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随机测试的容差信号

发布日期: 2023-02-03

在振动测试中，测试工程师通过设定不同的测试条件来模拟产品在实际环境中经历的振动场景，如正弦测试、随机测试、冲击测试、路谱复现测试等。而由于很多产品在运输、使用过程中经受的环境具有随机振动的特点，所以随机测试是众多振动测试中最常见的振动测试之一。随机振动测试中，测试工程师最关注的莫过于控制曲线的好坏了。而“好坏”怎么判断呢，这里就得提到容差带的概念了。我们都知道，在设置随机目标谱图时，都会有对应的报警容差线和中断容差线。如常见的±3dB报警容差线，±6dB中断容差线。如果说随机测试的控制曲线都在报警容差线内，且比较稳定，则表示控制的效果较好。反之，如果超出报警容差线甚至超出中断容差线，则说明控制的效果不甚理想。此时可能需要测试工程师对这种情况进行分析原因，以判断是否会对产品造成额外的损伤以及是否需要改进测试方法。

那么本文就以VENZO振动控制器为基础，对随机测试的容差信号作一个全面的介绍，让大家对随机容差信号有一个比较深入的了解，并在日常工作中能更加熟练地使用它。

PART 1 随机测试的容差信号

随机测试的容差信号包括高/低报警信号、高/低中断信号。下图中，绿色的是随机测试的目标曲线，两条黄色虚线是高/低报警信号，两条红色实线是高/低中断信号。

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PART 2 随机容差信号设置

随机测试中，容差信号设置一般有两种方式。一种是比dB作为单位，一种是以%作为单位。

下图是某20-1000Hz随机谱图设置了±3dB报警容差线，±6dB中断容差线，及对应的容差曲线。

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下图是同样的20-1000Hz随机谱图设置了40%报警容差线，80%中断容差线，及对应的容差曲线。

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某些随机测试可能会要求在不同频段设置不同容差信号，比如某20-2000Hz谱图要求，在20-350Hz之间设置±2dB报警容差线，±4dB中断容差线，在350-2000Hz之间设置±3dB报警容差线，±6dB中断容差线。则容差设置及曲线显示如下图所示。

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PART 3 随机容差信号的作用

那么随机测试为什么要设置容差信号呢？其实这就好比我们开车，测试的目标曲线就是我们的目的地，而容差信号就是行驶途中我们要遵循的交通法规。报警容差好比口头警告/罚款扣分，中断容差则好比吊销牌照。控制曲线就是我们行驶中需要控制的方向和速度。

随机测试中，控制曲线也是一样，只有符合相应的容差标准，我们的随机测试才会有效地保证产品受到的激励符合相关的要求。

PART 4 随机容差判断与正弦容差判断

说到随机测试，我们往往会联想到正弦测试。两者的容差设置一致，都可以以dB或%的形式进行设置。但是两者的容差判断却有所区别。

正弦测试中，产品在同一时刻只受到单个频率点的激励，如正弦向上扫频5-2000Hz，那么该测试中，频率是从5Hz逐渐向2000Hz变化。如果扫频到某个点，控制量级超出了报警容差就会出现报警信息，而控制量级超出了中断容差会中断测试。

而随机测试中，产品会在同一时刻受到一个频率段的激励。如常见的5-2000Hz频率范围内的梯形谱，那么进行该测试时，产品会在同一时刻接受5-2000Hz整个频段的激励。随机测试的容差判断是基于整个测试频段的百分比，一般是30%，比如5-2000Hz随机测试中，当30%频段以上的控制超出了报警容差才会出现报警信息，当30%频段以上的控制超出了中断容差才会中断测试。而如果仅仅是个别频率点的控制超出了报警或中断容差，测试不会出现报警信息或中断。如下图在1000Hz右侧出现了一个小尖峰，这个很可能是结构共振点造成的现象。这种就不会出现报警信息。

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PART 5 随机超出容差中断的处理方法

如果随机测试中，出现了大范围频段的控制曲线超出中断容差的现象，很有可能是产品及夹具的安装出现了问题。此时我们需要检查产品与夹具的安装刚度是否足够，如果没有问题，可以检查传感器的安装是否牢靠规范及线缆是否存在接触不良的现象。此外产品的放置方向也有可能影响控制曲线，尤其是长度较大的产品很可能形成横臂梁结构而引起结构共振频率的降低，此时更需要提高整体结构的刚度。

PART6 随机自定义容差信号

测试工程师除了设置报警/中断容差外，有时还需要设置额外的容差信号。VENZO 800控制器随机模块中配置的自定义容差信号可以很好地满足这样的需求。

测试示例：某20-2000Hz随机测试谱图设置了±3dB报警容差线，±6dB中断容差线，如图所示。测试人员还想在20-500Hz频段内设置60%和135%的容差线，在500-2000Hz频段内设置75%和145%的容差线，以更精准地判断控制的精度。