随机振动测试，模拟真实运输及使用振动环境

1. 核心概念：什么是“随机”？

与在固定频率和振幅下进行的“正弦振动”不同，随机振动的振动在任何时刻都是不确定的、非周期性的。

• 正弦振动：像音叉发出的单一频率声音，或者钟摆的摆动，规律且可预测。

• 随机振动：更像是在崎岖碎石路上行驶的卡车车厢、飞行中的飞机机身、或者轮船在波涛中的航行。它包含了所有频率成分的能量作用在产品上。

2. 测试原理与关键参数

随机振动测试在频域内进行定义和控制，其核心参数是 功率谱密度（PSD）。

• 功率谱密度（PSD）：它描述了振动能量在不同频率上的分布情况，单位通常是 g²/Hz。可以把它想象成一道“菜谱”，规定了在哪个频率段（Hz）需要施加多大的振动“火力”（g²）。

• Grms值：这是整个随机振动能量的一个总体统计量，代表了加速度的总有效值（均方根值）。它可以由PSD曲线下的面积开方计算得出。Grms值反映了振动的总体剧烈程度。

测试过程：测试工程师根据产品将要面临的实际环境（如公路运输、铁路运输、空中飞行等）的数据和经验，制定一个PSD曲线“菜谱”。振动台会严格按照这个“菜谱”来激发振动，让产品经历一个模拟的真实振动环境。

3. 测试目的：我们要发现什么？

随机振动测试的主要目的是暴露那些在单一正弦振动下难以发现的故障模式，包括：

• 结构性缺陷：潜在的裂纹、固定件（螺丝、卡扣）的松动、脱焊、虚焊。

• 机械疲劳：由于长时间承受多种频率的应力，导致材料或结构产生疲劳损伤。

• 连接问题：接插件接触不良、线缆磨损、PCB板上的元器件松动。

• 功能失效：在持续振动下，产品出现间歇性重启、信号中断、性能下降等。

4. 与正弦振动的对比

这是一个非常重要的区分点：

5. 常见应用标准

不同行业有不同的随机振动测试标准，它们定义了具体的PSD曲线和测试时间。

• 军用标准：MIL-STD-810H 方法 514.8 - 这是环境测试领域的标准之一。

• 汽车电子：ISO 16750-3 - 定义了道路车辆的电气和电子设备测试条件。

• 轨道交通：IEC 61373 - 专门用于铁路设备的振动、冲击测试。

• 消费电子/包装：ASTM D4728, ISTA 系列 - 专注于运输包装件的测试。

随机振动测试通过模拟真实世界中那些杂乱无章、无法预测的振动，以一种高效、加速的方式，考核产品在整个生命周期内的机械坚固性和可靠性。它是确保产品能够“安全抵达”用户手中并“稳定工作”的ue的验证环节。