ГОСТ 16962-71 Изделия электронной техники и электротехники. Механические и климатические воздействия. Требования и методы испытаний (с Изменениями N 2, 3)
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Рекомендуемое
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ ЧАСТОТ
МАЛОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Для определения резонансных частот изделий рекомендуется использовать электродинамические вибрационные стенды, так как они обеспечивают действие на изделия возмущающей силы в широком диапазоне частот (10-5000 Гц) при малом (10-15%) коэффициенте нелинейных искажений.
При совпадении резонансной частоты изделия с частотой возмущающей силы наступает явление резонанса, которое сопровождается увеличением амплитуды колебаний изделий и изменением фазы колебаний на 90°.
Если испытываемое изделие представляет собой сложную многомассовую систему (например, электронная лампа или реле), то оно обладает несколькими резонансными частотами. При этом наибольший интерес представляют две-три наинизшие резонансные частоты, так как на этих частотах в деталях возникают наибольшие деформации и напряжения.
А. Пьезоэлектрический метод
В этом методе определение резонансных частот изделия и их элементов производят по сигналу с малого пьезодатчика, прикрепляемого к испытываемому образцу гермозамазкой. Этот метод обеспечивает достаточную точность в случае, если размеры и масса испытуемого изделия не менее чем в 10 раз превышают размеры и массу малого пьезодатчика. Малые пьезодатчики представляют собой пьезоэлементы из керамики ЦТС-19 в форме диска с посеребренными поверхностями диаметром до 10 мм, толщиной от 0,3 до 1 мм и массой от 2 до 500 мг. К посеребренным поверхностям дисков легкоплавким припоем припаивают выводы из привода ПЛШО 0,13 мм и длиной не более 20 мм. Выводы изогнуты в виде петли, а их свободные концы припаяны к экранированному проводу, закрепленному на крышке вибростенда. При этом во избежание больших наводок вывод от поверхности соприкосновения малого пьезодатчика с металлической поверхностью образца должен быть соединен с экраном. Частоты собственных колебаний таких пьезодатчиков более 100 кГц; чувствительность равна 0,05-1 мв/g и определяется при калибровке методом вторичного эталона. Принципиальная схема пьезоэлектрического метода определения резонансных частот представлена на черт.1.
Принципиальная электрическая схема определения резонансных частот пьезоэлектрическим методом
1 - стол вибростенда; 2 - приспособление для крепления образца; 3 - образец; 4 - малый пьезодатчик;
5 - пьезодатчик контрольный; 6, 7 - катодные повторители; 9 - ламповые вольтметры (ВЗ-3); 10 - осциллограф
Черт.1
Для согласования высокоомного выхода пьезодатчика с низкоомным входным сопротивлением лампового вольтметра необходимо применять предварительные усилители или катодные повторители, имеющие входное сопротивление 
300 МОм. При плавном изменении частоты колебаний стенда и при поддержании постоянства ускорения крепежной платы на резонансной частоте образца будет наблюдаться увеличение напряжения на малом пьезодатчике и поворот на 90° эллипса на экране осциллографа.
Б. Электретный метод
Определение резонансных частот изделий этим методом производят с помощью электретных датчиков (электретов). Электрет представляет собой поляризованный диэлектрик. Материалом для его изготовления служит керамика Т-150 (твердый раствор Са ZnO-Са TiO
) или полиэтилентерефталатная пленка (лавсан). В результате поляризации на поверхности электрета образуется электрический разряд большой поверхностной плотности, который может сохраняться в течение продолжительного времени. Конструкция электретных датчиков может быть самой различной, одна из них представлена на черт.2. Для определения резонансных частот электрет должен быть расположен на расстоянии 1-3 мм от испытываемого образца. При этом между электретом и образцом действует электростатическое поле, напряженность которого изменяется с изменением расстояния между ними. Таким образом, при вибрации промежуток образец-электрет становится генератором переменного электрического напряжения, частота которого равна частоте вибрации
, а величина пропорциональна виброскорости
( - амплитуда колебаний образца). Принципиальная электрическая схема метода представлена на черт.3.
Датчик с пленочным электретом
1 - пакет пленочных электретов; 2 - электрод; 3 - изоляционный стержень; 4 - проводник;
5 - фторопластовая втулка; 6 - металлический корпус; 7 - экранированный провод; 8 - разъем.
Черт.2
Принципиальная электрическая схема определения резонансных частот электретным методом
1 - стол вибростенда; 2 - приспособление для крепления испытуемого образца; 3 - образец;
4 - электретный датчик; 5 - ламповый вольтметр ВЗ-3; 6 - самописец (Н-110); 7 - осциллограф;
8 - частотомер или измеритель частотных характеристик (XI-22).
Черт.3
Испытываемый образец крепят на крепежной плате к столу электродинамического вибростенда, частоту которого плавно изменяют от 100 до 5000 Гц. При резонансе образца увеличивается амплитуда его колебаний, что вызывает увеличение напряжения на электретном датчике. Это фиксируется по милливольтметру и осциллографу и записывается на самописце. Резонансную частоту измеряют частотомером при максимальном напряжении на электрете.
Так как электретный метод является бесконтактным, он пригоден для определения резонансных частот деталей любых размеров.
В. Емкостный метод
В этом методе для определения резонансных чисел используют увеличение сигнала емкостного датчика при резонансе, которое происходит в результате изменения емкости между неподвижным искусственным электродом и вибрирующим испытываемым образцом. Принципиальная схема метода представлена на черт.4. Исследуемый образец крепят на плате к столу вибростенда. Над ним на расстоянии 1-3 мм располагают искусственный электрод. К промежутку образец - искусственный электрод прикладывают постоянное напряжение =400-500 В.
Принципиальная электрическая схема определения резонансных частот емкостным методом