IEC 60068-2-64-2019 中文版 环境试验 第 2-64 部分：试验 振动（正弦）

IEC60068-2-64:2019中文版环境试验第2-64部分：试验振动（正弦）1范围本标准规定了电工电子产品环境试验中正弦振动试验的术语定义、试验总则、试验设备、试验条件、试验程序、结果评价及试验报告要求。本标准适用于各类电工电子产品（包括电子元器件、组件、设备及系统）在研发、设计定型、生产检验、质量认证及售后维护等阶段的正弦振动可靠性验证，旨在模拟产品在运输、存储、安装及使用过程中可能遇到的正弦振动环境，验证产品在该环境下的结构完整性、功能稳定性及性能可靠性，为产品的环境适应性评估提供统一、规范的技术依据。本标准不适用于专门针对极端环境（如航天、深海）设计的特殊产品，此类产品的正弦振动试验可参考本标准并结合专项技术要求进行调整。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC60068-1:2018环境试验第1部分：总则；IEC60068-2-4:2001环境试验第2-4部分：试验Db：交变湿热（12h+12h循环）；IEC60068-2-27:2008环境试验第2-27部分：试验Ea和Eb：冲击；GB/T2423.10-2019电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）；GB/T10586-2006湿热试验箱技术条件；GB/T11158-2019高温试验箱技术条件；GB/T10592-2008高低温试验箱技术条件。3术语和定义3.1正弦振动以正弦函数规律随时间变化的周期性振动，其位移、速度、加速度均按正弦规律波动，具有单一频率（定频振动）或按特定规律变化的频率（扫频振动），是产品在运输、使用过程中常见的振动形式之一，也是环境试验中最基础、最常用的振动测试类型。3.2振幅正弦振动中，物体偏离平衡位置的最大距离，单位为毫米（mm），分为峰-峰值、峰值和有效值，本标准中未特殊说明时，振幅均指峰-峰值，是衡量振动强度的核心参数之一。3.3振动频率正弦振动的周期性重复频率，单位为赫兹（Hz），表示单位时间内振动的次数，范围通常为1Hz~2000Hz，不同产品的试验频率需结合其实际使用场景确定。3.4扫频振动振动频率按照预设规律（如线性、对数）在规定范围内连续变化的正弦振动，用于识别产品的共振频率，验证产品在不同频率振动下的适应能力，是正弦振动试验的核心测试形式。3.5定频振动振动频率保持恒定不变的正弦振动，用于验证产品在特定频率（通常为其共振频率或实际使用中最常遇到的频率）下的长期耐受能力。3.6共振频率产品在振动过程中，响应幅值达到最大值时对应的频率，此时产品的振动强度最大，最易发生结构损坏或功能失效，是正弦振动试验中需重点识别和验证的关键参数。3.7振动加速度正弦振动中，物体速度随时间的变化率，单位为米每二次方秒（m/s²），也可用重力加速度（g）表示（1g≈9.81m/s²），是衡量振动冲击强度的重要指标，与振幅、频率共同决定振动的总能量。3.8试验样品用于进行正弦振动试验的产品、组件或元器件，其结构、材料、工艺需与量产产品完全一致，且处于正常工作状态（特殊试验要求除外），是试验结果有效性的基础。4试验总则4.1试验目的通过模拟产品在运输、存储、安装及使用过程中可能遇到的正弦振动环境，验证产品的结构强度、内部连接可靠性及功能稳定性，识别产品在振动环境下的潜在缺陷（如元器件松动、线路脱落、结构变形、密封失效等），为产品设计优化、生产质量控制及产品认证提供科学依据；同时，确定产品的共振频率，评估产品在共振状态下的耐受能力，确保产品在实际使用中能够长期稳定运行，降低振动导致的故障发生率。