电子设备振动环境适应性设计
§1.电子设备抗恶劣环境设计概论
1．1 引言
确保电子设备在生产、运输和工作全过程所历经的各类恶劣环境中，最可靠、最充分地发挥电子设备功能的工程设计，称之为电子设备抗恶劣环境设计，也可称之为电子设备环境适应性设计。
电子设备抗恶劣环境设计是一项巨大的系统工程，它是贯穿于电子设备从研制到运行的全寿命期。其研究内容大致可分为三大类：
1) 电子设备全寿命期内必须历经的各类环境、环境组合及其相对应的严酷度的研究
电子设备环境平台研究。可借助于广义激励()s F 来表征；
2) 电子设备在全寿命期内，能够正常工作所允许的各类环境、环境组合及其相对应的严酷度
的研究 电子设备环境适应性平台(脆值平台)研究。可借助于广义响应度()s Z 来表征； 3) 将电子设备“环境平台”()s F 中各类环境的严酷度，控制到电子设备能正常工作的“环境
适应性平台(脆值平台)”()s Z 中相应的严酷度所采取的工程控制技术研究
环境控制
技术研究。可借助于广义传递函数()s G 来表征。 在用某i 单项环境条件考核电子设备时，应满足：
()()()s Z s G s F i i i ≤? （1.1）
式中，i 为单项环境的序号， ,3,2,1=i 。
对于两项或两项以上的j 组合环境条件（2≥j ）的研究是非常复杂的。因为，其一是单个环境对电子设备的影响是非线性的，其二是在j 组合环境中，各单项环境对电子设备失灵、失效机理将发生变化，各环境组合后，对设备损坏机理是非常复杂的。但其抗恶劣环境设计的要求是一样的，即必须满足：
)()()(s Z s G s F ij ij ij ≤? （1.2） 式中：
)(s F ij ： 在j 组合环境下，某i 个单项环境的规定的环境严酷度；
)(s Z ij ： 在j 组合环境下，电子设备正常工作允许的某i 个单项环境的严酷度； )(s G ij ： 在j 组合环境下，针对某i 个单项环境采取环境控制的实际控制效果。
式（1.1）和式（1.2）的物理意义是一样的。
1．2 电子设备环境平台研究
众所周知，产品效能E是可靠性（R）、维修性（M）和环境因素的函数，产品性能的先进性是至关重要的，而可靠性、可维性和环境适应性是产品性能先进性得以持久保持的保证。
可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。这里所说的规定条件，包括使用时的环境条件，维护方法，贮存时间、贮存条件，以及使用时对操作人员技术等级的要求。在不同的环境条件下产品的可靠性是不同的。环境条件对产品可靠性起重要影响作用，在恶劣环境中电子设备的故障率将增大，可靠性降低。
）和环境组合因此，在产品研发前首先必须弄清楚电子设备工作时真实的环境（)(s
F
i
）是什么。
（)
(s
F
ij
1）环境平台的含义
根据国家标准GB2422《电工电子产品基本环境试验规程名词术语》的规定，环境条件的定义是：产品所经受其周围的物理、化学、生物的条件。环境条件用各单一的环境参数和它们的严酷等级的组合来确定。
电子设备环境平台是指电子设备在生产、贮存、运输和使用中所历经的一切外界影响因素集合，其中还包含了在外界影响因素作用下引发的诱导环境等因素。
2）环境平台的组成
根据各类环境自身的物理、化学、生物学和人文学特点，以及它们对电子设备失效的影响机理，典型的环境平台组成如下：
a)气候环境温度、湿度、气压、风、雨雪冰霜、凝露、沙尘、油雾、游离气体；
b)机械（力学）环境振动、冲击、离心加速度、碰撞、跌落、摇摆、静力负荷、失重、
爆炸、冲击波；
c)电磁及辐射环境电场、磁场、闪电、雷击、电晕、放电、太阳辐射、核辐射、紫外
线辐射、宇宙线辐射；
d)化学腐蚀环境腐蚀性大气、酸、碱、盐类等；
e)生物学环境霉菌、微生物、昆虫、甲壳类和啮齿类；
f)人文学因素同一设备在包装、运输、维护保养、使用过程中的人为因素。
3）环境平台研究的主要内容
a) 环境标准研究
环境标准是建立环境平台的依据.而环境标准的先进性、科学性、可操作性是制定环境标准必须考虑的问题。
没有先进环境标准，就没有高可靠的电子设备。标准是推动电子设备研制、发展的指挥棒和推动力（发动机）。各类环境标准应互相支撑、包容。各标准中的严酷度等级及环境组合的选定时，必须遵循实事求是原则。既不能任意放宽也不能无限制加严。
b) 环境试验方法和试验设备研究
环境试验方法研究是寻求最可靠的试验设备，最合理的技术途径，最恰当的试验结论评价体系，来实现环境标准规定的严酷度及试验目的。
环境试验的目的是为了提高、鉴定和证实产品对环境的适应性，为产品投产和验收提供依据。可靠性试验的目的是为了提高、鉴定和证实产品的可靠性，为产品能否投产和验收提供依据。可见，环境试验的目的不同其环境平台也不相同。高水平的环境试验设备和检测系统是确保准确地再现环境平台中各类环境条件的基本手段。
在单项环境试验时，主要考核单项参数对电子设备影响的程度，单项环境试验项目一般有20多项，且试验时间比较短，除霉菌试验（28天），湿热试验（240小时）外，一般都不超过100小时。可靠性试验中，试验时间长，而且严格要求进行综合模拟，一般应考虑湿度、振动和温度三个对可靠性起决定性作用的因素进行综合试验。
另一方面，环境试验和可靠性试验选用的环境严酷度等级(即应力)基本准则也完全不同。在环境试验中，基本上采用极值准则，即采用产品贮存、运输和工作中遇到的最极端环境试验条件，即产品在极端环境条件下不破坏或能正常工作。因此环境试验时不允许出现故障，出现故障则认为产品通不过试验并立即停止；采取相应措施消除故障才能重新进行试验。而可靠性试验则更强调模拟产品的真实使用环境，选用环境条件是随时间的动态响应谱。在可靠性试验时只有一个小部分试验等级达到最严酷的环境条件，且其时间与实际暴露时间相对应。可靠性试验是一种统计概率表示试验的结果，试验中允许选用环境因素的数目，并允许出现一定数量的故障，出现故障后进行修复并记录失效情况、划分为关联失效与非关联失效。
环境试验可以看作是可靠性试验的早期部分，在环境试验中发现和解决问题，有助于克服和消除产品的薄弱环节，可以说，环境试验是可靠性试验的基础和前提条件。
在电子设备研制的方案论证最初阶段而不是“木已成舟”阶段，就必须准确地，而不是大约地搞清电子设备的环境平台,我们暂且称之为“吃透源头”。
1．３电子设备环境适应性平台的建立方法
当前国内研制的电子装备比较重视其功能和电性能指标,可靠性研究也偏重于电性能的可靠性指标分析,而结构和环境可靠性的研究还局限于定性分析,远没有达到定量研究的程度。相应的结构技术措施甚少，以致于出厂时的可靠性试验指标虽有所提高，但装备部队使用一段时间后的可靠性明显下降，有的甚至连正常开机都有困难。究其原因，是我们在设计前并没有真正地弄清楚电子设备环境适应性平台()s
Z。
由于评价电子设备性能的可靠性都是以电性能指标为准的，各类环境对电性能指标的影响机理是极其复杂的，而且机电耦合的不确定性等均为环境适应性平台(脆值平台)的建立带来极大困难。
如果说电子设备的环境平台()s
F是几代人通过无数次理论分析与试验验证以后，才得以建立，
并以环境标准形式加以颁布。那么，随着电子产品的多样化、更新换代的快速化，环境适应性的(脆值)平台的建立，就更需要结构人员永无止境地、与时俱进地进行理论研究和试验分析才能完成。
１) 环境适应性平台(脆值)平台的组成
电子设备环境适应性平台(脆值平台) ()s Z 中包含了环境平台()s F 的全部内涵，其区别仅在于各环境对应的严酷度量值不相同。 ２) 建立环境适应平台的研究方法 a) 经验估算法
电子设备中所包含的元器件，结构件数量繁多，并且对不同环境的适应能力也千差万别，因此在工程中，对那些比较成熟的、有类同设备的环境适应性结果可供参考时，有经验的结构设计师通常可采用经验估算法。对其环境适应性指标进行修订从而形成新设备的环境适应性(脆值)平台。 b) 理论分析法
在现有研究成果的基础上，对那些环境与电性能指标耦合关系比较清楚，并且在理论分析软件又比较成熟可靠的前提下，可通过各类CAD 、CAT 技术进行理论分析建立电子设备的环境平台。例如各类天线CAD 、振动分析、热设计，电磁兼容设计（EMC ）等等。 c) 试验法
对于电子设备中某些关键的部件或模块（例如晶振和频率模块），它们对环境的影响非常敏感，经验估算和理论分析也无法真实地反映其环境适应性时，只能通过试验法来建立其脆值平台。
在工程中，通常先将某一环境()s F i 量级降低，然后逐步提高直至引起电性能稍微下降，此时的试验量级即为其()s Z i 。特别提出的是以“电性能稍微下降”，而不是以其电性能失灵、失效作为“脆值平台”指标。
