復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱造成儀器設(shè)的失靈

　　振動(dòng)（有時(shí)也稱為震動(dòng)）是日常生產(chǎn)和生活中的一種常見現(xiàn)象。從定義上來講，振動(dòng)就是物體圍繞平衡位置進(jìn)行的一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。評(píng)價(jià)振動(dòng)的主要技術(shù)指標(biāo)包括振動(dòng)幅值（位移、速度或加速度）和頻率。頻率指物體在一秒鐘內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，單位是赫茲（Hz）。

　　一個(gè)物體（或系統(tǒng)），只要受到不斷變化的激振力的作用，就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，如出現(xiàn)機(jī)械故障的機(jī)器、在不平道路上行駛的汽車、飛行中遇到氣流的飛機(jī)、高速機(jī)動(dòng)的戰(zhàn)斗機(jī)等，都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)。即使是正常運(yùn)行中的機(jī)器、汽車和飛機(jī)，也會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)的作用產(chǎn)生較輕微的振動(dòng)。

　　簡單的振動(dòng)系統(tǒng)是單自由度系統(tǒng)，由彈性元件（k，反映系統(tǒng)的剛度特性）、慣性元件（m，反映系統(tǒng)的質(zhì)量特性）和阻尼元件（c，反映系統(tǒng)的阻尼特性） 組成，其示意圖見圖1。當(dāng)激振力f(t)施加到振動(dòng)系統(tǒng)時(shí)， 就會(huì)引起系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)x(t)。

　　除了一般的振動(dòng)，還有一種比較特殊的振動(dòng)現(xiàn)象， 稱之為“共振”�！肮舱瘛钡囊粋�(gè)經(jīng)典例子是：一隊(duì)士兵在吊橋上齊步走，引起吊橋劇烈振動(dòng)，繼而斷裂、垮塌，造成人員傷亡。這就是“共振”惹的禍。

　　所謂“共振”，就是激振力的“激勵(lì)頻率f”與物體自身的“固有頻率f0”一致時(shí)引起物體強(qiáng)烈振動(dòng)的物理現(xiàn)象。從機(jī)理上講，一個(gè)物體的“固有頻率”由其彈性元件k、慣性元件m和阻尼元件c決定。物體發(fā)生共振時(shí)，其內(nèi)部的彈性力（k引起的力）恰好與慣性力（m引起的力）平衡，激振力只需要克服阻尼力（c引起的力）即可讓物體產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，而物體內(nèi)部的阻尼力往往是很小的，完全無法與激振力抗衡。因此， 當(dāng)一個(gè)物體發(fā)生共振時(shí)，振動(dòng)一般都是很強(qiáng)烈的，故避免發(fā)生共振是減小振動(dòng)的一個(gè)基本原則。

　　聲音是怎樣產(chǎn)生的？人們很容易發(fā)現(xiàn)聲音與振動(dòng)總是同時(shí)出現(xiàn)的，其原因就在于聲音都是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)你聽到了某種聲音，一定是某個(gè)物體發(fā)生了振動(dòng)。聲音正是這種振動(dòng)通過某種介質(zhì)（如空氣、水） 以波的形式傳播的結(jié)果。

　　音叉是一種“Y”形的鋼制或鋁制發(fā)聲器，因其質(zhì)量和尺寸的不同在振動(dòng)時(shí)能夠發(fā)出不同頻率的純音， 可以很好地展現(xiàn)振動(dòng)產(chǎn)生聲音的過程，其示意圖見圖2。

　　聲壓是用來度量聲音強(qiáng)弱的物理量。聲音通過空氣傳入人耳，引起耳內(nèi)鼓膜振動(dòng)，刺激聽覺神經(jīng)，產(chǎn)生聲音的感覺。聲壓越大，耳膜受到的壓力越大，感覺到的聲音就越強(qiáng)烈。