4.2试验原则正弦振动试验应遵循科学性、针对性、重复性、可追溯性及安全性原则。科学性指试验方法需符合正弦振动的物理规律，测试设备精度满足要求，测试数据真实、准确；针对性指试验条件需结合产品的实际使用场景，确定合理的频率范围、振幅、试验时间等参数，避免过度试验或试验不足；重复性指在相同试验条件下，多次测试的结果应具有一致性，确保试验结论的可靠性；可追溯性指试验过程中的所有数据、记录、报告均需妥善保存，可追溯至每一个试验环节；安全性指试验过程中需采取必要的安全防护措施，防止样品损坏、设备故障或人员受伤。4.3试验前提进行正弦振动试验前，需满足以下前提条件：试验样品已完成设计定型，具备完整的设计图纸、技术规格书、功能说明书及相关技术文档；试验样品需经外观检查、功能测试合格，无破损、变形、元器件缺失等缺陷，样品数量满足试验要求（通常不少于3件，特殊复杂产品可适当增加）；试验设备需经专业校准合格，精度符合本标准及相关测试要求，振动台的负载能力、频率范围、振幅精度等参数需匹配试验样品的需求；试验环境需符合标准规定，温度控制在15℃~35℃，相对湿度控制在45%~75%，无外界振动、电磁干扰等影响试验结果的因素；试验人员需具备相应的专业能力，熟悉本标准、试验设备操作及安全规范。4.4试验流程正弦振动试验的整体流程分为六个阶段，各阶段紧密衔接，确保试验工作有序、规范开展：试验策划阶段，明确试验目标、试验范围、试验条件及试验方案，结合产品实际使用场景确定试验类型（定频或扫频）、频率范围、振幅、试验时间等关键参数；样品准备阶段，完成样品的选取、外观检查、功能测试及预处理，按照产品实际安装方式将样品固定在振动台上；设备调试阶段，对振动台、信号发生器、数据采集仪等设备进行调试，确保设备运行正常，参数设置符合试验方案要求；试验实施阶段，按照预设方案开展正弦振动试验，实时监测试验参数及样品状态；数据采集与分析阶段，记录试验过程中的振动参数、样品故障情况，分析故障模式及原因，识别样品的共振频率；试验总结阶段，整理试验数据及分析结果，形成试验报告，给出试验评价结论及改进建议。5试验设备5.1核心设备正弦振动试验的核心设备为正弦振动台，根据激励方式可分为电磁式振动台、机械式振动台及电液式振动台，其中电磁式振动台因频率范围宽、振幅精度高、噪音小等特点，为本标准推荐使用的试验设备。振动台需具备定频振动、扫频振动两种工作模式，频率范围应覆盖1Hz~2000Hz，振幅调节范围不小于0.01mm~5mm（峰-峰值），加速度调节范围不小于0.1g~100g，负载能力需根据试验样品的重量合理选择，确保试验过程中振动台运行稳定，振动参数精度符合要求。5.2辅助设备试验辅助设备包括信号发生器、功率放大器、数据采集仪、加速度传感器、温度湿度记录仪及样品固定工装等。信号发生器用于产生正弦振动信号，可调节频率、振幅等参数，输出信号需稳定、失真度低；功率放大器用于将信号发生器输出的信号放大，驱动振动台正常工作，功率需与振动台匹配；数据采集仪用于实时采集试验过程中的振动加速度、频率、振幅等参数，记录数据需准确、完整，可实现数据的存储、导出及分析；加速度传感器用于测量样品及振动台的振动加速度，安装位置需合理，确保测量数据的真实性；温度湿度记录仪用于监测试验环境的温度、湿度，确保环境条件符合试验要求；样品固定工装用于将样品牢固固定在振动台上，工装的刚度需满足要求，避免工装自身振动对试验结果产生影响，固定方式需模拟产品实际安装状态，确保样品所受振动与实际使用场景一致。