以某产品振动环境试验为例，通过试验可确定其实际脆值平台()s Z i ，（图１.1）由曲线可见()s Z i 是振动频率f 和持续时间t 的函数。曲面的凹陷处为该设备的危险频率点。时间t 长，则
曲面()s Z i 下降，表征了随时间延长，结构疲劳将引起的电性能下降。
图1.1 产品振动环境适应性(脆值)曲线
振动量级()s F i 实际脆值平台()s Z i 允许脆值曲面
()[]
s Z i
时间t
频率
f
1．４电子设备抗恶劣环境设计概述
抗恶劣环境设计涉及的专业内容广泛。它包括了：机械学、电子学、材料学、传热学、电磁场理论、力学、电化学、人机工程学、声学、生物学、环境科学、可靠性、维修性等等众多的学科和技术范畴。如何将这些学科的理论应用于电子装备的工程设计，这是一个十分复杂的问题。其技术内容是互相渗透、贯通，而又互相制约。因此，如何通过理论研究和试验研究，探索出新的途径，解决电子装备抗恶劣环境工程设计中出现的难题，是目前一个迫切的任务。这也要求设计人员必需具备各学科的基本理论，在工程上综合运用，在总体上体现出高水平的设计。
电子设备抗恶劣环境设计的思路，无非是二个方面，其一是通过环境控制技术，将规定的环
境试验严酷量级()s
F
i 降低到电子设备能可靠、长久地工作的允许量级()s
Z
i
以下；其二是通过加
固技术使电子设备的()s
Z
i ≥()s
F
i
。从而使电子设备在完全没有防护措施的“刚接”条件下工作。
1）加固技术
抗恶劣环境设计的总体原则是：
首先应立足于加固设计，只有提高设备自身抗恶劣环境能力（即选用抗腐蚀材料，经应力筛选后的元器件、结构件和各级模块组合等），才能保证电子设备的高可靠性。
然而，加固设计不是在任何情况下都是经济可靠的。因此，对设备进行适当加固，同时采取隔离防护技术，是经济可行的方法。在设备研制和批量生产过程中应健全设备防护设计的组织机构和制度来保证，组织和监控设计和制造质量。
那种在电性能方面不作任何加固，完全依赖环境防护的思想是万万要不得、行不通的。２）环境控制技术
环境控制技术是建立在对电子设备工作环境平台()s
F
ij 和环境适应性平台()s
Z
ji
深入研究基
础上的。对于那些()s
Z
ji ≥()s
F
ij
的环境项目是没有必要进行环境控制的。当针对()s
Z
ji
〈()s
F
ij
的某些关键环境项进行控制时，其同一环境项目的环境严酷度差值()s
F
ij －()s
Z
ji
，就是环境控
制的“度”。干任何事情不知“度”是很困难的。因此,在电子设备抗恶劣环境设计时，都必须对它的任何结构、模块组合等都必须建立适合各自特点的防护体系和防护技术。例如，天线与天线座的连接部分通常是天线结构的高应力区，为此，应从选用抗腐材料、通过优化技术将高应力点的最大应力降低到引起应力腐蚀的限值以下、采取热处理等改善材料组织结构和应力状态的措施，同时，还应考虑连接件与天线材料的相互间电极电位匹配和表面防护层等问题。主要防护技术措施有：
a．材料防护
选用耐腐蚀金属材料，用高强度高性能的非金属材料替代金属材料，研制新型的耐腐蚀材料等。
b．结构防护
从结构设计领域采取防护措施，通常包括热设计、隔振缓冲设计和加固技术、电磁兼容设计、三防（防潮、防霉、防盐雾）设计以及密封设计等。
c．工艺防护
例如材料、零部件、制品的表面涂镀工艺处理、绝缘、灌封处理、防潮、防霉、防盐雾处理、去应力处理等产品的制造工艺是提高产品抗恶劣环境能力的重要手段。
３）电子设备模块化抗恶环境设计
＂模块化设计＂已成为电子装备总体设计的基本思路。模块化设计是提高装备可靠性和维修性的主要方法，也是抗恶劣环境设计的基础。因此，必须建立模块化结构体系和环境防护设计体系。首先，应从印制板组件、插件模块、盒式插件模块、插箱模块等一些典型通用模块的设计开始，到专用模块，如冷却模块、隔振模块等模块的设计，形成一个体系。解决好这些模块的密封、散热、屏蔽、抗振设计，提高模块的抗恶劣环境的能力，从而提高整机对恶劣环境的适应性。采用通过模块化抗恶劣环境设计的通用模块和专用模块构成系统的模块，可满足电子装备整机多功能、高可靠性、抗恶劣环境的要求。
在设备抗恶劣环境设计中，必须首先弄清环境条件的“度”，没有“度”的设计要求是无理要求，反之,不能满足“度”要求的设计不可能是合理设计；
电子设备中抗恶劣环境的模块化单元是整机抗恶劣环境能力的基本保证，抗恶环境设计必须从模块单元开始。
在电子设备设计的方案阶段必须建立抗恶劣环境设计体系，并建立优势防护体系；
电子设备抗恶劣环境设计是一个巨大的系统工程，它需要多学科协同努力。
§2. 电子设备振动理论基础
振动系统按其力学模型特点分为离散系统和连续系统。离散系统具有有限个自由度，连续系统具有无限个自由度。振动系统的自由度数定义为完全描述其运动状态所需的独立坐标的个数。单自由度线性振动系统是离散振动系统中最简单的一种。尽管将复杂系统简化为最简单的数学模型来分析具有较大的近似性，但是对单自由度系统深入研究不仅可以建立振动理论分析的基本概念，而且也为研究线性多自由度振动系统和连续系统打下了基础。在求解大多数线性多自由度系统振动特性时，我们往往可通过模态分析技术将它们简化为一组互不相关的二阶线性微分方程，并且其中每一个方程均类似于单自由度系统的方程。
系统对仅受初始激励的响应称为自由振动；系统受连续振动激励而对外部作用力的响应称为强迫振动，系统受到瞬态激励，其力、位置、速度或加速度响应发生突然变化的现象称为冲击。
2.1 单自由度系统振动
２．１．１离散振动系统的力学模型
任何一个离散振动系统均由三个基本部分组成：振动位移与弹性恢复力相联系的弹性元件(k)、振动速度与阻尼力相联系的阻尼元件(c)和振动加速度与惯性力相联系的质量(m)。安装在线性隔振器上的电子设备(图2．1所示)，如仅讨论设备垂向振动特性时，便可以将它简化为(图2．2所示)的力学模型。设备的总质量m和隔振器弹簧刚度k、阻尼c便分别构成图2．2所示的由一个质量m、一个线性阻尼元件c和一个线性弹簧k组成的单自由度系统。
图2．1安装在线性隔振器上的电子设备图2．2电子设备的力学模型如需进一步讨论设备中各个插箱(1，2,3,4)和机架(5)各自的振动特性，便成为图2.3所示的离散多自由度系统。由于该系统具有5个质量，并需要5个独立座标才能确定它们的振动状
态，故它们是五自由度线性系统。 ２．１．２ 单自由度系统的自由振动
单自由度系统在初始位移或初始速度激励下的振动称为自由振动．如将图2．2中的阻尼c 略去，便构成了无阻尼单自由度系统(如图2．4a 所示)。
图2．3 五自由度系统 图2．4无阻尼单自由度系统 1) 无阻尼单自由度系统的自由振动 a) 运动微分方程
线性弹簧k 加上质量m 自原始位置被重力压缩s λ后，处于静平衡位置，此时s k mg λ=。取该位置为座标原点o (图2．4a )，若使质量m 有一向下的位移z (图2.4b )，则由牛顿第二定律得
mg z k z m s ++-=)(λ
（2.1） 将静平衡位置时的s k λ=mg 关系式代入上式，得振动微分方程如下：
0=+kz z m
令2/n m k ω=，则上式可写为讨论单位质量运动状态的归一化方程：
02=+z z n ω
（2.2） 式中 n ω
系统固有振动角频率（s rad /）。
系统振动频率)(2/Hz f n n πω=，系统振动周期)(/2/1s f T n n ωπ==。 b) 运动微分方程式通解 设通解为
?ω+=)cos(t A z n (2．3 a )
式中 A 是响应振幅；?是相位角。A 和? 由初始位移和初始速度确定： 2020)/(n z
z A ω += 00/z z tg n ω?= (2．3 b )
2）有阻尼单自由度系统的自由振动
系统的阻尼一般可分为结构阻尼、粘性阻尼、干摩擦阻尼和电磁阻尼等几类。本节主要讨论存在粘性阻尼时的振动情况。
a) 粘性阻尼系统
粘性阻尼振动系统如图2.2所示,其振动微分方程为
0=++kz z c z m
(2.4) 式中,c 阻尼系数(m s N /?)。定义为系统（设备）有单位速度变化量时()/m s 所受到的阻力（N ）。
令bt bt bt e b z be z
e z 2,,=== 。代入式(2-4)中有特征方程 0/2=++
m k b m
c
b (2.5)
令,/),(22m k m
c
n ==
ωα阻尼系数则式2.4a 可改写为 0222=++n b b ωα (2.6)
其根为 222,1n b ωαα-±-= 则有 t b t b e c e c z 2211+= (2.7)
讨论：
① 小阻尼情况（n ωα<） 图 2.5 小阻尼系统振动特点
t n i t n i e
c e
c z ???
? ??---???
