高頻振動試驗技術

一種嶄新的基于壓電作動器的振動試驗技術，突破傳統分析方法的極限，高頻振動試驗技術的引領者---德國m+p公司

德國m+p公司創新開發了一種對大尺寸（>100 mm)、大質量（>100 g）試驗樣品進行高頻機械激勵（>2~40 kHz）的新型試驗臺架m+p PZT，新方法的目標是使用壓電致動器激勵試驗對象或安裝了試驗對象的工裝。這種新技術在頻率上限和振動幅值上取得了極大的提升，減少了橫向振動，試驗成本也低于傳統方法（功耗、噪音、場地等）。除了振動傳感器高頻校準，高頻（例如>5 kHz）環境模擬振動試驗在未來也會變得更為重要！

此臺架有幾種典型的應用。包括研究MEMS陀螺儀和相關組件（例如ECUs）抵抗高頻振動的能力。當前MEMS陀螺儀常用作汽車駕駛穩定系統（ESP）中的控制傳感器，但未來陀螺儀也將用于自動駕駛技術。在這些關鍵性的安全設備中，必須避免由于高頻振動導致的傳感器失效。

此臺架的一種應用是研究車輛部件高頻聲學特征。當前，低噪聲新能源汽車正穩步獲得市場份額。以前被內燃機的轟鳴聲所掩蔽而不為人耳發覺的高頻噪聲現在清晰可辨。必須檢查、降低或改善這些噪聲。

另一種應用是汽車零部件例如繼電器和傳感器的可靠性試驗。在實驗室里可以重現現場測量的振動時間歷程數據。為了使試驗更真實，試驗也可以結合氣候條件（溫度和濕度），頻率高達2~3 kHz。

目前最常見的振動試驗方法是使用電磁激振器。電動激振器通常在<5~10 kHz頻率范圍內激勵試驗樣品（尺寸和質量如前所述）。當工作頻率高于機械頻率限制時，常出現問題（例如電樞共振）影響控制質量和信號質量（控制偏差，橫向振動等）。

該方法的創新之處在于使用了一個壓電慣性激振器，和能夠安裝樣品的反作用質量一起安裝在抗震底座上。這套壓電致動器的性能描述如下：

· 力：100 N；

· 頻率范圍：1~40 kHz(取決于實驗對象或測試夾具）；

· 溫度范圍：-40°C/F~120°C(248°F)。

壓電作動器采用模塊化設計，為廣泛的應用領域提供了更大的靈活性。例如，單個致動器用于小樣品試驗或多個制動器用于大樣品試驗。

例如，可以按以下指標對ESP ECU進行平面激振試驗：

· 力：700 N；

· 試驗對象和試驗夾具：150 x 150 x 150 mm, 7 kg, 3D打印陶瓷部件；

· 加速度：10g-RMS；

· 頻率范圍：1~30 kHz。

                                                                   壓電試驗臺架（德國博世汽車）

使用m+p VibControl振動控制系統，可以像在電動激振器上一樣進行傳統振動試驗（隨機，正弦），但在頻率和幅值選擇上的靈活性更大。m+p這套技術建立了大型組件試驗控制精度和信號質量的新標準。通過工作在更寬的溫度范圍，這種方法拓寬了傳統試驗方法的邊界，提高了結果可靠性。

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