　　因?yàn)槁暡ㄗ饔靡�起聲場中某點(diǎn)介質(zhì)（如大氣或水） 的壓縮或膨脹，所以聲壓有正有負(fù)，單位是帕（Pa）。聲壓分為瞬時(shí)聲壓和均方根聲壓兩種。均方根聲壓指瞬時(shí)聲壓在某一時(shí)間周期內(nèi)的均方根值，一般情況下都使用均方根聲壓來評(píng)價(jià)一段聲音的強(qiáng)弱。

　　人耳剛能聽到的聲壓定義為聽閾聲壓（也稱基準(zhǔn)聲壓），其值為p0=2×10-5（Pa）。

　　由于常用的聲音大小相差懸殊，為了度量與記錄的方便，一般采用級(jí)的概念，即用聲壓的倍比關(guān)系的對數(shù)來表示，稱之為聲壓級(jí)，單位為分貝（dB）。對于均方根聲壓為p的聲音，其相應(yīng)的聲壓級(jí)為Lp=20lg（p/p0）。常見的聲壓級(jí)范圍如圖3所示。

　　人耳能夠感受到的聲音的頻率范圍是20～20000Hz，低于20Hz的聲音叫作次聲，高于20000Hz的聲音叫作超聲，示意圖見圖4。頻率越低， 聲音越低沉；頻率越高，聲音越尖銳。對于低于20Hz和高于20000Hz的聲音，人耳是聽不見的。

　　從物理學(xué)的角度講，有規(guī)律且具有固定音高的聲音稱之為樂音，把樂音有序的組織起來就得到音樂； 雜亂無章的聲音則稱之為噪音（或噪聲）。

　　噪聲不僅刺耳和令人煩惱，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞人的聽覺器官和內(nèi)臟，而且會(huì)導(dǎo)致物體因聲疲勞喪失功能、造成破壞，因此是需要盡力回避的。悅耳、美妙的音樂則令人心情舒暢，因此是要努力追求的。音樂和噪音對人的影響見圖5。

　　那么音樂是如何產(chǎn)生的呢？音樂當(dāng)然是由樂器產(chǎn)生的。按照基本物理原理分類，樂器大致可以分為弦樂、管樂和打擊樂三類。弦樂器包括鋼琴、提琴、胡琴、吉他、琵琶等，依靠琴弦振動(dòng)發(fā)聲；管樂器包括小號(hào)、長笛等， 依靠樂管中的空氣柱振動(dòng)發(fā)聲；打擊樂器包括鼓、木琴、編鐘等，依靠捶打、敲擊物體使其振動(dòng)發(fā)聲。

　　“大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私語。嘈嘈切切錯(cuò)雜彈，大珠小珠落玉盤�！边@是唐朝詩人白居易感嘆于琵琶女彈奏琵琶的高超技藝時(shí)寫下的詩句。琵琶女嫻熟地?fù)軇?dòng)琴弦，琴弦振動(dòng)，發(fā)出了美妙的樂音，讓詩人留下了《琵琶行》這首千古名作。白居易筆下的琵琶女無疑是操控琴弦的高人，一雙巧手即可完美控制琴弦的振動(dòng)產(chǎn)生美妙的音樂。

　　表征振動(dòng)和噪聲的主要參數(shù)有量值、頻率等。振動(dòng)和噪聲往往是有害的，就飛機(jī)而言，振動(dòng)和噪聲超過規(guī)定的量值會(huì)引起諸多不良后果：

　　使機(jī)上人員感到不適，容易產(chǎn)生疲勞，工作能力降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)�使駕駛員產(chǎn)生“錯(cuò)覺”和錯(cuò)誤的操作動(dòng)作。

　　會(huì)影響儀器設(shè)的正常工作，造成儀器設(shè)的失靈，發(fā)生故障，并降低其使用壽命。

　　對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響：低頻大振幅振動(dòng)會(huì)引起結(jié)構(gòu)的局部動(dòng)應(yīng)力過大，有可能造成結(jié)構(gòu)的一次性破壞；高頻振動(dòng)和強(qiáng)噪聲，會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用壽命， 特別是當(dāng)結(jié)構(gòu)萌生疲勞裂紋后，通常會(huì)加速裂紋的擴(kuò)展，從而造成結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。