? ??-+-+=222221αωααωα （2.8） 确定和时由初始条件和00
00
21,0z
z
z z
t c c t t =====。整理后有 ()?ωα+=-t Be z d t cos （2.9a ）
式中 ()2020/d z
z B ω += ()00220/z z
z tg n ααω?+-= （2.9b ） 22αωω-=n d
小阻尼系统的振动（如图 2.5 所示）具有下列二个特点： (a)振动频率d ω减小，似周期d T 略有增大。
20201/1/2/2D T D T d d -=-==ωπωπ (2.10) (b)振幅按指数衰减，其表示式为
11t Be B α-= ()12t d T Be B +-=α
相邻振幅比δ为 d T e B B αδ==
2
1
（2.11a ） 对数减幅系数ρ为 d T αδρ==ln （2.11b ） 因此有 d
T ρ
α= （2.11c ）
且n ω为
)/(42
2s rad T d
n ρπω+=
(2.12)
当系统质量为m 时，则可由(2.11)和(2.12)两式求得系统的刚度k ，阻力系数c 和阻尼比D
2
2
2)
4(d
T m k ρπ+= （m N /） d T m c /2ρ= (m s N /?) 224//ρπρωα+==n D
② 大阻尼情况(n ωα>)
当n ωα>时，特征方程(2.6)有两个不相等的实根。此时的系统不再振动，其通解为 )(22?ωαα+-=-t sh Be z n t (2.13)
式中 2
2202
n z
z B ωα-+= 0220z z arcth n ωα?--= （度）
③ 临界阻尼情况(0ωα=)
当0ωα=时，特征方程有二个相等的实根,即α-=2,1b 。此时系统也不会振动。其通解为
)(21t c c e z t +=-α 由初始条件可确定()00201,z z c z c α+== 。故有
()[]t z z z e z t 0
00αα++=- (2.14) 本书中阻尼符号及定义归纳如下：
阻力系数c 牛顿·秒／米 (N ·s ／m) 阻尼系数m c 2/=α 弧度／秒 (rad ／s) 阻尼比0/ωα=D 无量纲
临界阻力系数 km c c 2= (N ·s ／m) ２．１．３ 单自由度系统的强迫振动
本节主要讨论单自由度系统受谐和周期激励和一般周期激励的强迫振动。单自由度系统直
接受谐和激励力作用其力学模型如图2.6所示。
图2.6 单自由度强迫振动 图2.7 γθ- 曲线
图2.6系统的运动微分方程为
t F kz z c z m ωcos 0=++
(2.15) 令s s A kA F ,0=称为当量静变形，则式(2.15)的归一化方程为
t A z z D z s n n n ωωωωcos 22
2=++ (2.16)
上式的通解为 )cos()1cos(21θω?ωω-++-=-t A t D e
A z n nDt
包含1z 的振动状态称为强迫振动的瞬态过程。在时间t 足够长后，1z 衰减为零，系统进入强迫振动的稳态过程．此时，剩下的2z 便是强迫振动的稳态解z ，故有
)cos(2θω-==t A z z (2.17)
式中：复振幅 Dr
j r A A s
212+-=，其模 A
2
2224)1(r D r A A s
+-=
(2.18a)
复相位角2
12r Dr
j arctg
-=θ，其模θ由下式给出： 2
12r Dr
arctg
-=θ (2.18b) 式中 阻尼比D=km c 2/ 频率比 r=n f f / 它们具有相同的表达形式。r -θ曲线如图2.7 所示。
由图2.7可见，不论D 为何值，在n ωω=(即1r =)时，均有相位角2
πθ=
存在。这便是利用相位计
测量系统固有频率n ω的理论依据。显然在测得了n ω、ω和θ后，也可以计算系统的阻尼比D ： θtg r
r D 212-= （2.19）
因此，相位法也是系统参数识别的基本方法之一。 ２．１．４设备受基础位移激励的振动隔离
被动隔振
当电子设备在运载工具上工作时，可将运载工具自身的振动视为对设备的基础激励（图2.8a ）。质量m 上受力状况见(图2.8b)所示。图中
00002j t
j t j t o z A e z j A e z A e ωωωωω?=?
=??=-?
1) 运动微分方程及其响应运动微分方程:
0)()(00=-+-+z z k z z c z m
(2.20a) (a) 响应的解为:
??
????+-+=t
j n n n n e A D j D j z ωωωωωωωω02
2222Re (2.20b) 2)复频特性是()ωH 、动力放大因子λ和传递函数()ωG a) 在复数座标系内，当量静变形s A 与激励振幅0A
之比称为复频特性()ωH ， (b) ()Dr
j r A A H s 21120+-==ω (2.21) 图2.8 基础激励力学模型
b) 动力放大因子λ是()ωH 的模 ()2
22411
r D r H +-=
=ωλ (2.22)
由式2.22可获得图2.9曲线。 由图2.９可见，在1,5.0接近时λ≤r ，且
与阻尼比D 关系不大。/0.5,n r f f =≤ 图2.9 动力放大因子λγ-
2n f f ≥即。当固有频率n f 大于扫频激励上限频率f 2倍(2n f f ≥)时,，系统接近为
刚体，这就是著名的二倍频规则。在传力杆件和结构设计中应尽量满足二倍频规则。
c) 传递函数()s G
传递函数()s G 定义为响应()t x 和激励()t F 的单边拉普拉斯变换之比： ()()()
k
cs ms s F s X s G ++=
=
21
（2.23a ）
若令ωj s =
并将式（ 2.23a ）两边乘以k 有
()H λω=
γ
()()ωωωωωωH D j k cs ms k
G k n n
=+???
? ??-=
++=2112
2 （2.23b ）
简化后有 ()()ωH k
s G 1
=
（2.23c ） 由式(2.23c)可知,当系统的,,k m c 确定后，其复频特性()H ω和传递函数均视为已知。 3) 隔振传递率曲线,振动传递率v η
2
2222
204)1(41r D r r D A A
v +-+=
=η (2.24a) 由式(2.24)可画出r νη-曲线图(图2.10)。
图2.10 传递率曲线 如图2.11 理想传递率曲线
讨论：
① 不论D 为何值，r νη-曲线具有1νη≡的二个频率点(0=r 和2=r )。 ② 在20<
νη
/n γωω=
③ 在1.18.0< ④ 在2>r 后，阻尼比D 增大，对隔振效果有害。这是因为通过阻尼器传递的阻力增大所造成。因此在隔振区当D=0 时，有最小传递率min η。 4） 理想的隔振传递率 通过上述讨论，不难规定隔振系统理想隔振传递率νη的阻尼特性和弹性特性。 ① 隔振器刚度应尽可能低，从而可以在较低的频率点进入隔振区。 ② 隔振器应具有变阻尼特性，在20< 理想传递率曲线如图2.11所示,在这种情况下，通带中没有共振放大现象出现，其传递率η≤1。具有这种特性的传递率曲线称为“无谐振峰传递率曲线”，具有这种传递率特性的隔振器称为“无谐振峰隔振器”。国家军用标准GJB510-88《无谐振峰隔振器总规范》规定了该类隔振器的参数、特性和试验方法。 ２．１．５ 主动隔振 用隔振元件将振源（设备）与基础隔离,以减少或避免振源振动对基础或其附近设备的有害影响,称之为主动隔振. 5.主动隔振传递率为: 0tr F F νη==（2.24b ） 上式与式2.24a 完全相同,但物理意义是有区别的。式（2.24a ）表示的是振幅比)/(0A A ，而 式2.24b 表示的是力幅比)/(0F F tr ,但它们具有相同的表达式。 [例] 某机载电子设备，质量为4kg ，质心在底部平面上的投影与底部几何形心重合。该设 备的允许垂向响应加速度为[]z =2g ，设备垂向自由位移量[]z =5mm 。现需对该设备进行正弦扫频试验，在5~35Hz 频带内有等位移激励mm z 10=，在35~200Hz 频带内有等加速度激励g z 50=。试为该设备设计一满足要求的隔振系统。 解 由于隔振器的种类繁多，为了有目的地选取隔振器，首先必须确定隔振系统对隔振器的加载质量1m (现有标准中称为公称载荷)、动刚度d K 、固有频率n f 和阻尼比 )(/D c c c 的要求(即满足隔振系统设计要求的参数取值范围)，然后在众多的隔振器品种中 选取合适的规格。通常，其设计步骤如下： 1.取双对数座标。以加速度为纵座标，激励频率p f 为横座标，将激励条件和允许的响应值画于图 2.12中。图中EFG 表示激励条件；DH 设备与支架之间Z 向允许变形差 []z =5mm 表示，oc []g z 2= 表示许用设备响应值。 由图2.12可知，在A 点(A f )有()2 2A z z f π????=???? 。 在激励频率，A p f f <时，尽管 设备的加速度响应为[]g z 2= ，但其位移响应受[]z =5mm 的限制。反之当A p f f <时，设备的响应受[]g z 2= 的限制。因此，在引入隔振器并将其与设备组成隔振系统后，应确保设备在5~2000Hz 间的任何激励频率点的响应,也就是环境适应性平台()s Z 均位于DAC 折线的右下方。 2.确定每个隔振器的加载质量1m 当设备质量为m ，并选用n 个隔振器时，只要质心与安装基面几何形心重合，即可认为每个隔振器的加载质量为:n m m = 1 (kg) 一般均采用四只隔振器安装于底部四角。故本例题有 kg m m 14 4 41=== 即隔振器的公称载荷N P z 8.9= 。 3．确定固有频率n f 和阻尼比D 的取值范围 图2.12中BFG 折线的激励条件已超过设备许用值，故B 点为传递率1=η、n B f f 2=的临界点。B p f f >时应进入隔振区，由此条件可确定隔振系统最大固有频率值 B n f f 2 2 m ax = 图2.12 隔振参数选择图 因为 []Hz z z f B 28.221 9800 221210 =?== π π 所以 Hz f f B n 76.1528.222 222m ax =?== 此时，隔振系统容许的传递率[]η为 [][]() () 276.15219800 22z z 2 2 max 0=???= ≤ ππηn f 满足[]η≤2时，其阻尼比D ≥0．25。由于大阻尼会影响隔振效果，故可在max n n f f ≤取 值，此时[]η=5，D ≥0.1，可在隔振区获得较好的隔振效果。因此可确定单只隔振器参数的选值范围为 1m ≥lkg (即z P ≥9．8N) n f ≤10Hz D ≥0．1 ２．１．６ 系统对非谐和周期激励力的响应 工作在运载工具上的电子设备，除受谐和激励力作用外，还常受到非谐和周期力的作用。例如，在火车匀速行驶的时候，在铁轨的接缝处会产生脉冲激励力。