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【摩尔讲堂】机械环境可靠性试验之声振试验
2017-06-12 09:25:13 栏目：通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词：
声振试验、噪声试验、环境可靠性测试、航空航天可靠性、机械环境试验
内容摘要：
声振试验是航空航天领域关键的环境可靠性测试，用于评估产品在强声场中的适应能力。本文详解声振试验的定义、应用场景、破坏机理及试验条件，帮助工程师掌握噪声环境下的产品可靠性验证方法。
AI 深度解读
声振试验诞生于20世纪60年代末的航空航天技术高速发展期，是区别于传统机械振动测试的新型环境试验手段。其核心难点在于噪声激发的振动无法通过减震器隔离，这与机械传递振动有本质差异。当前该领域仍面临标准不统一、测试成熟度不足等挑战。从政策与行业趋势看，随着我国商业航天、无人机产业的爆发式增长，声振试验正从军工领域向民用高端制造延伸。对企业而言，建议优先获取产品安装平台的实测数据作为试验输入，若条件受限再采用规范标准值；同时需重点关注微电子器件引线、光电元件等敏感部件的声振耦合失效模式。该技术的普及将显著提升国产装备在极端声学环境下的可靠性水平。
一、什么是声振试验？
声振试验又称噪声试验、音频噪声试验、诱发噪声试验等。它是60年代末随着航空航天技术的飞跃发展而发展起来的一个新型的尚未完全成熟和完善的环境试验项目。
人类能听到的声音的频率范围在20Hz~20000 Hz，声振试验的频率范围通常在63 Hz~8000Hz（或10000 Hz，随规范和标准中的不同要求而不同），频率超过这个范围的压力震荡称为超声波或超声。这些频率是人所听不到的，但是在高的声压级下他们能产生某些生物影响。
二、声振试验的目的及应用场景
声振试验又称噪声试验、音频噪声试验、诱发噪声试验等。它是60年代末随着航空航天技术的飞跃发展而发展起来的一个新型的尚未完全成熟和完善的环境试验项目。
人类能听到的声音的频率范围在20Hz~20000 Hz，声振试验的频率范围通常在63 Hz~8000Hz（或10000 Hz，随规范和标准中的不同要求而不同），频率超过这个范围的压力震荡称为超声波或超声。这些频率是人所听不到的，但是在高的声压级下他们能产生某些生物影响。
二、声振试验的目的及应用场景
声振试验的目的是考察在强声场内工作、运输和储存的产品对强声场的适应性能力。
强声场主要出现在各种航空航天飞行器上，例如：喷气噪声、旋转噪声（螺旋桨或旋叶）、此外还有附面层压脉动噪声、车辆及动力装置和其它声源也可能产生强声扬。
在声场内，声压的起伏能直接作用在产品上，噪声所激起的振动类似于机械传递所产生的振动。不同的是机械传递的振动可以被减震器有效的隔离，但噪声不能被隔离。因此机械传递振动的影响可以忽略，而噪声对产品的影响应予充分考虑。
三、噪声对产品的破坏及影响
噪声对产品的破坏主要是对结构和工作性能的破坏。对结构的破坏主要是使产品的结构产生疲劳损伤，最后导致破坏。这种破坏通常是首先使产品出现累积损伤，然后出现裂纹，继而裂纹扩大，最后断裂。对工作性能的破坏主要是性能失调、工作失灵，产生故障等。
噪声对产品的具体影响有：微电子器件的引线故障、导线磨损、印刷电路板破裂、波道管与速调管失调、失灵或损坏、光电元件产生振动、压电元件产生异常压电效应等。
四、声振试验的试验条件
试验环境：
1、宽带随机噪声环境的总声压级≥130dB时；
2、每赫带声压级≥100dB噪声场合工作的产品。
试验条件及其选择：
如果有产品安装平台的实测数据，就应用实测数据，如果没有则货架产品就用规范或标准中的数据。
强声场主要出现在各种航空航天飞行器上，例如：喷气噪声、旋转噪声（螺旋桨或旋叶）、此外还有附面层压脉动噪声、车辆及动力装置和其它声源也可能产生强声扬。
在声场内，声压的起伏能直接作用在产品上，噪声所激起的振动类似于机械传递所产生的振动。不同的是机械传递的振动可以被减震器有效的隔离，但噪声不能被隔离。因此机械传递振动的影响可以忽略，而噪声对产品的影响应予充分考虑。
三、噪声对产品的破坏及影响
噪声对产品的破坏主要是对结构和工作性能的破坏。对结构的破坏主要是使产品的结构产生疲劳损伤，最后导致破坏。这种破坏通常是首先使产品出现累积损伤，然后出现裂纹，继而裂纹扩大，最后断裂。对工作性能的破坏主要是性能失调、工作失灵，产生故障等。
噪声对产品的具体影响有：微电子器件的引线故障、导线磨损、印刷电路板破裂、波道管与速调管失调、失灵或损坏、光电元件产生振动、压电元件产生异常压电效应等。
四、声振试验的试验条件
试验环境：
1、宽带随机噪声环境的总声压级≥130dB时；
2、每赫带声压级≥100dB噪声场合工作的产品。
试验条件及其选择：
如果有产品安装平台的实测数据，就应用实测数据，如果没有则货架产品就用规范或标准中的数据。
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常见问题
Q: 声振试验与普通的振动试验有什么区别？
A: 声振试验与机械振动试验的主要区别在于能量传递方式和隔离难度。机械振动通过物理接触传递，可被减震器有效隔离；而声振试验中的噪声通过空气传播，声压起伏直接作用于产品表面，无法被常规减震措施隔离，因此对产品的影响更为直接且难以防护。
Q: 哪些产品需要进行声振试验？
A: 主要适用于两类场景：一是在总声压级≥130dB的宽带随机噪声环境中工作的产品；二是在每赫带声压级≥100dB噪声场合工作的产品。典型应用包括航空航天飞行器上的电子设备、喷气发动机周边部件、直升机旋翼系统附近设备，以及车辆动力装置等强声场环境中的产品。
Q: 声振试验主要会造成哪些类型的产品失效？
A: 声振试验导致的失效分为结构破坏和性能破坏两类。结构破坏表现为疲劳损伤累积、裂纹产生与扩展直至断裂；性能破坏包括微电子器件引线故障、导线磨损、印刷电路板破裂、波道管与速调管失调失灵、光电元件异常振动、压电元件产生异常压电效应等。