　　既然在大多數(shù)情況下，振動(dòng)和噪聲都是有害無益的，因此減振降噪、為人們提供更舒適的生活和工作條件，就成為科學(xué)家和工程師一直在努力做的工作。

　　對汽車、坦克、輪船、飛機(jī)、導(dǎo)彈這些搭載了大量精密儀器的裝來說，減振降噪的辦法不是在出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲問題后再設(shè)法排故，而是在裝的設(shè)計(jì)階段就要把振動(dòng)和噪聲控制指標(biāo)要求納入設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　以固定翼飛機(jī)為例，在設(shè)計(jì)階段就需要提出振動(dòng)和噪聲的總體設(shè)計(jì)與控制要求，包括空勤人員工效性和乘員舒適性要求、機(jī)載設(shè)振動(dòng)和噪聲設(shè)計(jì)要求、飛機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲設(shè)計(jì)要求等。飛機(jī)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對這些要求都有具體的規(guī)定。

　　怎么做才能滿足這些要求呢？這對飛機(jī)設(shè)計(jì)師是一個(gè)重大考驗(yàn)，原則上應(yīng)考慮下列問題：

　　在基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定之后，如有必要還應(yīng)該進(jìn)行質(zhì)量、剛度和阻尼的設(shè)計(jì)優(yōu)化或采取其它類型的振動(dòng)控制措施。

　　要減小或消除振動(dòng)和噪聲的危害，就需要了解和掌握表征振動(dòng)和噪聲的主要參數(shù)的具體數(shù)據(jù)。了解和掌握這些具體數(shù)據(jù)可靠的方法就是實(shí)際測量。

　　在大多數(shù)情況下，工程師會(huì)采用振動(dòng)加速度傳感器來感應(yīng)和拾取物體的振動(dòng)信號(hào)，會(huì)根據(jù)測試需求來選擇合適的振動(dòng)加速度傳感器，通過信號(hào)調(diào)理器將傳感器拾取到的振動(dòng)信號(hào)輸入到信號(hào)采集記錄器中， 并從時(shí)域、頻域和概率域等方面，用計(jì)算機(jī)和專用軟件對振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，得到振動(dòng)信號(hào)的量級(jí)、頻率成分和統(tǒng)計(jì)特性等信息。

　　噪聲測量與振動(dòng)測量的方法和過程非常相似，除了主要采用聲壓傳感器（又稱為傳聲器或麥克風(fēng)）來感應(yīng)和拾取噪聲信號(hào)之外，其它測量儀器和分析軟件基本相同，可以共用。

　　目前，振動(dòng)和噪聲的測量技術(shù)已經(jīng)比較成熟和完整了，傳感器種類眾多，除了一些惡劣（如超高溫、強(qiáng)輻射等）和封閉環(huán)境之外，一般都可以得到具有較高信噪比的測量信號(hào)，從而滿足絕大多數(shù)情況下的測量和分析需求。

　　對一個(gè)在振動(dòng)和噪聲環(huán)境中工作的裝，需要考察其承受振動(dòng)和噪聲的能力。當(dāng)然，可以在裝的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)中來考察其工作狀態(tài)，進(jìn)而評(píng)價(jià)其耐振動(dòng)和耐噪聲的能力。但這種做法的效率太低、成本太高， 已經(jīng)基本被淘汰了。

　　目前采用的主要辦法是：根據(jù)在實(shí)際工作環(huán)境中測量得到的振動(dòng)和噪聲數(shù)據(jù)，合理制定振動(dòng)和噪聲的試驗(yàn)條件，用人為模擬創(chuàng)造出來的振動(dòng)和噪聲環(huán)境來考察裝承受振動(dòng)和噪聲的能力。具體來說，就是用振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)來模擬振動(dòng)環(huán)境，用聲學(xué)混響室或行波管來模擬噪聲環(huán)境。

　　音樂家用一雙妙手來操控樂器的振動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)聽的音樂，而工程師又怎樣控制振動(dòng)呢？