由于轨长是标准的，故可认为它是一种周期脉冲激励。此外，当坦克、歼击机、舰艇等运载工具的火炮系统连续发射时，也会产生非谐和周期脉冲激励力（图2.13）。 图2.13 非谐和周期激励 图2.14 设备碰撞试验力学模型 国家标准GB2423.6《电工电子产品基本环境试验规程试验b E ：碰撞试验》和GB2424.4《电工电子产品基本环境试验规程：碰撞试验导则》中规定的碰撞试验，就是模拟此类重复脉冲激励力而制定的。 当激励()t F 是一个广义周期激励时，系统力学模型如图(2.14所示)。 由于线性系统在合力作用下的响应与各分力对系统作用的响应和等价。这便是著名的线性系统叠加原理。当系统受非谐和周期激励时，先采用富氏级数将激励分解为各谐波分量激励之和,在求出系统受各谐波分量激励的响应后，再应用叠加原理求其总响应。 2.2 多自由度系统的振动 上一节介绍了将电子设备简化为单自由度系统分析时的振动特点及其隔振技术。为了进一步提高分析精度，有时需要把电子设备离散为多自由度系统进行分析。计算机技术的发展为提高离散多自由度系统的分析精度和分析速度提供了可能。 本章主要讨论多自由度系统的振动分析及其应用问题。 由于二个自由度系统是多自由度系统中最简单的形式，因此，本章中许多基本概念将先在两自由度系统的讨论中建立，进而推广到其它多自由度系统中去。 固有频率和主振型 线性多自由度系统的固有频率是由组成该系统的质量m 和刚度k 所确定的。当系统中所有的质量m 都以从小到大排列的固有频率中的某一个固有频率nk ω同步振动时，则称这种同步振动方式为主振型（或主振动）。 ２．２．１ 运动微分方程 具有两个离散质量—弹簧的系统受外界激励力作用的力学模型如图2.15所示。根据受力图（略），对每一质量应用牛顿第二定律，得下列二个方程： ??? ??=--++=+=--++++) 25.2(0)25.2()()()(121222222210101222212112111b x k x c x k x c x m a t f x k x c x k x c x k k x c c x m 若1m 上有外激励力),(1t f '则式中010111)()(x k x c t f t f ++'= 尽管建立上述微分方程比较方便，但确立各力的正负号往往易出差错，从而影响计算结果的准确性。现介绍一种建立“一般运动微分方程”的规则，可直接由力学模型图写出其运动微分方程组，而不必再将其各个质量分解成隔离体。该规则规定：以指定质量的座标为变量的所有力均为正号。也即与讨论的某质量i m 的坐标i x 相连的一切刚度i k 和阻力系数i c 均为正值；反之为负值。对于图2.15二自由度系数质量1m 的坐标为1x ，则运动微分方程为 11121121101022222222222121()()00 m x c c x k k x c x k x c x k x m x c x k x c x k x ++++----=?? ++--=? 可见图2.16所示的四自由度系统，我们可以用“一般运动微分方程规划”直接写出其运动微分 方程： ?????? ?=--++=--++=---+++=---+++0)(0)(0 )(0)(36244644446133633 3441502254222332501153111x k x k x k k x m x k x k x k k x m x k x k x k x k k k x m x k x k x k x k k k x m （2.26） 图2.15 两自由度系统 图2.16 四自由度系统 对于n 阶离散质量系统要写n 个微分方程，所需篇幅很大。故在多自由度系统讨论时，常采用线性系统的矩阵表达式： {})(}]{[}]{[}]{[t F x K x C x M =++? ?? （2.27） 式中][][][K C M 、、分别为质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，它们都是方阵。当离散质量数为n 时，它们都是n n ?阶方阵。}{? ?x 、}{? x 、}{x 、{})(t F 分别为加速度、速度、位移和外激励力矩阵，它们是n 阶列阵。矩阵各元素由运动微分方程中获得。当然，在读者熟练地掌握了“一般 运动方程规则”和“矩阵方法”之后，也可以直接写出来。 ２．２．２ 固有频率 通过对多自由度线性无阻尼系统的自由振动状况的观察，确实存在着组成系统的所有质量都按某些频率同步振动的现象，这些同步振动频率由组成系统的刚度和质量确定，就象单自由度系统的固有频率m k n /=ω一样。我们称这些同步振动频率为多自由度系统的固有频率。n 个离散质量有n 个固有频率nn nn ωω 可由无阻尼多自由度系统的自由振动来求得。当][C 和{})(t F 均为零时，式（2.27）便成为无阻尼自由振动方程： 0}]{[}]{[=+? ?x K x M （2-28） 将式（2-28）展开可以得到一个021)2(22)1(212=+++++---n n n n n n n n n αωαωαωαω （2-29） 求解上述方程后，可以得到n 自由度系统的n 个2n ω的正实根（这里不讨论重根和零根问题），并称这n 个根为方程式（2-28）的n 个特性值。固有频率值n ω取2n ω的正根，并按频率值大小，其n 个固有频率是下式的n 个正实根。 自最低频到高频顺序排序： nn n n n ωωωωω<<< 321 （2-30） 双下标中的1，2，3，…，n 表示固有频率n ω的阶数。一阶固有频率一般称为基频，其余依顺序称为二阶固有频率，…，n 阶固有频率。 ２．２．３ 主振型 当系统以r 阶（如2阶）固有频率)(2n ω作同步谐振动时，则称其为r 阶主振动。现仍以无阻尼二自由度系统的自由振动为例进行讨论。 当系统以1n ω或2n ω（现在以nr ω为代表）作主振动时，有 0)(2)(122222221212 12122 1111=? ???????????----r r nr nr nr nr A A m k m k m k m k ωωωω （2-31） 式中，)(1r A 和)(2r A 分别表示以r 阶固有频率nr ω作谐振动时，1m 和2m 的振幅值。 将上式展开，有 0)()(0 )()()(22 2222)(122121)(22 1212)(121111=-+-=-+-r nr r nr r nr r nr A m k A m k A m k A m k ωωωω 令振幅比为r β，则 2 22212 21212121221111)(1)(2nr nr nr nr r r r m k m k m k m k A A ωωωωβ--=--== （2-32） 设图2.15中，12125,,4,m m m m k k k k ====为例，将计算得到的固有频率及数据代入式（2-32）有 ??? ? ???=-=-+===-=-+= =)2(1 ) 2(2222222221212)1(1) 1(2212222211211,2,1A A m k k k m k k r A A m k k k m k k r n n n n ωωβωωβ当当 （2-33） 将数据代入上式，有 23607.051 11=???? ??-?-= m k m k k β （a ） 23607.05112-=???? ? ?+?-= m k m k k β （b ） 上式中，01>β，表示两质量以1n ω同步振动时相位相同；02<β，表示2n ω同步振动时，两者相位相反。 以0-0线表示该系统处于静平衡位置时的中线，则该系统中各点在以1n ω和2n ω作主持动时，振动状态可由图2.17给出。 若1)1(1=A ，则(1) 2A =，5,1)2(2)2(1-==A A 。 对主振型，有 { }{ }(1)(1)(1)211 (2) (2)(2)2 11112.23607112.23607A A A A A A ???????==??????? ???????==????-????? （c ） 图2.17 振幅比r β由系统固有特征参数][K 和][M 确定，只要系统以nr ω作同步振动，则不论各质点的振幅多大，其比值总是一个恒值。 将二自由度推广到n 个自由度系统，则有n 个固有频率，并有以此n 个主振型： ２．２．４ 主振型的正交性 已知对应于两个固有频率nr ω和ns ω的两个主振型{})(r A 和{})(s A ，)(s r ≠。由式（2-31），可以认为有下列关系： {}{})(2)(][][r nr r A M A K ω= （2-34） (1)2A (2)2A (2) 1A (1)1A {}{})(2 )(][][s nr s A M A K ω= （2-35） 以{}T s A )(前乘式（2-34）两端，以前乘式（2-35）两端，有 {}{}{}{})(2 ) () () (][][r nr T s r T s A M A A K A ω = （2-36） {}{}{}{})(2)() ()(][][s nr T r s T r A M A A K A ω = （2-37） 将式（2-37）两边转置 {}{}{}{}) () (2) () (][][r T s ns r T s A M A A K A ω= （2-38） 将式（2-36）一式（2-38），有 (){}{}0][)()(2 2 =-r T s ns nr A M A ωω （2-39） 由于ns nr ωω≠，故有 {}{})(0][) () (s r A M A r T s ≠= （2-40） 同样可得： {}{})(0][) ()(s r A K A r T s ≠= （2-41） 我们称式（2-40）为主振型对于质量矩阵[M ]的正交性，式（2-41）为主振型对于刚度矩阵 [K ]的正交性。而正交性的物理意义是：对于每个主振型而言，其内部能量总和是常数。各主振型之间的能量不能互相传递，彼此是独立的。 主振型对于刚度矩阵的正交性，说明各阶主振型之间的势能不能互相交换。主振型对于质量矩阵的正交性表示各阶主振型之间的动能不能互相交换。而在同一阶主振型内，势能和动能可以互相转换。 主振型的正交性问题主要是为了讨论模态方程和正则矩阵时使用的。事实上，当系统以某一阶固有频率nr ω同步振动时（即主振动），根本就不会有任何一个质量以另一阶固有频率)(s r ns ≠ω振动，反之亦然。 ２．２．５ 二自由度系统受谐波激励的响应 在大多数情况下，电子设备所受到的激励往往是来自载体的基础位移激励。本节着重讨论在基础位移激励下的系统响应及其振动控制。 1）复振幅和复相位 当图2-15所示阻尼二自由度系统受谐和基础位移激励时，其运动微分方程为 ???? ? ????=--+++=--++++?????? ?? 