis motion motion not in the direction of the stimulus; generally specified in the two axes orthogonal to the direction of the stimulus Note: the cross-axis motion shall be measured close to the fixing points. 3.2 actual motion motion represented by the wide band signal returned from the reference point transducer 3.3 fixing point part of the specimen in contact with the fixture or vibration table at a point where the specimen is normally fastened in service Note: if a part of the real mounting structure is used as the fixture, the fixing points are taken as those of the mounting structure and not of the specimen. 3.4 control methods 3.4.1 single point control control method using the signal from the transducer at the reference point in order to maintain this point at the specified vibration level 3.4.2 multipoint control control method using the signals from each of the transducers at the checkpoints Note: the signals are either continuously averaged arithmetically or processed by using comparison techniques, depending upon the relevant specification. See 3.13. 3.5 gn standard acceleration due to the earth's gravity, which itself varies with altitude and geographical latitude Note: for the purposes of this standard, the value of g n is rounded up to the nearest whole number, that is 10m/s2. 3.6 measuring points Specific points at which data are gathered conducting the test Note: these points are of three types, as defined in 3.7 to 3.9.

Foreword I Introduction V 1 Scope 2 Normative references 3 Terms and definitions 4 Requirements for test apparatus 4.1 General 4.2 Basic motion 4.3 Cross-axis motion 4.4 Mounting 4.5 Measuring systems 4.6 Vibration tolerances 4.7 Control strategy 4.8 Vibration response inspection 5 Severities 5.1 Test frequency range 5.2 RMS value of acceleration 5.3 Shape of acceleration spectral density curve 5.4 Test duration 6 Preconditioning 7 Initial measurements and functional performance test 8 Testing 8.1 General 8.2 Initial vibration response investigation 8.3 Low-level excitation for equalization prior to testing 8.4 Random testing 8.5 Final vibration response investigation 9 Recovery 10 Final measurements and functional performance 11 Information to be given in the relevant specification Annex A (Informative) Standardized test spectra Annex B (Informative) Guidance Bibliography

环境试验第2部分：试验方法 试验Fh：宽带随机振动和导则 1范围 GB/T 2423的本部分提供了随机振动标准的试验方法，用以确定样品在承受规定的随机振动试验下未出现不可接受的功能退化和(或)整体结构的符合性的前提下抵抗动态载荷的能力。 宽带随机振动可以用来识别应力累积效应和特定功能的退化。这些信息和相关规范相结合，可以用来评定样品是否可接收。 本部分适用于在运输或工作环境中可能遭受随机振动的样品，如在飞机、太空飞船和陆地交通工具中，它主要用于没有包装的样品，以及在运输过程中其包装作为样品本身一部分的样品。但是，对于已包装的样品，则将样品连同其包装视作样品。对于带包装样品的试验，本部分可以和GB/T 2423.43—2008共同使用。 若样品在运输或实际生存周期环境中承受随机和确定性的混合振动，如在飞机、航天器和集装箱运输中，仅以单纯的随机情况来检验该样品是不够的。参照GB/T 2424.26—2008估计样品动态振动环境，并在此基础上选择合适的试验方法。 本部分主要适用于电工电子产品，也适用于其他领域的产品(参见附录A)。