　　振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)就是工程師的樂器和雙手。一套完整的振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)主要由振動(dòng)臺(tái)、功率放大器、振動(dòng)控制儀、振動(dòng)加速度傳感器和信號(hào)調(diào)理器組成。工程師利用掌握的知識(shí)和技術(shù)，通過準(zhǔn)確、靈活的操控這些試驗(yàn)設(shè)，來達(dá)到控制振動(dòng)的目的。

　　做振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，把需要考察的儀器（即試驗(yàn)樣品） 通過專用試驗(yàn)夾具固定在振動(dòng)臺(tái)上，將振動(dòng)試驗(yàn)條件設(shè)置于振動(dòng)控制儀中，由振動(dòng)控制儀輸出電壓信號(hào)給功率放大器并驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面產(chǎn)生振動(dòng)。安裝在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面或試驗(yàn)夾具上的加速度傳感器將測量到的振動(dòng)信號(hào)反饋給振動(dòng)控制儀，形成完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。振動(dòng)試驗(yàn)原理示意圖見圖6。

　　振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)包括推力、加速度、速度、位移、頻率范圍、承載能力等。

　　近幾十年以來，振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)經(jīng)歷了從小量級(jí)（推力僅幾噸）、小位移（位移不超過50mm）、定頻、單臺(tái)振動(dòng)，到大量級(jí)（推力近百噸）、大位移（位移超過100mm）、掃頻、寬帶和窄帶隨機(jī)振動(dòng)，再到多臺(tái)、多軸振動(dòng)和多參數(shù)綜合試驗(yàn)；試驗(yàn)對象從單個(gè)產(chǎn)品，到組件和部件，再到整機(jī)和整器， 技術(shù)水平和能力已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化，基本能夠滿足越來越多樣化的振動(dòng)試驗(yàn)需求。

　　圖7是一款三軸振動(dòng)臺(tái)，可以根據(jù)要求在X、Y、Z三個(gè)方向上同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，使得振動(dòng)的模擬更準(zhǔn)確、試驗(yàn)效率更高。

　　聲學(xué)混響室是這樣一個(gè)空間：能在所有邊界上全部反射聲能，并在其中充分?jǐn)U散，形成各處能量密度均勻、在各個(gè)傳播方向作無規(guī)分布的擴(kuò)散場。

　　聲學(xué)混響室的主要功能是：測定材料的吸聲系數(shù)、聲源的聲功率和頻譜、電聲器件的效率；考核材料、結(jié)構(gòu)或儀器設(shè)的聲疲勞特性，即開展聲疲勞試驗(yàn)。

　　用于考核材料、結(jié)構(gòu)或儀器設(shè)聲疲勞特性的混響室是高聲強(qiáng)聲學(xué)混響室，其主體結(jié)構(gòu)需要用鋼筋混u凝土來構(gòu)建，其試驗(yàn)系統(tǒng)組成示意圖見圖8，主要技術(shù)指標(biāo)包括容積、總聲壓級(jí)、頻率范圍等。

　　目前，小型高聲強(qiáng)混響室容積僅為數(shù)立方米，總聲壓級(jí)能夠達(dá)到165dB，適用于零部件和小型設(shè)的聲疲勞試驗(yàn)；而大型高聲強(qiáng)混響室容積可以達(dá)到數(shù)千立方米，總聲壓級(jí)能夠達(dá)到150dB，可以承擔(dān)部分飛行器整器的聲疲勞試驗(yàn)。高聲強(qiáng)聲學(xué)混響室內(nèi)部圖見圖9。

　　有時(shí)需要用行波管來開展零部件的聲疲勞試驗(yàn)， 其特點(diǎn)是可以得到更大的總聲壓級(jí)。因篇幅有限，本文就不作詳細(xì)介紹了。

　　在日常工作和生活中，振動(dòng)和聲音（含噪音和樂音） 無處不在、有利有弊。了解其基本特點(diǎn)，有助于揚(yáng)長避短、趨利避害，更好地開展工作和享受生活。