0)()(12122222220 10122221211211x k x c x k x c x m x k x c x k x c x k k x c c x m （2-42） 式中0x 设为 t i e X x ω00= 前言 任何产品都处于一定的环境之中，在一定的环境条件下使用、运输和贮存。因此都逃脱不了这些环境的影响。特别恶劣的条件下工作的产品更是如此。产品环境适应性水平高低的源头是环境适应性设计，因此要研制出一个环境适应性好的产品，首先抓的是环境适应性设计，设计奠定了产品的固有环境适应性。 （一）电子产品振动冲击设计现有的标准 两大标准体系： 1、民（商用）标准体系-（国际电工委员会）标准体系 当今国内外在环境适应性规范和标准上有许多标准和方法,但归纳起来为二大体系： 一类是以IEC（国际电工委员会）为主体的国际通用的民用 (商用) 产品的环境适应性规范和标准体系,它是国际贸易中民用 (商用) 产品的环境适应性水平要求的共同语言、统一准则，它是以欧洲资本主义国家为主导制订的，可以说它是欧洲资本主义国家环境适应性现状和水平的反映。 我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将TC50（环境试验）、TC75（环境条件）制订（转化）成环境适应性试验国标（GB/T2423系列标准）与环境适应性条件国标（GB/T4798系列标准）。国标与IEC标准的特点是：环境适应性条件系列化、模拟试验方法（程序）经典、试验再现性高、不确定度好。 2、军标体系 另一类是军用产品的环境适应性规范和标准体系，最有代表性为美国的MIL 标准和英国国防部07-55标准。我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将相同专业的美国MIL标准转换为我国军标，美国军标的特点是工程应用性好，特别是标准中的环境条件要求来自同类产品的平台环境条件。 （二）环境适应性的设计内容 电子设备在运输、储存和使用过程中要经受到多种多样的、错综复杂的环境条件。按对影响产品的环境因素来分，有下面几种环境因素： ①气候条件；②机械条件； ③生物条件；④辐射条件； ⑤化学活性物质；⑥机械活性物质。 1、按对环境适应性设计专业可分为： ①耐高低温设计； ②防潮设计； ③抗振与缓冲设计 ④防生物侵害设计； ⑤防腐蚀设计； ⑥防尘、 ⑦防雨(水)设计； ⑧防太阳辐射设计。 2、环境适应性设计步骤 （1）确定产品寿命期的环境剖面 （2）明确产品的平台环境条件 电子设备组件振动特性与模态分析的研究 摘要：本文对电子设备组件在振动实验中存在的可靠性问题进行了研究，搭建了实验模态分析系统，研究了振动信号处理和模态参数提取方法，进行了实验模态分析。验证了有限元建模方法的正确性，分析了目标电子设备的动态特性。在此基础上，对电子设备组件进行了简单的硬振设计，提高了它的振动可靠性，为电子设备结构设计人员提供了参考依据。 关键词：电子设备，振动特性，模态分析，抗振设计 电子设备在工作、运输与储存过程中，受到各种机械力一振动、 冲击及摩擦力的作用，其中振动与冲击对设备的危害最大。若设备长期受振动或冲击作用，会产生疲劳损坏，元器件引线或焊点断裂，引起电回路失谐等［1,2］。由于机电系统小型化和轻量化，振动和冲击对机电系统的影响已变得非常突出，因此有必要探索在振动环境中去掉外部减振器的实现方法。本文以电子设备为主要对象，进行模态分析，动力学分析和进行振动实验，并进行相应的减振措施，提高其抗振动和冲击的能力，实现去减振器和结构小型化，达到电子设备硬装的目的。 1模态分析理论基础 模态分析是以振动理论为基础、以模态参数为目标的分析方法，是研究系统的物理参数模型、模态参数模型和非参数模型的关系，并 确定这些模型的理论及其应用的一门学科［3］。模态分析是在振动理论、信号分析、数据处理、自动控制、测试技术与计算机等学科基础上发展起来的新兴学科，20世纪70年代到80年代中期，是模态分析理论及技术实现的成熟阶段，并逐步在各工程领域内应用［4］。由 于计算机技术、高速数据采集系统以及振动传感器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。模态分析提供了研究各种实际结构振动的有效途径 ［5,6］，用模态分析理论通过对试验传递函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，建立起结构物的模态模型。 2电子设备组件模态测试 电子设备整机由多个组件组成，分别对各组件进行测试，这里仅介绍一个组件的测试过程，其他的操作类似，电子设备的组件是集中在铝底板上的组装件。要得到系统的模态参数，必须对被测对象进行实验测试，得到其响应信号，便可以对其进行参数识别，得到所需要的机械特征值。在测试过程中，除了要了解整个测试流程，包括测试平台的搭建，被测对象的装夹，所使用软件的设置等，还要了解如何验证平台以及器件的有效性［7］。 2.1实验测试设备介绍 主要实验仪器有：（1）江苏联能电动力式激振台JZK-40 ；（2） 关于电子设备的防雷设计 【摘要】电子设备由于是由若干个电子元件构成的，所以电子设备在雷击电流下极导造成损坏，使设备的使用性能受到破坏，所以为了有效的确保电子设备运行的安全性，则需要电子设备使用企业做好防雷结构设计，确保电子设备能够稳定、安全的运行。 【关键词】电子设备;防雷设计;雷击;电子均衡器 在夏季来临时，经常会有雷电现象发生，一旦雷电产生，则会使地面上部分设备带来较大的影响，特别是一些贵重的电子设备更易受到雷电的袭击，使电子设备所属企业带来严重的损失。所以需要企业加大对电子设备的防雷设计，有效的掌握雷电发生的规律，从而使企业的经济损失得以有效的降低。 1.电子设备受到雷击损坏路径 雷电在发生时，由于其形成强大的电流和电压，当其作用在电子设备上或是电子设备周围的地面及接地体时则会产生过电压，从而使电子设备受到不同程度的损坏。由于雷电过电压给电子设备带来的损坏形式主要表现在三个方面。其一是由于直接雷击所给电子设备和元器件所带来的损害，这种损害具有极强的破坏性;其二是由于感应雷作用在电子设备和元件所给间接破坏，其相对于直接雷击的破坏来讲程度要稍轻些;当直击雷直接作用于电子设备周围的地面及其它设备的接地体时，则会导致高电位的发生，使电子设备受到较大程度的破坏。 在长期的实践工作中发现，电子设备受到雷击而发生损害，其多数情况下都是由于间接雷击所导致的，当电子设备的导致状态为开口环形感应电压时，则在雷击发生时，则会导致开口处的两点被击穿而产生电火花。但对于导体为闭合回咱时，则会由于感应电压的存在而全电路中存在接触异常的地方产生发热的情况，严重时则会导致电子设备受到烧毁。电子设备由于是由多个电子元器件组成，而且这些电子元器件多集中于入口端，所以在间接雷击下，极易导致元器件受损由于电子设备内部的元器件只有极小的电流能够通过，所以在间接雷作用下，往往不可能一次性的对设备造成损坏，特别是对于绝缘能力较强的电子设备，更不易受到损坏，但在多次雷击发生时，会导致电子设备元器件在重复多次雷击下使其损坏情况加剧，从而导致设备受到破坏。 2.电子设备受到雷击破坏的具体形式 雷击并不是单一的，其方式呈现多样化的形式，所以在雷击作用下会对电子设备带来不同程度的损害，因此需要对雷击破坏的具体形式进行分析，从而提出具有针对性的防雷设计方案，确保电子设备能够安全、有效的运行。 2.1 感应雷：感应雷所对电子设备带来的破坏程度并不是很重，但由于其发生的频率较高，所以不可避免的会给电子设备带来损坏。其破坏主要集中于电子 机械振动及其在机械工程中的应用 杨杰 （江苏师范大学海洋港口学院江苏连云港 222000） 摘要：本文主要讲的是机械振动在机械工程中的应用.首先讲述机械振动的发展史；然后对机械振动的种类进行了详细的叙述；接着写了机械振动的危害和应用；最后对机械振动在机械工程中的应用进行了阐述，如振动筛，冷却及烘干振动机和振动清理及时效处理，并对它的发展加入个人看法。 关键词：机械振动，机械振动的应用，机械工程 Mechanical vibration and Application in Mechanical Engineering Yang Jie (Jiangsu Normal University ,Jiangsu, Lianyungang 222000) Abstract:This article is primarily concerned with mechanical vibration applications in mechanical engineering starts by describing the history of mechanical vibration; then on the type of mechanical vibration were described in detail; then write a hazard and the application of mechanical vibrations; Finally, the mechanical vibration in machinery Engineering are described, such as vibrating screen, cooling and drying machine vibration and vibration cleaning and aging treatment, and added personal views of its development. Keywords: Mechanical vibration, application of mechanical vibrations, mechanical engineering 1.引言 随着机械工业和科学技术的发展，产品愈加复杂化，精度要求更高，性能要求更加稳定与高效，因此，振动问题已经成为必须解决的重要课题。振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一中现象，也是整个力学中 防雷设计方案 The latest revision on November 22, 2020 目录 一、雷电防护理论概述 二、防雷工程项目施工现场情况 三、施工方案 四、工程进度表 五、产品售后服务 一、雷电防护理论概述 雷电是自然界一种常见放电现象，自然界每年都有几百万次闪电，每年雷击造成的人员伤亡和财产损失，仅次于水灾而大于其它任何灾害。 雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业，尤其大规模集成电路为核心组件的测量、监控、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用的电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压很可能造成电子设备产生误操作，从而造成更大的经济损失和社会影响，尤其地处山野外的高速公路，水电厂、污水处世理厂极易遭受雷击过电压的侵害。