5.3设备校准试验设备需定期进行校准，校准周期不超过12个月，校准项目包括振动台的频率精度、振幅精度、加速度精度，信号发生器的信号失真度，数据采集仪的测量精度等，校准需由具备资质的专业机构进行，校准合格后出具校准证书，未经校准或校准不合格的设备不得用于试验。试验过程中，若设备出现异常，需立即停止试验，对设备进行检修、重新校准，确保试验数据的可靠性。6试验条件6.1试验环境条件试验应在标准大气环境下进行，环境温度为15℃~35℃，相对湿度为45%~75%，大气压力为86kPa~106kPa，试验环境需无明显振动、电磁干扰、灰尘及腐蚀性气体，避免环境因素对试验样品及试验设备造成影响。若试验需要模拟特定环境（如高温、低温、湿热）下的正弦振动，可结合IEC60068-2系列其他相关标准，将振动试验与环境试验结合进行，此时环境条件需按照相应标准的要求设置。6.2样品固定条件样品的固定方式需严格模拟其实际安装状态，固定点、固定方式及固定力矩需与产品使用说明书一致，确保样品在试验过程中不发生松动、位移或翻转。固定工装与样品、振动台之间的连接需牢固，工装的质量应尽可能小，避免工装自身的共振对试验结果产生干扰。对于无明确安装方式的样品，需采用通用固定工装，确保样品的重心与振动台的振动中心重合，使样品各部位受到均匀的振动激励。6.3振动参数条件正弦振动试验的核心参数包括频率范围、振幅、加速度、试验时间及振动方向，具体参数需结合产品的实际使用场景确定，无特殊要求时，可按照本标准推荐的通用参数进行试验，特殊产品需根据其技术规格书调整参数。6.3.1频率范围通用频率范围为10Hz~500Hz，涵盖大多数电工电子产品在运输、使用过程中遇到的振动频率；对于特殊产品（如车载电子、航空电子），可根据实际场景调整频率范围至1Hz~2000Hz。扫频振动的频率变化规律可分为线性扫频和对数扫频，线性扫频适用于频率范围较窄的试验，对数扫频适用于频率范围较宽的试验，扫频速率通常为1oct/min~2oct/min（oct为倍频程），特殊要求可调整至0.5oct/min~4oct/min。6.3.2振幅与加速度振幅与加速度是衡量振动强度的核心参数，两者呈正相关关系，可根据试验需求选择以振幅控制或加速度控制的方式进行试验。通用振幅范围为0.1mm~2.0mm（峰-峰值），通用加速度范围为1g~10g；对于运输过程中的振动试验，可适当提高振幅至0.5mm~5.0mm，加速度至5g~20g；对于精密电子元器件，可降低振幅至0.01mm~0.1mm，加速度至0.1g~1g。试验过程中，振幅与加速度的精度需控制在±5%以内，确保试验强度的准确性。6.3.3试验时间试验时间需结合产品的预期使用寿命及实际振动暴露时间确定，通用试验时间为30min~240min，分三个轴向（X轴、Y轴、Z轴）分别进行，每个轴向的试验时间可均等分配，也可根据产品实际受力情况调整各轴向的试验时间。定频振动试验的时间通常为60min~120min/轴向，重点验证产品在特定频率下的长期耐受能力；扫频振动试验的时间通常为30min~60min/轴向，重点识别产品的共振频率及在不同频率下的适应能力。6.3.4振动方向试验需在三个相互垂直的轴向（X轴、Y轴、Z轴）分别进行，每个轴向的试验需独立开展，完成一个轴向的试验后，再进行下一个轴向的试验，避免多轴向同时振动对试验结果产生干扰。振动方向的定义需与产品实际使用中的受力方向一致，通常X轴为产品的长度方向，Y轴为宽度方向，Z轴为高度方向，若产品有特殊安装要求，可根据实际情况调整振动方向。7试验程序7.1试验前准备试验前，需对试验样品进行外观检查和功能测试，记录样品的初始状态，包括外观是否完好、元器件是否齐全、功能是否正常等，若样品存在破损、功能异常等问题，需更换样品后再进行试验。