　　振動(dòng)（有時(shí)也稱為震動(dòng)）是日常生產(chǎn)和生活中的一種常見現(xiàn)象。從定義上來講，振動(dòng)就是物體圍繞平衡位置進(jìn)行的一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。評(píng)價(jià)振動(dòng)的主要技術(shù)指標(biāo)包括振動(dòng)幅值（位移、速度或加速度）和頻率。頻率指物體在一秒鐘內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，單位是赫茲（Hz）。

　　一個(gè)物體（或系統(tǒng)），只要受到不斷變化的激振力的作用，就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，如出現(xiàn)機(jī)械故障的機(jī)器、在不平道路上行駛的汽車、飛行中遇到氣流的飛機(jī)、高速機(jī)動(dòng)的戰(zhàn)斗機(jī)等，都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)。即使是正常運(yùn)行中的機(jī)器、汽車和飛機(jī)，也會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)的作用產(chǎn)生較輕微的振動(dòng)。

　　簡單的振動(dòng)系統(tǒng)是單自由度系統(tǒng)，由彈性元件（k，反映系統(tǒng)的剛度特性）、慣性元件（m，反映系統(tǒng)的質(zhì)量特性）和阻尼元件（c，反映系統(tǒng)的阻尼特性） 組成，其示意圖見圖1。當(dāng)激振力f(t)施加到振動(dòng)系統(tǒng)時(shí)， 就會(huì)引起系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)x(t)。

　　除了一般的振動(dòng)，還有一種比較特殊的振動(dòng)現(xiàn)象， 稱之為“共振”�！肮舱瘛钡囊粋�(gè)經(jīng)典例子是：一隊(duì)士兵在吊橋上齊步走，引起吊橋劇烈振動(dòng)，繼而斷裂、垮塌，造成人員傷亡。這就是“共振”惹的禍。

　　所謂“共振”，就是激振力的“激勵(lì)頻率f”與物體自身的“固有頻率f0”一致時(shí)引起物體強(qiáng)烈振動(dòng)的物理現(xiàn)象。從機(jī)理上講，一個(gè)物體的“固有頻率”由其彈性元件k、慣性元件m和阻尼元件c決定。物體發(fā)生共振時(shí)，其內(nèi)部的彈性力（k引起的力）恰好與慣性力（m引起的力）平衡，激振力只需要克服阻尼力（c引起的力）即可讓物體產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)，而物體內(nèi)部的阻尼力往往是很小的，完全無法與激振力抗衡。因此， 當(dāng)一個(gè)物體發(fā)生共振時(shí)，振動(dòng)一般都是很強(qiáng)烈的，故避免發(fā)生共振是減小振動(dòng)的一個(gè)基本原則。

　　聲音是怎樣產(chǎn)生的？人們很容易發(fā)現(xiàn)聲音與振動(dòng)總是同時(shí)出現(xiàn)的，其原因就在于聲音都是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的。當(dāng)你聽到了某種聲音，一定是某個(gè)物體發(fā)生了振動(dòng)。聲音正是這種振動(dòng)通過某種介質(zhì)（如空氣、水） 以波的形式傳播的結(jié)果。

　　音叉是一種“Y”形的鋼制或鋁制發(fā)聲器，因其質(zhì)量和尺寸的不同在振動(dòng)時(shí)能夠發(fā)出不同頻率的純音， 可以很好地展現(xiàn)振動(dòng)產(chǎn)生聲音的過程，其示意圖見圖2。

　　聲壓是用來度量聲音強(qiáng)弱的物理量。聲音通過空氣傳入人耳，引起耳內(nèi)鼓膜振動(dòng)，刺激聽覺神經(jīng)，產(chǎn)生聲音的感覺。聲壓越大，耳膜受到的壓力越大，感覺到的聲音就越強(qiáng)烈。

　　因?yàn)槁暡ㄗ饔靡�起聲場中某點(diǎn)介質(zhì)（如大氣或水） 的壓縮或膨脹，所以聲壓有正有負(fù)，單位是帕（Pa）。聲壓分為瞬時(shí)聲壓和均方根聲壓兩種。均方根聲壓指瞬時(shí)聲壓在某一時(shí)間周期內(nèi)的均方根值，一般情況下都使用均方根聲壓來評(píng)價(jià)一段聲音的強(qiáng)弱。