它们的共同特点，电力线路往往要翻山越岭，传输和控制线路往往经常穿越复杂的地质层面，这些都是易遭直接雷击或感应过电压的薄弱点。 防雷是一个很复杂的问题，不可能依靠一两种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电电压的影响，必须针对雷害 入侵途径，对各类可能性能产生雷击的因素进行排除，采用综合防治——均压、习屏蔽、分流、接地、保护（包括安装先进的防雷产品、过不去电压保护器、电涌保护器），才能将雷害减少到最低限度。 １、雷电的危害 自然界的雷击分为直接雷、雷电感应高电压及雷击电磁脉冲辐射两大类。 a)直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象，它以强大的冲击电流、 炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁脉冲辐射损坏放电通道上的建筑物、输入电线、室外设备等，造成极大的经济损失。 b)雷电感应高电压和雷击电磁脉冲，是由于雷雨云和雷雨云之间及大地 之间放电时，在放电周围产生的电磁感应，雷击电磁脉冲辐射以及雷雨云电场的表面电感应，使建筑物上的金属部件，如屋顶管道，铁塔，水箱，电源线，信号传输线，天馈线等感应出雷电高电压，沿这些金属部件线路通过室内的管道，电缆等进入各种电子电气设备，从而放电并损坏设备。 c)因为直击和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲的侵害渠道不同，其次是 由于被保护系统的屏蔽差，没有采取等电位连接措施，综合布线不合，接地不规范，没有安装电涌保护器或安装电涌保护器不符合规范的要求等，使雷电感应高电压和雷击电磁脉冲入侵概率高，损坏电子电气设备，全国年薪因雷电造成的损失高达数亿元，因此，我们必须有意识到提高对雷灾的防御能力，并提供完善的一体化解决方案。２、雷电灾害防治的基本方法 电子厂房防微振设计的发展与问题研究 摘要：随着电子信息产业的发展，工业电子厂房增多，产品向精密化发展。对电子厂房的设计提出了更高的要求，本文阐述了微电子厂房防微振设计的发展，提出了防微振设计的方法，为以后类似研究问题提供参考。 关键词：微电子厂房微振 1、当今电子厂房防微振设计的发展状况 对于精密仪器的防微振控制，国内外进行了诸多研究。目前微振控制的研究主要集中在主动控制、被动控制、混合控制以及隔振平台等。我国对防微振的研究及工程实践始于20世纪60年代初，起步较晚、发展较慢。国外建筑结构隔振和测试分析发展较早，技术和方法都相对较成熟，但在防微振设计上还没有一套完善的系统理论，在结构的微振测量上缺乏智能化的分析系统。其原因很多，首先在于环境振动的随机性。受随设备类型、场地条件影响。其次在于结构在环境振源激励下响应复杂，要控制结构微振，必须研究结构防微振性能，提出合理的防微振方案。 2、微电子厂房防微振设计 本研究依托是陕西西安中越微电子有限公司厂房，本厂房是一所以集成电路、设计、制造和技术服务等等的综合性厂房。该厂房为钢筋混凝土框架结构，如图所示厂房结构模型。 从工程研究中得出防微振设计从以下几个方面来考虑。 （1）从消除振源考虑。消除或减弱振源，这是最彻底和最有效的方法。因为受控对象的响应是由振源激励引起的，振源消除或减弱，响应自然也消除或减弱。 （a）在厂址选择时尽量避开周围设有较大振源、噪声和光源，也要适当远离铁路和公路干线，避免较大的地脉动干扰，并尽可能利用有利地形，减少振动影响。 （b）车间的合理布置，对于减小车间内振源对精密设备的干扰，也是一种有效而经济的办法。厂区内的大型振动设备应尽量布置在厂区一端或边缘地带，并与精密和仪器区域保持必要距离。 （c）将动力设备和精密仪器分别置于楼层中不同的结构单元内，如设置在缝(伸缩缝、沉降缝、抗震缝)的两侧，这样振源的传递路线要比直接传递长得多，对振动有一定隔离效果。 目录 1 随机振动介绍 (1) 1.1 随机振动发展历程 (1) 1.2 随机振动基本理论及一些计算方法 (1) 1.2.1 线性随机振动 (1) 1.2.2 非线性随机振动 (2) 1.3 随机振动理论在工程中的应用 (3) 1.4 随机振动理论展望 (4) 2 应用分析实例 (5) 2.1 桥梁抗震分析 (5) 2.1.1 桥梁结构介绍 (5) 2.1.2 桥梁模态及地震反应谱分析 (6) 2.1.3 桥梁地震作用时程分析 (12) 2.2 海洋平台在波浪载荷作用下随机振动分析 (13) 2.2.1 海洋平台结构介绍 (13) 2.2.1 海洋平台结构模态分析 (14) 2.2.3 海浪作用下结构随机振动分析 (18) 【概述】本文简述了有关随机振动的发展历程、基本理论和相关计算方法，并介绍了该领域的研究动态和热点。同时，本文亦阐述了随机振动理论在工程中的实际应用，并介绍了某桥梁在小地震作用下及海洋平台在波浪作用下的分析计算实例。 1 随机振动介绍 1.1 随机振动发展历程 振动现象可分为两大类：一类称为确定性振动，另一类称为随机振动。 所谓确定性振动就是指那些运动时间历程可以用确定性函数来描述的振动，如单自由度无阻尼线性系统的自由振动。随机振动则与之大大不同了，它是无规则，杂乱无章的振动。 随机振动作为力学的一个分支，主要研究动力学系统在随机性激励（包括外激和参激）下的响应特性。从1905年爱因斯坦研究布朗运动，人们开始了对随机振动的研究。现在所说的随机振动始于20世纪50年代中期，当时由于火箭和喷气技术的发展，在航空航天工程中提出了3个问题：大气湍流引起的飞机抖振（气流分离或湍流激起结构或部分结构的不规则振动）；喷气噪声引起的飞行器表面结构的声疲劳；火箭运载工具中的有效负载的可靠性。以上问题的共同特点是激励的随机性。为了解决这些问题，把统计力学、通讯噪声及湍流理论中当时已有的方法移植到机械振动中来，随机振动也由此形成了一门学科。 1.2 随机振动基本理论及一些计算方法 表述一个随机振动比表述一个正弦振动要复杂。表述一个正弦振动用频率和振幅或加速度就可以了。而随机振动没有固定的周期，它包含的的频率成分是连续的而不像周期振动那样离散的，所以振幅或加速度要用随频率的变化曲线来表示，这个曲线叫频谱曲线。 随机振动有线性与非线性之分。 1.2.1 线性随机振动 对于线性系统随机振动的研究，理论上已经比较成熟。随机响应的精确高效求解方法是目前研究的热点问题之一，常规的求解方法有传统CQC（complete quadratic combination）方法和传统SRSS（square root of the sum of squares）方法。前一种方法是精确的，但是效率很低，甚至导致不可行；后一种方法效率有所提高，但是精度却有很大牺牲。正是由于这些不足，近年来大连理工大学林家浩教授提出并发展了的虚拟激励法（快速CQC算法），不仅提高了计算效率，而且精度也可以得到保证。 现简要介绍一下虚拟激励法和精细积分法。 （一）虚拟激励法 虚拟激励法的思想是，将一个包含随机载荷功率谱信息的虚拟载荷加到原系统上 航空电子设备振动试验与分析 【摘要】本文就航空电子设备振动试验，包括试验夹具设计、设备安装、控制点选择及几个关键结构问题的试验分析与结论等方面作一些阐述。 【关键词】振动试验；试验分析 0概述 飞机上航空电子设备所处的机械环境比较恶劣，据国外统计，航空电子设备故障29％～41％由机械负荷的作用引起，元件的失效频度比在实验室条件下(无振动、冲击时的失效频度)大120～160倍，振动引起的元件或材料的疲劳损坏，造成电子产品的失效。航空电子设备防振设计的主要方法有减弱和消除振源、小型化及刚性化、去谐、去耦、增加阻尼，主要手段可以进行有限元建模来分析设备的模态振型，掌握电路板组件和机箱的模态频率和振型，并进行动力响应分析（PSD），在规定的外力载荷或试验的环境载荷条件下分析机箱和电路板组件的各关心部位的响应情况，为合理的元器件布局设计、电路板组件结构设计和机箱结构设计提供依据。振动试验是结构设计分析及验证的重要环节，振动试验的方法关系到试验的正确性与准确性，必须加以重视，研究振动试验方法是进行振动试验的最重要的组成部分。 １振动试验的几个关键问题 １.１夹具 夹具是振动试验的最重要的准备工作，夹具的好坏关系到试验的成功与否，夹具设计与验收遵照以下原则进行。 １.１.１夹具结构要求 材料采用铝合金，对于三维尺寸小于200mm的小型夹具，应为整体机加工结构形式；对于坯料供应困难的较大夹具，优先考虑铸造或焊接，允许螺装和局部焊接，螺装时螺栓间距小于8cm；经常拆卸的夹具，要嵌钢螺套或插销螺套；螺纹连接部位，用高强度厌氧胶粘接；夹具要留有传感器安装位置。 １.１.２夹具性能要求 对电子产品而言，通常夹具和产品的总重小于30kg，要求： a）一阶共振频率 垂直向>700Hz，水平向>450Hz； PCB防雷设计 目录 前言 (2) 摘要： (2) 关键词： (2) 缩略词解释 (2) 一.目的 (2) 二.适用范围 (2) 三.引用/参考标准或资料 (2) 四.名词解释 (2) 五.指导书内容及其它 .................................................................... 错误！未定义书签。 六.附录............................................................................................. 错误！未定义书签。 前言 本规范/指导书由公司研发部发布实施，在研发部内执行, 适用于指导本公司的产品设计开发及相关活动。 摘要： 本指导书介绍了我司产品防雷电路在PCB设计时的注意事项及规则。 关键词： 防雷电路PCB设计 缩略词解释 一. 目的 为了规范公司产品防雷电路的PCB设计，研发电子工艺部和防雷产品开发部共同组织编写了防雷布线设计操作指导书。 二. 适用范围 本指导书主要针对公司产品防雷电路的PCB设计，适用于产品设计中的所有成员，特别包括硬件设计工程师和CAD设计工程师。 本指导书适用于公司所有用Mentor Graphics及Power PCB软件进行防雷电路PCB设计。 本指导书由公司研发部电子工艺部、防雷产品开发部主管或其授权人员，负责解释、维护、发布，研发部QA负责监督执行。 三. 引用/参考标准或资料 [1]. YD/T 1235.1-2002 通信局(站)低压配电系统用电涌保护器技术要求 [2]. YD/T 1235.2-2002 通信局(站)低压配电系统用电涌保护器测试方法 [3]. YD/T 944-2007通信电源设备的防雷技术要求和测试方法 [4]. GB/T 17626.5-1999 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验 [5]. IEC 61643系列标准 四. 