同时，检查试验设备的运行状态，调试信号发生器、振动台等设备，确保设备参数设置符合试验方案要求；将样品按照规定的固定方式安装在振动台上，检查固定是否牢固，确保样品无松动、位移；布置加速度传感器，将传感器安装在样品的关键部位（如重心、易损部位），确保传感器与样品连接牢固，测量数据准确；启动温度湿度记录仪，监测试验环境条件，确保环境参数符合要求。7.2预试验预试验的目的是检查样品固定是否牢固、试验设备运行是否正常，避免正式试验中出现样品松动、设备故障等问题。预试验采用较低的振动强度（振幅不超过0.1mm，加速度不超过1g），频率范围为试验规定的频率范围，扫频或定频运行5min~10min，期间观察样品的状态及设备的运行参数，若发现样品松动、设备异常，需立即停止预试验，进行调整后重新开展预试验，直至满足要求。7.3正式试验预试验合格后，进入正式试验阶段，按照预设的试验方案开展正弦振动试验，具体流程如下：首先启动信号发生器，输出预设的正弦振动信号，通过功率放大器驱动振动台运行，调整振动台的频率、振幅或加速度，使其达到试验规定的参数；实时监测试验参数（频率、振幅、加速度），确保参数稳定在规定范围内，偏差不超过±5%；同时观察样品的状态，记录样品是否出现外观破损、元器件松动、线路脱落、功能异常等故障，若出现致命故障（如样品完全失效、结构断裂），需立即停止试验，记录故障情况后分析原因；按照规定的试验时间，依次完成三个轴向的试验，每个轴向试验结束后，暂停试验，检查样品的状态，记录相关数据，再进行下一个轴向的试验；试验过程中，数据采集仪需实时采集振动参数及样品的振动响应数据，确保数据完整、准确，便于后续分析。7.3.1扫频振动试验程序扫频振动试验需按照预设的频率范围和扫频速率，从最低频率开始，连续扫频至最高频率，完成一次扫频后，可根据试验要求重复扫频多次（通常为2次~5次）。扫频过程中，需实时监测样品的振动响应，识别样品的共振频率，记录共振频率对应的振幅、加速度等参数；若样品在共振频率下出现明显的结构变形或功能异常，可适当降低振动强度，避免样品损坏，同时记录相关情况，作为试验分析的依据。扫频结束后，保持最高频率或共振频率，运行10min~30min，进一步验证样品在该频率下的耐受能力。7.3.2定频振动试验程序定频振动试验需先通过扫频试验识别样品的共振频率，若试验无特殊要求，通常以共振频率作为定频试验的频率；若有明确的定频要求，可直接按照规定的频率进行试验。试验时，将振动台的频率调整至规定值，稳定后调整振幅或加速度至试验要求，保持该参数连续运行规定的时间，期间实时监测样品的状态及试验参数，记录是否出现故障，若出现故障，立即停止试验，分析原因并记录。7.4试验后处理正式试验结束后，先关闭试验设备，待振动台完全停止运行后，拆卸样品，避免样品在拆卸过程中受到冲击、损坏。拆卸后，对样品进行外观检查、功能测试及结构检查，记录样品的最终状态，与试验前的初始状态进行对比，重点检查样品是否出现外观破损、结构变形、元器件松动、线路脱落、密封失效等缺陷，测试样品的各项功能是否正常，是否出现性能下降、功能失效等情况。同时，整理试验数据，包括试验参数、振动响应数据、故障记录等，对数据进行分析，识别样品的共振频率、故障模式及故障原因，形成试验分析报告。8试验结果评价8.1评价准则正弦振动试验结果的评价，以本标准规定的试验条件、试验程序及产品技术规格书为依据，从样品的外观、结构、功能及性能四个方面进行综合评价，分为合格、不合格两个等级。