自动驾驶技术正从L2级辅助驾驶向L4级高度自动驾驶加速演进,这对核心芯片在复杂工况下的可靠性提出了严苛的要求。车辆行驶中持续的颠簸、引擎与电机振动等复合载荷,是导致芯片故障的主要诱因之一。因此,振动测试成为验证芯片结构完整性和电气性能、保障行车安全的关键一环。它不仅是产品研发定型的依据,也是出厂验收的核心标准。
Part 1 自动驾驶芯片振动测试的重要性
自动驾驶芯片在行驶过程中需承受颠簸、引擎振动、电机振动等复合振动。振动测试可以模拟行驶环境,以验证芯片在规定的振动环境中能否正常工作,性能是否降低。
此外,通过振动测试可以评估芯片在长期使用过程中的耐振能力,以及为芯片研发定型、出厂验收提供振动环境适应性依据。
Part 2 自动驾驶芯片测试的类别
自动驾驶芯片的振动测试,一般分为两类:随机振动测试、正弦扫频振动测试。
随机在振动测试一般依据ISO 16750测试标准,通过宽带随机激励可以模拟车辆在实际路面行驶时的颠簸,旨在验证芯片在真实随机载荷下的长期耐久性,国内GB/T 28046系列标准的技术内容与其等效。
正弦扫频振动测试一般依据JEDEC JESD22-B103B测试标准,通过频率连续变化的正弦激励,可以验证芯片本身在正弦振动环境下的结构设计和电气性能的可靠性。
Part 3 自动驾驶芯片振动测试的步骤
1.硬件安装:将芯片样品通过专用夹具直接固定在振动台台面上,并安装控制传感器;振动控制系统的控制器、功放按规范进行连接。
2.样品检查:试验前,需对样品进行外观检查,其内部或外部部件不得出现明显的结构损坏;根据相关技术文件对样品进行性能检测,记录检测结果。
3.加载测试:对样品进行随机测试、正弦扫频测试等。
4.试验后检测:试验结束后,对振动测试后的样品进行全面的外观检测,其内部或外部部件不得出现明显的结构损坏;根据相关技术文件对样品进行性能检测,记录检测结果,判定样品是否合格。
Part 4 自动驾驶芯片振动测试示例
根据ISO 16750和JEDEC JESD22-B103B的内容,对某自动驾驶芯片进行振动测试。
测试步骤:
1.状态确认
正式开始测试前,测试样品应处于正常状态。
2.测试样品和传感器安装
将夹具和测试样品安装在振动台面上。样品通过安装点固定在夹具上,夹具固定在振动台面上,振动信号通过振动台面-夹具-样品的传递方式作用在芯片上。传感器安装时,尽量靠近夹具和样品的连接点,同时传感器的输出线缆接入振动控制器的输入端。
每个方向分别施加随机和扫频振动载荷,加载顺序宜为z轴随机、z轴扫频、x轴随机、x轴扫频、y轴随机、y轴扫频。测试人员也可自行选择顺序,以缩短转换时间。
3.振动控制软件设置
◆ 输入通道设置
选择输入模式,设置传感器的灵敏度。
◆ 测试模块选择
测试模块选择随机、正弦,一般先进行该方向上的随机测试、再进行正弦测试。
◆ 测试条件设置
根据ISO 16750的要求,对于被测电子元器件,随机振动测试参数按照表A.1进行。
表A.1随机振动试验量值
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频率Hz
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功率谱密度(m/s²)²/Hz
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10
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10
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100
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10
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300
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0.51
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500
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20
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2000
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20
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谱图设置:
根据表A.1设置频率和加速度谱密度量值。
试验时间设置:
根据ISO 16750的内容,试验时间设置30小时。
根据JEDEC JESD22-B103B的要求,对于被测电子元器件,正弦扫频测试参数按照表A.2进行。
表A.2正弦振动试验量值
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频率Hz
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位移/加速度
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20
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1.5mm(峰峰值)
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80
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1.5mm(峰峰值)
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80
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20 g
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2000
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20 g
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测试允许±10%的误差。
正弦谱图设置如图:
根据表A.2设置频率、加速度量值和容差。
试验时间设置如图:
根据JEDEC JESD22-B103B的内容,一个扫频来回4 min,单次扫频2 min。试验时间为4个扫频来回,共8次扫频。
4.设备连接检查
振动台、功放、振动控制器、传感器的线缆连接,以及夹具、测试样品的安装,检查一下是否正确、有无松动。确认无误后,可开启功放的增益。
5.正式振动测试
z向随机振动测试过程如图:
z向正弦扫频测试过程如图:
z向的随机、正弦测试完成后,根据要求再进行x向的随机、正弦测试以及y向的随机、正弦测试。
测试结束后,对样品进行性能检测,判定样品是否合格。