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 2423.43—2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装(IEC 60068-2-47：2005，IDT) GB/T 2424.26—2008电工电子产品环境试验第3部分：支持文件和导则振动试验选择(IEC 60068-3-8：2003，IDT) IEC 60050-300国际电工技术术语(IEV)电子测量和电子测量仪器第311部分：测量总则第312部分：电子测量总则第313部分：电子测量仪器分类第314部分：关于仪器种类的专业术语( International electrotechnical vocabulary- Electrical and electronic measurements and measuring instruments-Part 311: General terms relating to measurements- -Part 312:General terms relating to electrical measurements- Part 313: Types of electrical measuring instruments- Part 314: Specific terms according to the type of instrument) IEC 60068-1环境试验第1部分：概述和指南( Environmental testing—Part 1: General and guidance) IEC 60068-2-6环境试验第2-6部分：试验方法试验Fc:振动(正弦) [ Environmental testing—Part 2-6: Tests—Test Fc: Vibration (sinusoidal) ] IEC 60068-5-2环境试验第5-2部分:试验方法编写导则术语和定义( Environmental testing—Part 5-2: Guide to drafting of test methods—Terms and definitions) IEC 60721-3(所有部分)环境条件分类第3部分：环境参数组及其严酷程度的分类分级(Classification of environmental conditions—Part 3: Classification of groups of environmental parameters and their severities) IEC Guide 104安全出版物的编写及基础安全出版物和多专业共用安全出版物的应用导则( The preparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications) ISO 2041 振动和冲击词汇(Vibration and shock—Vocabulary) 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 注：所使用的术语通常在IEC 60050-300、IEC 60068-1、IEC 60068-2-6、IEC 60068-5-2和ISO2041中定义。如果这里包含其中一个来源的定义，则就会指出其推导过程，并指出这些来源中定义的偏离。 3.1 横向运动cross-axis motion 沿着非激励方向的运动，一般沿着与激励方向正交的两个轴进行。 注：横向运动需靠近固定点测量。 3.2 实际运动actual motion 由基准点传感器返回的宽频信号所代表的运动。 3.3 固定点fixing point 试验样品与夹具或振动台接触的部分，在使用中通常是固定试验样品的地方。 注：如果实际安装结构的一部分作为夹具使用，则固定点指的是安装结构的固定点而不是试验样品的固定点。 3.4 控制方法control methods 3.4.1 单点控制single point control 采用来自基准点上传感器的信号，使该信号保持在规定的振动量级上实现的控制方法。 3.4.2 多点控制multipoint control 采用来自各个检查点上传感器信号进行控制的方法。 注：信号是采用连续的算术平均还是采用比较技术来处理，需根据有关规范来决定。见3.13。 3.5 gn 由于地球引力引起的标准加速度，随海拔高度和地理纬度而变化。 注：为了便于使用，在本部分将gn圆整为10m/s2。 3.6 测量点measuring points 试验中采集数据的某些特定点。 注：这些点分为三类，具体定义见3.7~3.9。 3.7 检查点check-point 位于夹具、振动台面或试验样品上的点，尽可能靠近试验样品的固定点，而且在任何情况下都要和固定点刚性连接。 注1：采用多个检查点是保证满足试验要求的一种措施。 注2：如果固定点少于或等于4个，则全部用作检查点。对于带包装的产品，此时固定点就是振动台接触的包装表面，如果在试验的频率范围内没有振动台或安装结构的共振效应，可以用一个检查点。否则就需要采用多点控制，但同时参考注3。如果固定点多于4个，则有关规范需规定出4个具有代表性的固定点作检查点用。 注3：在特殊情况下，例如对大型或复杂的试验样品，如果不要求检查点紧靠固定点，则需在有关规范中规定。 注4：当大量的小试验样品安装在一个夹具上时，或当一个小试验样品具有许多固定点时，可选用单个检查点(即基准点)来导出控制信号。该信号反映的是夹具的特性而不是试验样品固定点的。这仅当夹具装上试验样品等负载后的最低共振频率比试验频率的上限高很多时才是可行的。 3.8 基准点(单点控制)reference point(single-point control) 从检查点中选出的点，其信号用于试验控制，以满足本部分要求。 3.9 虚拟基准点(多点控制)fictitious reference point(multipoint control) 从多个检查点中用手动或自动方式导出的点，用于试验控制，以满足本部分要求。 3.10 响应点response points 位于试验样品上的特定部位的点，从这些点上获得数据进行振动响应分析。 注：这些点不同于检查点或基准点。 3.11 优先试验轴preferred testing axes 按实际情况选择相应于试验样品最薄弱的3个正交轴。 3.12 采样频率sampling frequency 每秒采集离散幅值的数量，用于以数字方式记录或表示一个时间历程。 3.13 多点控制策略multipoint control strategies 采用多点控制时计算参考控制信号的方法。 注：不同频率区域控制方法的讨论见4.7.1。 3.14 平均averaging 确定由多个检查点对应谱线上的加速度谱密度经算术平均形成的控制加速度谱密度的过程。 