合格：试验后样品外观无破损、无变形、无元器件缺失或松动，线路连接牢固，密封性能良好；样品的各项功能均正常，无功能失效、性能下降等现象；试验过程中未出现致命故障，非致命故障（如轻微功能异常，可恢复）的发生率不超过0.5%；样品的共振频率符合产品设计要求，在共振频率下的振动响应未超出产品的耐受范围；试验数据完整、准确，符合本标准的要求。不合格：存在以下任意一种情况，判定为不合格：试验后样品出现严重外观破损、结构变形、元器件批量损坏或脱落，线路断裂，密封失效等缺陷；样品的核心功能失效，或性能下降超出产品技术规格书的要求；试验过程中出现致命故障（如样品完全失效、结构断裂，无法继续试验）；非致命故障的发生率超过0.5%；样品的共振频率超出设计要求，或在共振频率下出现无法承受的振动响应；试验数据不完整、不准确，无法进行有效分析。8.2故障处理试验过程中若出现故障，需立即停止试验，详细记录故障发生的时间、试验条件（频率、振幅、加速度）、故障模式及现象，组织专业人员分析故障原因，明确故障是由产品设计缺陷、材料质量问题、工艺缺陷导致，还是由样品固定不当、试验设备异常、试验环境影响导致。若为试验相关因素（如样品固定不当、设备异常）导致，排除异常后重新进行试验；若为产品自身缺陷导致，需对产品进行整改（如优化结构设计、更换材料、改进工艺、加强内部连接等），整改后重新进行正弦振动试验，直至试验合格。对于反复出现的故障，需深入分析根本原因，建立故障数据库，为后续产品优化提供依据。8.3评价结论试验结束后，根据试验数据、样品状态及故障分析结果，形成试验评价结论，明确样品是否满足正弦振动环境适应性要求，同时提出针对性的改进建议（如优化样品固定方式、加强结构强度、调整产品设计以避开共振频率等）。对于试验合格的样品，可出具正弦振动试验合格报告；对于试验不合格的样品，需明确不合格项及整改要求，待整改完成后重新进行试验，直至合格。9试验报告编制9.1报告内容正弦振动试验报告需完整、准确、清晰，涵盖以下核心内容：报告标题（注明IEC60068-2-64:2019标准、试验产品名称、型号及试验类型）；报告编号、编制日期、编制人、审核人、批准人；试验委托单位、试验机构（若有）；试验样品信息（名称、型号、规格、生产厂家、样品数量、生产日期、初始状态等）；试验依据（本标准、产品技术规格书、相关引用文件等）；试验目的、范围及试验方案（包括试验类型、频率范围、振幅、加速度、试验时间、振动方向等参数）；试验环境条件（温度、湿度、大气压力等）；试验设备信息（设备名称、型号、校准证书编号、校准日期等）；试验过程记录（预试验情况、正式试验过程、试验参数变化、样品状态记录、故障记录等）；试验数据及分析结果（振动参数数据、振动响应数据、共振频率识别结果、故障分析结果等）；试验结果评价（合格/不合格、评价依据、改进建议等）；附件（样品照片、试验原始数据、设备校准证书、故障分析报告等）。9.2报告要求试验报告需符合以下要求：数据真实、准确，不得篡改试验数据，所有数据需有原始记录支撑；内容完整，涵盖本标准规定的所有核心内容，无遗漏；逻辑清晰，层次分明，便于阅读和理解，试验过程及分析结果需条理清晰，重点突出；结论明确，明确指出样品是否满足正弦振动环境适应性要求，不合格项需明确具体内容及整改建议；报告需加盖试验单位公章（若有），编制人、审核人、批准人签字确认，确保报告的有效性和可追溯性；报告需妥善保存，保存期限不少于产品的全生命周期，便于后续追溯、查询及质量改进。10附录10.1附录A常用试验设备技术参数要求本附录列出正弦振动试验常用设备的技术参数要求，为试验设备的选型、校准提供参考。电磁式振动台：频率范围1Hz~2000Hz，振幅范围0.01mm~5mm（峰-峰值），加速度范围0.1g~100g，负载能力5kg~500kg，频率精度±1%，振幅精度±5%；信号发生器：输