　　人耳剛能聽到的聲壓定義為聽閾聲壓（也稱基準(zhǔn)聲壓），其值為p0=2×10-5（Pa）。

　　由于常用的聲音大小相差懸殊，為了度量與記錄的方便，一般采用級(jí)的概念，即用聲壓的倍比關(guān)系的對數(shù)來表示，步入式高低溫試驗(yàn)室稱之為聲壓級(jí)，單位為分貝（dB）。對于均方根聲壓為p的聲音，其相應(yīng)的聲壓級(jí)為Lp=20lg（p/p0）。常見的聲壓級(jí)范圍如圖3所示。

　　人耳能夠感受到的聲音的頻率范圍是20～20000Hz，低于20Hz的聲音叫作次聲，高于20000Hz的聲音叫作超聲，示意圖見圖4。頻率越低， 聲音越低沉；頻率越高，聲音越尖銳。對于低于20Hz和高于20000Hz的聲音，人耳是聽不見的。

　　從物理學(xué)的角度講，有規(guī)律且具有固定音高的聲音稱之為樂音，把樂音有序的組織起來就得到音樂； 雜亂無章的聲音則稱之為噪音（或噪聲）。

　　噪聲不僅刺耳和令人煩惱，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞人的聽覺器官和內(nèi)臟，而且會(huì)導(dǎo)致物體因聲疲勞喪失功能、造成破壞，因此是需要盡力回避的。悅耳、美妙的音樂則令人心情舒暢，因此是要努力追求的。音樂和噪音對人的影響見圖5。

　　那么音樂是如何產(chǎn)生的呢？音樂當(dāng)然是由樂器產(chǎn)生的。按照基本物理原理分類，樂器大致可以分為弦樂、管樂和打擊樂三類。弦樂器包括鋼琴、提琴、胡琴、吉他、琵琶等，依靠琴弦振動(dòng)發(fā)聲；管樂器包括小號(hào)、長笛等， 依靠樂管中的空氣柱振動(dòng)發(fā)聲；打擊樂器包括鼓、木琴、編鐘等，依靠捶打、敲擊物體使其振動(dòng)發(fā)聲。步入式高低溫試驗(yàn)室

　　“大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私語。嘈嘈切切錯(cuò)雜彈，大珠小珠落玉盤�！边@是唐朝詩人白居易感嘆于琵琶女彈奏琵琶的高超技藝時(shí)寫下的詩句。琵琶女嫻熟地?fù)軇?dòng)琴弦，琴弦振動(dòng)，發(fā)出了美妙的樂音，讓詩人留下了《琵琶行》這首千古名作。白居易筆下的琵琶女無疑是操控琴弦的高人，一雙巧手即可完美控制琴弦的振動(dòng)產(chǎn)生美妙的音樂。

　　表征振動(dòng)和噪聲的主要參數(shù)有量值、頻率等。振動(dòng)和噪聲往往是有害的，就飛機(jī)而言，振動(dòng)和噪聲超過規(guī)定的量值會(huì)引起諸多不良后果：

　　使機(jī)上人員感到不適，容易產(chǎn)生疲勞，工作能力降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)�使駕駛員產(chǎn)生“錯(cuò)覺”和錯(cuò)誤的操作動(dòng)作。

　　會(huì)影響儀器設(shè)的正常工作，造成儀器設(shè)的失靈，發(fā)生故障，并降低其使用壽命。

　　對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響：低頻大振幅振動(dòng)會(huì)引起結(jié)構(gòu)的局部動(dòng)應(yīng)力過大，有可能造成結(jié)構(gòu)的一次性破壞；高頻振動(dòng)和強(qiáng)噪聲，會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用壽命， 特別是當(dāng)結(jié)構(gòu)萌生疲勞裂紋后，通常會(huì)加速裂紋的擴(kuò)展，從而造成結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。