3.15 极值(极大值或极小值)extremal(maximum or minimum) 确定由多个检查点对应谱线上的加速度谱密度的极大值或极小值形成的控制加速度谱密度的过程。 3.16 峰值因子crest factor 峰值和时间历程的均方根值之比。 [ISO 2041] 3.17 -3dB带宽-3dB bandwidth 在频率响应函数中对应于单一共振峰值最大响应0.707倍的两点之间的频率宽度。 3.18 加速度谱密度acceleration spectral density；ASD 当在带宽趋于零和平均时间趋于无穷的极限状态下，各单位带宽上通过中心频率窄带滤波器的加速度信号方均值。 3.19 控制加速度谱密度control acceleration spectral density 在基准点或虚拟基准点上测量到的加速度谱密度。 3.20 控制系统回路control system loop 包括下列操作： ——基准点或虚拟基准点上模拟随机信号的数字化； ——进行必要的数据处理； ——为振动系统功率放大器产生一个更新的模拟驱动信号(参见B.1)。 3.21 驱动信号的削波drive signal clipping 驱动信号最大值的限制，用峰值因子表达(见图1)。 3.22 有效频率范围.Effective frequency range 0.5倍f1到2.0倍f2的频率范围(见图1)。 注：由于存在初始斜率和下降斜率，有效频率范围大于f1与f2之间的试验频率范围。 3.23 加速度谱密度误差error acceleration spectral density 规定的加速度谱密度值和控制实现的加速度谱密度值之差。 3.24 均衡equalization 使加速度谱密度误差最小化的过程。 3.25 最终斜谱final slope 加速度谱密度大于f2的部分(见图1)。 3.26 频率分辨率frequency resolution Be 加速度谱密度中频率间隔的宽度，以赫兹为单位。 注：在数字分析中为了计算指定的加速度谱密度，将采样记录划分为若干部分，每个部分采样长度(T)的倒数为分辨率。在频率范围内，频率线数等于频率间隔数。. 3.27 加速度谱密度示值indicated acceleration spectral density 从分析仪读出的真实加速度谱密度，受仪器误差、随机误差和系统偏差的影响。 3.28 初始斜谱initial slope 加速度谱密度小于f1的部分(见图1)。 3.29 仪器误差instrument error 由控制系统及其输入的每一个模拟环节引起的误差。 3.30 随机误差random error 由于不同的实际平均时间与滤波器带宽的限制导致加速度谱密度估计误差。 3.31 记录record 用于快速傅立叶变换计算的时域的等间隔数据点的集合。 3.32 可再现性reproducibility 按下列不同条件下对相同参量相同数值进行测量的结果之间的一致性程度： ——不同的测试方法； ——不同的测量仪器； ——不同的观察人员； ——不同的实验室； ——相对于单次测量的持续时间较长的时间间隔后； ——不同的仪器使用习惯。 注：术语“可再现性”也可应用于满足上述部分条件的情况。 [IEC 60050-300，修正] 3.33 均方根值root-mean-square value 在f1与f2区间内单值函数的所有频率的均方根值，是在该区间内的函数值的平方的平均值的平方根值(见图2)。 3.34 标准差standard deviation σ 根据振动理论，当振动幅值的平均值等于0时，对于随机时间历程，振动的标准差等于均方根值(见图2)。 3.35 统计精度statistical accuracy 加速度谱密度真值与加速度谱密度示值之比。 3.36 统计自由度statistical degrees of freedom DOF 用时间平均方法来估算随机数据的加速度谱密度时，统计自由度取决于频率分辨率和有效平均时间(见图3)。 3.37 试验频率范围test frequency range 在f1与f2(见图1)之间的频率范围，有关规范需规定ASD是平直谱或其他谱形。 3.38 真实加速度谱密度true acceleration spectral density 作用于试验样品上的随机信号的加速度谱密度。 4试验要求 4.1一般要求 进行试验时，整个振动系统包括功率放大器、振动发生器、试验夹具、试验样品和控制系统等都应满足必要的性能要求。 标准的试验方法一般由以下试验顺序组成，这些顺序应用于试验样品中各相互垂直的轴向：、 1)用低量值的正弦激励或随机激励进行初始振动响应检查(见8.2)； 2)用随机激励进行机械载荷或应力试验； 3)最终响应检查，与初始响应检查的结果比较，可以根据动态特性的变化找出导致可能出现的机械失效(见8.2和8.5)。 当动态响应是已知且无关，或者在满量级试验的情况下可收集到足够的数据时，有关规范规定可以不需要在试验前后进行振动响应检查。 4.2基本运动 有关规范应规定试验样品各固定点的基本运动。这些固定点应在相位和幅值上具有大体相同的运动，且相对于激励方向应是线性运动。若各点的运动很难达到完全相同时，则应采用多点控制。 注：对于大型结构和高的频率范围，如20Hz~2000Hz，试验样品的动态特性可能要求采用多点控制。 4.3横向运动 如果有关规范有要求，则应在试验前通过施加有关规范规定的正弦或随机振动来检查横向运动，或在试验时利用两正交轴的附加监测通道来检查横向运动。 在两个相互垂直轴向的任一轴上测得检查点的各频率点的加速度谱密度在500Hz以上时不应超出规定值，在500Hz以下时不应超出规定值的-3dB。垂直于指定轴向的任一轴的总加速度均方根值不应超过指定轴向的均方根值的50%。例如在小试验样品情况下，有关规范可以限制横向运动的加速度谱密度以保证其不超过基本运动的-3dB。 在某些频率上或者对于尺寸大或质心高的试验样品，达到这些值可能是困难的。同样，在此情况下，有关规范用大的动态范围规定严格等级时，要达到这些值也可能是困难的。在此情况下，有关规范应规定采用下列其中的一条： a)超出上述给定值的任何横向运动都应记录在试验报告中； b)已知不会对试验样品造成损伤的横向运动不需监测。 4.4安装 试验样品应按IEC 60068-2-47的要求安装。所有情况下，在IEC 60068-2-47中选择曲线时需先平方后乘以加速度谱密度(ASD)或直接乘以正弦振幅。 4.5测量系统 测量系统的特性应能使从基准点给定轴向测得振动的实际值在试验所要求的容差范围内。 整个测量系统包括传感器、信号调节器和数据采集器及数据处理器，其频率响应对测量精度有显著影响。测量系统的频率范围应从试验最低频率(f1)的0.5倍延伸到最高频率(f2)的2.0倍(见图1)。测量系统在该频率范围内的频率响应应该平坦，并在±5%以内。该范围以外的任何进一步的偏差应记录于报告中。