产品自然固有频率及输入共振放大

固有频率和共振

产品及其子组件以及包装材料和结构拥有所谓的固有频率。用最简单的术语来说，自然固有频率就是这些结构在受到机械干扰时最容易振动或激发的地方。与第2部分所述一样，我喜欢引用声音以帮助用更简单的术语描述振动。如果您想到音叉，它是专门设计和制造的可以以特定的频率响应，无论您是用锤子，棍子还是勺子敲打音叉，它都会以相同的频率音（声音）响应。每种声音的振幅/强度可能不同，但频率/音调将相同。

我们用简单的弹簧质量系统来描述振动响应的另一种方法。弹簧质量系统的固有频率（f）与结构的质量（m）以及弹簧的弹簧常数（k –刚度）有关。我们用公式描述这种关系，如下所示。

确定产品的固有频率

您可以想到一个产品可能由许多不同的弹簧质量系统组成，具体取决于产品的复杂性。为了确定测试结构的固有频率，我们在实验室中常使用振动测试系统执行正弦扫描来确定。由于我们讨论的重点是运输振动，可以使用ASTM标准来定义扫频的下限频率和上限频率（范围）。ASTM D3580 –产品振动（垂直运动）测试的标准测试方法，有助于定义用于此类测试的执行程序。D3580指出“经验表明大多数单独的运输环境包含3-100Hz的频率“用此来定义扫描频率范围。运输振动输入的**幅度出现在3-100Hz之间。环境运输测量研究表明，更全面的频率范围可定义为2-200Hz。

为了演示，我们在Lansmont振动测试系统上放置了三个调谐的弹簧质量系统，并在3-100Hz之间执行正弦扫描。每个弹簧质量系统之间的**区别是的质量块的质量，弹簧常数是相同的。

考虑图2中描述的公式，我们可以假设重质量的固有频率最低，而轻质量的固有频率最高。实际上，如果在执行扫描时将加速度计附加到每个质量上，我们就能够定量地测量它们的每个单独的响应。在正弦扫描过程中，我们以预定义的恒定输入幅度控制工作台，然后测量每个弹簧质量系统的响应。如果将响应信号除以输入信号，我们将创建所谓的传递率值或有时称为Q值。举例来说，如果我用恒定的0.5g输入控制工作台，同时测量质量块得到1.0g的响应，那么传递率则为2（响应/输入）。如果我们将每个频率的输入值与三个弹簧质量系统中对应频率的每一个值进行比较，我们将创建一个如下所示的传递率曲线。

此正弦波扫描测试更多地是工程实践–不是测试失败，也不是简单的通过/失败判断测试。在定义的低频和高频之间进行扫描时，我们以恒定的幅度进行扫描，振动的幅度设置得足够高，足以激发测试结构即可，但幅度又不能太大，以免引起任何故障。该测试的目的主要是了解产品/组件/包装如何响应给定频率范围内的受控输入。

我们如何处理此固有频率和传递率信息？

当包装产品在分销环境中移动时，它们将遭受振动，包括跨越固有频率范围的输入振动。振动根本无法避免，幸运的是，可以对保护性包装进行工程设计（调整）以机械过滤或减弱在产品固有频率处或附近发生的运输输入振动，而不是潜在地放大输入。在第4部分中，我们将提供一些可证明的示例，这些示例说明如何使用产品传递性数据来帮助设计和调整缓冲运输解决方案，从而消除与振动相关的运输损坏。

模拟运振动台，正弦扫频振动台

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