　　既然在大多數(shù)情況下，振動(dòng)和噪聲都是有害無益的，因此減振降噪、為人們提供更舒適的生活和工作條件，就成為科學(xué)家和工程師一直在努力做的工作。

　　對汽車、坦克、輪船、飛機(jī)、導(dǎo)彈這些搭載了大量精密儀器的裝來說，減振降噪的辦法不是在出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲問題后再設(shè)法排故，而是在裝的設(shè)計(jì)階段就要把振動(dòng)和噪聲控制指標(biāo)要求納入設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　以固定翼飛機(jī)為例，在設(shè)計(jì)階段就需要提出振動(dòng)和噪聲的總體設(shè)計(jì)與控制要求，包括空勤人員工效性和乘員舒適性要求、機(jī)載設(shè)振動(dòng)和噪聲設(shè)計(jì)要求、飛機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲設(shè)計(jì)要求等。飛機(jī)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對這些要求都有具體的規(guī)定。

　　怎么做才能滿足這些要求呢？這對飛機(jī)設(shè)計(jì)師是一個(gè)重大考驗(yàn)，原則上應(yīng)考慮下列問題：

　　在基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定之后，如有必要還應(yīng)該進(jìn)行質(zhì)量、剛度和阻尼的設(shè)計(jì)優(yōu)化或采取其它類型的振動(dòng)控制措施。

　　要減小或消除振動(dòng)和噪聲的危害，就需要了解和掌握表征振動(dòng)和噪聲的主要參數(shù)的具體數(shù)據(jù)。了解和掌握這些具體數(shù)據(jù)可靠的方法就是實(shí)際測量。

　　在大多數(shù)情況下，工程師會(huì)采用振動(dòng)加速度傳感器來感應(yīng)和拾取物體的振動(dòng)信號(hào)，會(huì)根據(jù)測試需求來選擇合適的振動(dòng)加速度傳感器，通過信號(hào)調(diào)理器將傳感器拾取到的振動(dòng)信號(hào)輸入到信號(hào)采集記錄器中， 并從時(shí)域、頻域和概率域等方面，用計(jì)算機(jī)和專用軟件對振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，得到振動(dòng)信號(hào)的量級(jí)、頻率成分和統(tǒng)計(jì)特性等信息。

　　噪聲測量與振動(dòng)測量的方法和過程非常相似，除了主要采用聲壓傳感器（又稱為傳聲器或麥克風(fēng)）來感應(yīng)和拾取噪聲信號(hào)之外，其它測量儀器和分析軟件基本相同，可以共用。

　　目前，振動(dòng)和噪聲的測量技術(shù)已經(jīng)比較成熟和完整了，傳感器種類眾多，除了一些惡劣（如超高溫、強(qiáng)輻射等）和封閉環(huán)境之外，一般都可以得到具有較高信噪比的測量信號(hào)，從而滿足絕大多數(shù)情況下的測量和分析需求。

　　對一個(gè)在振動(dòng)和噪聲環(huán)境中工作的裝，需要考察其承受振動(dòng)和噪聲的能力。當(dāng)然，可以在裝的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)中來考察其工作狀態(tài)，進(jìn)而評(píng)價(jià)其耐振動(dòng)和耐噪聲的能力。但這種做法的效率太低、成本太高， 已經(jīng)基本被淘汰了。

　　目前采用的主要辦法是：根據(jù)在實(shí)際工作環(huán)境中測量得到的振動(dòng)和噪聲數(shù)據(jù)，合理制定振動(dòng)和噪聲的試驗(yàn)條件，用人為模擬創(chuàng)造出來的振動(dòng)和噪聲環(huán)境來考察裝承受振動(dòng)和噪聲的能力。具體來說，就是用振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)來模擬振動(dòng)環(huán)境，用聲學(xué)混響室或行波管來模擬噪聲環(huán)境。

　　音樂家用一雙妙手來操控樂器的振動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)聽的音樂，而工程師又怎樣控制振動(dòng)呢？