名词解释 1、电涌保护器（SPD） 俗称防雷器。是通过抑制瞬态过电压以及旁路电涌电流来保护设备的一种装置。它至少含有一个非线性元件，即SPD器件。 2、SPD器件 3 电子设备的防振设计 于书吉 序 随着现代工业、交通运输业、建筑业以及航空、航天、海洋工程等国防科技工业的飞速发展，促进了能源、材料、电子技术、空间技术的不断拓新，在机械化、自动化控制技术方面不断得以提高。在科技发展的过程中，大量的电子设备得以开发应用，与此同时，随之而来的问题就是对各类电子设备安全运行和准确可靠提出了更新更高的要求。不良的使用环境，将对精密的电子产品产生一定的影响，其中环境振动问题就已经引起工程技术人员的高度重视，可以说这是科技发展的必然。 振动无处不在，人类就生活在振动的世界里，也就是说振动是客观存在的自然现象，从物理学的角度看，凡是运动的物体就有振动现象发生。例如汽车、火车、飞机、轮船等，甚至人体内的心脏跳动、肺部呼吸都是一种振动。在某些情况下，由于振动在机械力学、流体力学、电子学、声学、生物工程等诸多领域中都占有很重要的位置，其中包含有用的振动被利用，有害的振动被控制。特别是当振动危及到人的生活质量；危及人的工作环境；危及到某些电子设备、机械设备的正常使用时，如何能对这类环境振动予以有效控制，将是人们关注的重点。 绝大多数的电子设备并不产生明显振动，也不会对环境带来危害。但是由于电子设备的使用范围非常广泛，使用的领域也非常广泛，所以必然会出现在较高的环境振动条件下安装使用一些先进的、高精度、高准确度的电子设备。由此而来的是人们如何能有效的控制那些振动，从而确保电子设备的有效使用，就显得十分重要了。从这个角度出发，本讲将从机电设备运转时产生的振动，以及如何有效控制，作一简要介绍，供大家参考并指正。 1．振动的基本概念简述 运转着的机电设备，无论是以旋转方式运动，还是以往复的方式运动，由于运转中的机械零件或部件之间存在着力的传递，这些零件或部件在力的作用下产生撞击、摩擦形成交变应力或磁性应力而产生了振动。一般来讲，振动都是在某种外力的作用下而产生，其本身也是一种能量。振动能量的一部分是振动体直接向空间辐射而形成空气噪音；另一部分则是通过承载振动体的基础及其结构进行传递而形成结构振动。 一般的机电设备产生的振动可以分为两种类型：一种是稳态振动，另一种是冲击振动。产生稳态振动或冲击振动与造成这种振动的机理有关。例如：持续运转的机电设备产生的振动就是稳态振动，而在受到瞬间外力的冲击发生的振动则是冲击振动。两种振动特性不同，控制方法也不同。 从工程角度，人们往往将机电设备产生的振动统称为机械振动。机械振动的分类方法很多，按振动规律可分为：简谐振动、非简谐振动、随机振动；按振动产生的原因可分为：自由振动、受迫振动、自激振动、参变振动；按自由度多少可以分为：单自由度系统振动、多自由度系统振动；按振动体位移特征可分为：角振动、直线振动；按系统结构参数特征可分为：线性振动、非线性振动。 在实际工程应用中，我们应当注意研究和分析振动产生的原因以及它的规律和特性，才能有效地控制，其中也包括监控机电设备运行情况；诊断异常振动原因；防止和隔振方法等。 1．1振动的形成与特性 振动的形成，简单地讲就是物体在作运动而产生的。由于运动的形式不同，振动体的结构不同，造成振动的特性也就各不相同。 众所周知，机电设备都不是一个简单的物体，而是由若干个零件部件的有机组 电子设备的防雷 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 电子设备的防雷 随着微电子技术的发展，电力系统中广泛采用了微波通信和各种自动化系统。电子设备的防雷问题已提到日程上。为了提高电子设备防雷运行的水平，各个使用部门均制定了相应的标准、规程、规范或导则。例如，由邮电部主编的国标“电子设备雷击保护导则（GB7450—87）”，由邮电部基建司主编的通信行业标准“微波站防雷与接地设计规范（YD2001—93）”，由信息产业部综合规划司主编的通信行业标准“移动通信基站防雷与接地设计规范（YD5068—98）”和“通信工程电源系统防雷技术规范（YD5078—98）”以及由国家电力调度通信中心主编的电力行业标准“电力系统通信站防雷运行管理规程（DL548—94）”等。但是由于电子设备的防雷研究还只是近十余年的事情，要达到与目前强电设备防雷技术相似的水平，还需经过一段时间的努力。 下面结合微波站防雷对电子设备的防雷作一具体分析。微波站雷害的来源有直击雷、感应雷和侵入波三个方面。通常雷击微波站进线形成的过电压或因雷击而在进线上感应的过电压可以从低压电源线、通信线和信号线入侵微波站；雷击微波站天线铁塔而出现的高电位可以从天馈线、波导管或接地线入侵微波站。下面着重介绍微波站的侵入波保护。 雷击时出现在导线与地间的过电压称为纵向过电压（或称共模过电压）；出现在导线间的过电压称为横向过电压（或称差模过电压）。这些过电压需用相应的过电压保护元件来抑制。装在靠近外线路入口处的保护称为粗保护，用作粗保护的保护元件要求有大的通流能力，允许有较高的残压。用于内电路固体元件保护的称细保护，用作细保护的保护元件要求有较低的限幅电压（残压或箝位电压），其通流能力可较低。性能好的电子装置自身应带有细保护元件。 一、用于电子系统的过电压保护器件 目前用于电子系统的过电压保护器件主要有气体放电管、氧化锌压敏电阻和齐纳TVS （Transient Voltage Suppressor）二极管等。 1. 气体放电管 气体放电管是一种用陶瓷或玻璃封装、内充低压惰性气体（如氩气、氖气）的放电间隙。当加在间隙上的电压超过其放电电压时，间隙击穿，从而起到限制过电压的作用。气体放电管有二电极和三电极两种结构。图1为其保护接线示意图。三电极放电管的优点是当一线的电极对接地极放电时，所产生的电弧会照射接于另一线的未放电的间隙，强迫该间隙提前产生点火电子。因而也在极短时间内对地放电。根据试验，利用这一原理，两电极放电的时间差可减少为0.15 ~ 0.2ms。 （a）二极放电管b）三极放电管 图1 气体放电管的保护接线 气体放电管的特点是通流容量大（一般为103 ~ 105A），极间电容小（不大于10pF），但其动作电压较高（冲击击穿电压不能低于250V），响应时间慢（10–6s），而且动作后会出现续流，不易关断，所以通常用于电话线及高至50 MHz的信号的初级保护。 2. 氧化锌压敏电阻 氧化锌压敏电阻是以氧化锌(ZnO)为主要材料，以少量的氧化铋（Bi2O3）、氧化钴（Co2O3）、氧化锰(MnO2)、氧化锑(Sb2O3)等金属氧化物作添加剂，在1000℃以上的高温中烧结而成的非线性电阻片。理想的非线性电阻应在大电流时呈现为小的电阻以保证在雷电流通过时其上的压降（残压或箝位电压）足够低，起到限压的作用。在雷电流过去以后，当加在电阻片上的电压是其正常工作电压时，电阻片应呈现为大的电阻以保证系统能恢复正常工作。其非线性程度可用下式表示 电子产品可靠性设计总结V1.1.0 一、 印制板 ㈠，数据指标 1，印制板最佳形状是矩形（长宽比为3:2或4:3），板面大于200*150mm时应考虑印制板所承受的机械强度。 2，位于边沿附近的元器件及走线，离印制板边沿至少2mm，以防止打耐压不过。 3，焊盘尺寸以金属引脚直径加上 0.2mm 作为焊盘的内孔直径。例如，电阻的金属引脚直径为 0.5mm，则焊盘孔直径为 0.7mm，而焊盘外径应该为焊盘孔径加1.2mm，最小应该为焊盘孔径加1.0mm。 4，常用的焊盘尺寸 焊盘孔直径/mm 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 焊盘外径/mm 1.5 1.5 2.0 2.0 2.5 3.0 3.5 4 5，元器件之间的间距要合适，以防止焊接时互相遮挡，导致无法焊接。 6，走线和元器件与边界孔、固定孔之间的距离要足够的大，以防止无法添加平垫和螺丝，也可防止可耐压时不能通过。 7，PCB板的尺寸要与相关的壳子相匹配，固定孔之间的位置也要与要关的壳体固定位置相适合。 8，尽量用贴片元件，尺可能缩短元件的引脚长度。（地线干扰） ㈡，设计方法 1，保证PCB板很好的接地。（信号辐射） 2，屏蔽板尽量靠近受保护物体，而且屏蔽板的接地必须良好。（电场屏蔽） 3，易受干扰的元器件不能离得太近。（元件布局） ㈢，注意事项 1，以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。 2，使用敷铜也可以达到抗干扰的目的，而且敷铜可以自动绕过焊盘并可连接地线。填充为网格状，以散热。 3，包地。对重要的信号线进行包地处理，可以显著提高该信号的抗干扰能力，当然还可以对干扰源进行包地处理，使其不能干扰其它信号。 4，严格确保元器件的焊盘大小足以插入元器件。各个元件间的距离不能太近导致元器件无法放下或无法焊接。 5，尽量少用过孔。 6，画完印制板图后，看看每个元器件的标号的方向正否统一。 7，元器件的标号不能画在其它元器件的焊盘内，也不能被其它原器件挡住。 8、接口应有文字说明其接口功能定义。 9、安装孔周围应不能走线，防止螺丝与信号线短接。 二、 PCB走线 ㈠，数据指标 一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷，而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及电子仪表等用电设备。特别是太阳能控制仪表，由于太阳能安装位置的特殊情况，其使用稳定性是广大开发人员一直关注的重点。 瞬间高电压的雷击浪涌以及信号系统浪涌是引起仪表稳定性差的重要原因，信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰(EMI)、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。如何设计防雷电路成为仪表研发的关键问题。 雷击浪涌分析 防雷击浪涌电路的设计 解决方案： 应用将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联 使用线绕电阻断开电路 雷击浪涌分析 最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论： 1、电源浪涌 电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。 美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。 2、信号系统浪涌 信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。 基于以上的技术缺陷和状况，本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。 