复合型传感器振动可靠性强化试验技术研究

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某新型复合型传感器作为车载故障诊断系统的关键信息采集部件,主要功能是监测列车各轴承、齿轮等测点的温度、振动、冲击信号,一般安装在车下,其承受的各方面的环境应力相当严酷,同时又要求高可靠长寿命,若采用传统的可靠性增长试验技术,时间长、费用高,难以承受。近年来,可靠性强化试验技术发展迅速,因其具有低成本且高效的优点,应用越来越广泛。本文将可靠性强化试验技术应用于该型复合型传感器,开展了如下研究工作:首先,在对某新型复合型传感器基本构成与原理分析的基础上,开展了故障模式与影响分析,并根据其它相似产品的现场使用故障统计数据,分析了其失效机理及敏感应力分布规律,探究了影响复合型传感器可靠性的主要因素,发现类似的复合型传感器大部分失效都与振动应力有关,确定振动应力是导致复合型传感器失效的主要敏感应力,这为后续有针对性地开展振动可靠性强化试验提供了参考依据。其次,分别应用传统可靠性强化试验设备气动式振动台以及利用新型电动式振动台非高斯振动控制仪频谱和峭度可控的特点,针对复合型传感器开展了三组振动可靠性强化试验,第一组为基于气动式振动台超高斯振动激励进行的振动强化试验,第二组为基于电动式振动台超高斯振动激励进行的改变功率谱密度量级的振动强化试验,第三组为基于电动式振动台超高斯振动激励进行的改变带宽和峭度值的振动强化试验。对上述试验结果的对比分析表明:第一,电动式振动台超高斯振动强化试验激发出了与气动式振动台超高斯振动强化试验不一样的故障模式,其激发出潜在故障所用的时间更短,说明这两种振动激励环境均可有效激发出复合型传感器不同的潜在缺陷,二者相互补充可更全面地激发出复合型传感器的失效模式;第二,电动式振动台超高斯振动强化试验可以通过改变振动激励的功率谱密度、带宽和峭度等多种方式进行,能够适应各种频率特性不同的产品,相比气动式振动台更加灵活;并且超高斯振动激励的功率谱密度越大、带宽越小、峭度越大,对产品潜在缺陷的激发效率越高,故频谱和峭度可控的超高斯振动激励在激发产品故障方面有着显著的优势。
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