　　振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)就是工程師的樂器和雙手。一套完整的振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)主要由振動(dòng)臺(tái)、功率放大器、振動(dòng)控制儀、振動(dòng)加速度傳感器和信號(hào)調(diào)理器組成。工程師利用掌握的知識(shí)和技術(shù)，通過準(zhǔn)確、靈活的操控這些試驗(yàn)設(shè)，來達(dá)到控制振動(dòng)的目的。

　　做振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，把需要考察的儀器（即試驗(yàn)樣品） 通過專用試驗(yàn)夾具固定在振動(dòng)臺(tái)上，將振動(dòng)試驗(yàn)條件設(shè)置于振動(dòng)控制儀中，由振動(dòng)控制儀輸出電壓信號(hào)給功率放大器并驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面產(chǎn)生振動(dòng)。安裝在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面或試驗(yàn)夾具上的加速度傳感器將測量到的振動(dòng)信號(hào)反饋給振動(dòng)控制儀，形成完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。振動(dòng)試驗(yàn)原理示意圖見圖6。

　　振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)包括推力、加速度、速度、位移、頻率范圍、承載能力等。

　　近幾十年以來，振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)經(jīng)歷了從小量級(jí)（推力僅幾噸）、小位移（位移不超過50mm）、定頻、單臺(tái)振動(dòng)，到大量級(jí)（推力近百噸）、大位移（位移超過100mm）、掃頻、寬帶和窄帶隨機(jī)振動(dòng)，再到多臺(tái)、多軸振動(dòng)和多參數(shù)綜合試驗(yàn)；試驗(yàn)對象從單個(gè)產(chǎn)品，到組件和部件，再到整機(jī)和整器， 技術(shù)水平和能力已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化，基本能夠滿足越來越多樣化的振動(dòng)試驗(yàn)需求。

　　圖7是一款三軸振動(dòng)臺(tái)，可以根據(jù)要求在X、Y、Z三個(gè)方向上同時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，使得振動(dòng)的模擬更準(zhǔn)確、試驗(yàn)效率更高。

　　聲學(xué)混響室是這樣一個(gè)空間：能在所有邊界上全部反射聲能，并在其中充分?jǐn)U散，形成各處能量密度均勻、在各個(gè)傳播方向作無規(guī)分布的擴(kuò)散場。

　　聲學(xué)混響室的主要功能是：測定材料的吸聲系數(shù)、聲源的聲功率和頻譜、電聲器件的效率；考核材料、結(jié)構(gòu)或儀器設(shè)的聲疲勞特性，即開展聲疲勞試驗(yàn)。

　　用于考核材料、結(jié)構(gòu)或儀器設(shè)聲疲勞特性的混響室是高聲強(qiáng)聲學(xué)混響室，其主體結(jié)構(gòu)需要用鋼筋混u凝土來構(gòu)建，其試驗(yàn)系統(tǒng)組成示意圖見圖8，主要技術(shù)指標(biāo)包括容積、總聲壓級(jí)、頻率范圍等。

　　目前，小型高聲強(qiáng)混響室容積僅為數(shù)立方米，總聲壓級(jí)能夠達(dá)到165dB，適用于零部件和小型設(shè)的聲疲勞試驗(yàn)；而大型高聲強(qiáng)混響室容積可以達(dá)到數(shù)千立方米，總聲壓級(jí)能夠達(dá)到150dB，可以承擔(dān)部分飛行器整器的聲疲勞試驗(yàn)。高聲強(qiáng)聲學(xué)混響室內(nèi)部圖見圖9。

　　有時(shí)需要用行波管來開展零部件的聲疲勞試驗(yàn)， 其特點(diǎn)是可以得到更大的總聲壓級(jí)。因篇幅有限，步入式高低溫試驗(yàn)室本文就不作詳細(xì)介紹了。

　　在日常工作和生活中，振動(dòng)和聲音（含噪音和樂音） 無處不在、有利有弊。了解其基本特點(diǎn)，有助于揚(yáng)長避短、趨利避害，更好地開展工作和享受生活。

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