防雷击浪涌电路的设计 本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路，并将其应用到仪表的开关电源上。整个电路包括防雷电路和开关电源电路，其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路，采用压敏电阻并联，延长使用寿命，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不 肖训华：电子设备的振动和冲击隔离设计 当刚性连接的机箱、机柜、显控台无法满足环境试验要求时，可安装隔振系统帮助设备过关。但在大多数情况下，是为了通过隔振系统降低设备受到的振动冲击激励量值，为设备提供较好的力学环境，从而提高设备的安全性、可靠性和使用寿命。当无军品级商品时，在保证设备正常工作的前提下，可采用低一级(如用工业级代替军品级)元器件来降低设备成本。 提高设备结构设计水平和提高设备抗振抗冲击能力是首位的，必须克服完全寄希望于隔振系统的错误设计思想。 (一)电子产品振动冲击设计现有的标准 两大标准体系： 1、民(商用)标准体系-(国际电工委员会)标准体系 当今国内外在环境适应性规范和标准上有许多标准和方法,但归纳起来为二大体系： 一类是以IEC(国际电工委员会)为主体的国际通用的民用(商用) 产品的环境适应性规范和标准体系,它是国际贸易中民用(商用) 产品的环境适应性水平要求的共同语言、统一准则，它是以欧洲资本主义国家为主导制订的，可以说它是欧洲资本主义国家环境适应性现状和水平的反映。 我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将TC50(环境试验)、TC75(环境条件)制订(转化)成环境适应性试验国标(GB/T2423系列标准)与环境适应性条件国标(GB/T4798系列标准)。国标与IEC标准的特点是：环境适应性条件系列化、模拟试验方法(程序)经典、试验再现性高、不确定度好。 2、军标体系 另一类是军用产品的环境适应性规范和标准体系，最有代表性为美国的MIL标准和英国国防部07-55标准。我国自80年代开始采用等效或等同的方法先后将相同专业的美国MIL标准转换为我国军标，美国军标的特点是工程应用性好，特别是标准中的环境条件要求来自同类产品的平台环境条件。 (二)环境适应性的设计内容 电子设备在运输、储存和使用过程中要经受到多种多样的、错综复杂的环境条件。按对影响产品的环境因素来分，有下面几种环境因素： ①气候条件; ②机械条件; ③生物条件; ④辐射条件; ⑤化学活性物质; ⑥机械活性物质。 1、按对环境适应性设计专业可分为： ①耐高低温设计; ②防潮设计; ③抗振与缓冲设计 ④防生物侵害设计; ⑤防腐蚀设计; ⑥防尘、 ⑦防雨(水)设计; ⑧防太阳辐射设计。 2、环境适应性设计步骤 (1)确定产品寿命期的环境剖面 (2)明确产品的平台环境条件 龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/1510702842.html, 建筑工程施工中的振动控制技术 作者：张开铭刘天鹏 来源：《企业文化》2017年第06期 摘要：社会经济的迅速发展，城市化进程的加快，推动了建筑工程行业的发展，同时也提升了建筑施工的技术水准。伴随对振动理论的非线性控制和结构时变的探索；以及主动控制使得时滞钻研，振动器、传感器位置和数目的优化研究，这是推动结构主动控制技术广泛应用的关键因素。本文将简要分析在建筑工程施工过程中震动控制技术应用的必要性，进而探讨震动控制技术在建筑工程施工中的应用和发展。 关键词：建筑工程施工；振动控制技术；必要性；发展 建筑工程施工中的振动控制技术，就传统的抗震结构来说，是通过加强自身结构的性能来达到抗震的目的，这样的方法所产生的作用和安全性相对较低，同时根据传统方法所构成的抗震性能结构无法进行自我调节与我控制，因此，在这种不确定的状态下，导致工程结构的安全性无法得到有效的保障。对此，在当前，必须要采用振动控制技术来满足人们对于建筑物高品质的需求，同时在振动控制技术下建筑工程的发展得到了有益的推动，并产生了巨大的经济效益。本文将对振动控制技术进行相关分析。 一、建筑工程施工中振动控制技术应用的必要性 伴随城市化速度的不断加快，振动控制技术在建筑行业的发展中越发显得重要。第一，在建筑工程的施工中使用振动控制技术有利于减少结构在流水、地震、风、海浪、车辆等等动力作用下造成的损伤，有效的增强建筑结构的防灾抗震能力。结构振动控制技术，在国内外已经引起了工程行业的广泛重视，是一种新型的抗震技术。第二，在建筑工程施工中使用振动控制技术，能够促进输入结构中地震能量的耗散。近年来，国内外都先后展开了对结构控制的钻研，即是在结构上加入控制系统，由控制系统与结构共同抗御荷载的作用，使得结构在大地震的作用下能够进入非弹性状态时还能具备一定的延伸性，这也是为了耗散输入结构中的地震能量。同时该技术的理论简单、机理明确，对于不同烈度与结构的抗震要求都能够使用。结构的控制可以分为主动、半主动、智能控制、基础隔震、被动耗能减震[1]。 二、建筑工程施工中的振动控制技术应用分析 （一）主动控制 针对主动控制的研究包含了数据处理、自动控制技术、计算机科学、随机振动、机械工程、材料科学、生物科学、结构工程，这是交叉性较强的一门学科。主动控制即是采用现代化的控制技术，对于结构反应和输入地振动实现练级的预测与跟踪，并且采用作动器对结构增加控制力，从而使得结构的系统性质产生一定程度的裱花，最终使得结构和系统都能够得到优 第四章---电子设备的减振与缓冲． 第四章电子设备的减振与缓冲 4．1振动与冲击对电子设备的危害 4.1.1 机械作用的分类 电子设备在使用和运输过程中，不可避免地会受到振动、冲击等机械力的作 用，具体有以下四种类型。 1.周期性振动 这是指机械力的周期性运动对设备产生的振动干扰，并引起设备作周期性往复运动。 表征周期性振动的主要参数有：振动幅度和振动频率。 2.非周期性干扰——碰撞和冲击 这是指机械力在作非周期性扰动对设备的作用。其特点是作用时间短暂，但加速度很大。根据对设备作用的频繁程度和强度大小，非周期性扰动力又可分为： （1）碰撞设备或元件在运输和使用过程中经常遇到的一种冲击力。这种 冲击作用的特点是次数较多，具有重复性，波形一般是正弦波。 （2）冲击设备或元件在运输和使用过程中遇到的非经常性的、非重复性 的冲击力。。其特点是次数较少，不经常遇到但加速度大。 表征碰撞和冲击的参数：波形、峰值加速度、碰撞或冲击的持续时间、碰撞时间、碰撞次数等。 3.离心加速度 这是指运载工具作非直线运动时设备受到的加速度。 4.随机振动 这是指机械力的无规则运动对设备产生的振动干扰。随机振动在数学分析上不能用确切的函数来表示，只能用概率和统计的方法来描述其规律。随机振动主要是外力的随机性引起的， 4.1.2 振动与冲击对电子设备的危害 上述四种机械作用均会对电子设备造成影响，其中危害最大的是振动与冲击，如果结构设计不当，就会导致电子设备的损坏或无法工作。 它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极． 限强度而破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。 振动和冲击电子对电子设备造成的危害具体表现在： 1．没有附加锁紧装置的接插装置会从插座中跳出来，并碰撞其他元器件而造成破坏。 目录 一、雷电防护理论概述 二、防雷工程项目施工现场情况 三、施工方案 四、工程进度表 五、产品售后服务 一、雷电防护理论概述 雷电是自然界一种常见放电现象，自然界每年都有几百万次闪电，每年雷击造成的人员伤亡和财产损失，仅次于水灾而大于其它任何灾害。 雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业，尤其大规模集成电路为核心组件的测量、监控、通信、计算机网络等先进电子设备广泛运用的电力、航空、国防、通信、广电、金融、交通、石化、医疗以及其它现代生活的各个领域，以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电压、过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压很可能造成电子设备产生误操作，从而造成更大的经济损失和社会影响，尤其地处山野外的高速公路，水电厂、污水处世理厂极易遭受雷击过电压的侵害。它们的共同特点，电力线路往往要翻山越岭，传输和控制线路往往经常穿越复杂的地质层面，这些都是易遭直接雷击或感应过电压的薄弱点。 防雷是一个很复杂的问题，不可能依靠一两种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消 除雷击过电压和感应过电电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能性能产生雷击的因素进行排除，采用综合防治——均压、习屏蔽、分流、接地、保护（包括安装先进的防雷产品、过不去电压保护器、电涌保护器），才能将雷害减少到最低限度。 １、雷电的危害 自然界的雷击分为直接雷、雷电感应高电压及雷击电磁脉冲辐射两大类。 a)直击雷是雷雨云对大地和建筑物的放电现象，它以强大的冲击电流、炽热的高温、猛 烈的冲击波、强烈的电磁脉冲辐射损坏放电通道上的建筑物、输入电线、室外设备等，造成极大的经济损失。 b)雷电感应高电压和雷击电磁脉冲，是由于雷雨云和雷雨云之间及大地之间放电时，在 放电周围产生的电磁感应，雷击电磁脉冲辐射以及雷雨云电场的表面电感应，使建筑物上的金属部件，如屋顶管道，铁塔，水箱，电源线，信号传输线，天馈线等感应出雷电高电压，沿这些金属部件线路通过室内的管道，电缆等进入各种电子电气设备，从而放电并损坏设备。 c)因为直击和雷电感应高电压及雷击电磁脉冲的侵害渠道不同，其次是由于被保护系统 的屏蔽差，没有采取等电位连接措施，综合布线不合，接地不规范，没有安装电涌保护器或安装电涌保护器不符合规范的要求等，使雷电感应高电压和雷击电磁脉冲入侵概率高，损坏电子电气设备，全国年薪因雷电造成的损失高达数亿元，因此，我们必须有意识到提高对雷灾的防御能力，并提供完善的一体化解决方案。 ２、雷电灾害防治的基本方法电子产品振动冲击设计
电子设备组件振动特性与模态分析的研究
关于电子设备的防雷设计
机械振动及其在机械工程中的应用
防雷设计方案
电子厂房防微振设计的发展与问题研究
随机振动理论在工程中的应用
航空电子设备振动试验与分析
PCB防雷设计
电 子 设 备 的 防 振 设 计
电子设备的防雷
电子产品可靠性设计总结V1.1.0
防雷开关电源电路的设计方案
肖训华电子设备的振动和冲击隔离设计
建筑工程施工中的振动控制技术
第四章 电子设备的减振与缓冲
防雷设计方案