基于汽車振動特殊環境下汽車電子裝置相關振動試驗分析

摘 要：汽車設備實現原有功能的重要基礎是電子元器件的正常工作。但是，在汽車運行實際過程中，一般振動會對設備元器件產生不同影響。本文基于汽車振動特殊環境對汽車電子裝置振動試驗進行了詳細研究，希望能夠保證汽車安全、穩定的在路面上行駛。本文主要分析了汽車電子裝置概述，汽車振動特殊環境特點，汽車電子裝置振動試驗方法。

關鍵詞：汽車振動；電子裝置；振動試驗

中圖分類號：X928.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01

一、汽車電子裝置概述

（一）汽車電子控制系統

與計算機控制系統有關的電子裝置是汽車電子控制系統，其具有較高的技術含量，需要配合車上機械系統進行應用，改善與提高了汽車的經濟性、舒適性和操作性。

（二）車載汽車電子裝置

在汽車振動環境中車載汽車電子裝置是可以單獨應用的電子裝置，具體功能是與汽車相關的娛樂、通信和辦公移動等，它與汽車自身的性能并沒有直接關聯，而是屬于汽車附加部分。汽車通訊信息及顯示系統與車載娛樂視聽系統都是車載汽車電子裝置。

汽車幾乎全部系統都已涉及到了汽車電子裝置，分別在車輛各個部分分布，因此工作環境也出現了各種差異。

二、汽車振動特殊環境特點

與汽車電子裝置有關的因素包括其所承受的振動和路面譜特性、行使速度、發動機工作情況，以及它們的工作方式和位置等。另外，汽車行駛環境與工況也對汽車電子裝置的工作環境造成了直接影響，例如溫濕度，而這些又疊加振動在汽車電子器件與元件上發生作用。綜合上述因素，汽車振動環境特點如下：

（1）多樣化的振動方式，疊加的多種振動方式。例如非平衡慣性力在活塞往復運動中發揮的作用，在其運動方向上產生的正弦機理的汽車電子產品；頻繁開關進排氣門會造成汽車產品出現隨機振動；此外，行駛中的汽車，在垂直方向上由于輸入車輪路面隨機產生的移動致使出現了隨機振動進一步影響了汽車產品。因此在汽車上安裝電子裝置部位的不同使其承受不同的振動，并且振動的強度與車速、路面情況以及發動機轉速產生了直接關系。

（2）具有極廣的頻率范圍，具體涉及了5-2000Hz頻段。

（3）振動的多維特點，在實際使用汽車電子設備過程中，三個彼此垂直的方向極有可能同時承受振動負荷。

（4）振動有效疊加了溫濕度。汽車使用范圍和它們的安裝位置與汽車電子裝置工作環境關系密切。涉及的工作溫度是-40-160℃，濕度范圍是10%-98%RH。

三、汽車電子裝置振動試驗方法

明確車用電子、電氣和機械電子部件對振動形成的耐受力是汽車電子裝置振動試驗的主要目標，即在既定的振動激勵下設備不會遭遇破壞，并且有效發揮其可靠性能，它是設計、生產和檢測汽車電子產品過程中常用的試驗方法，能夠對汽車電子產品質量與性能積極考核，可以對汽車工作環境真實反映。

（一）正弦振動試驗

在檢測汽車電子產品耐振性時采用正弦振動試驗，主要目的是對發動機或者變速箱出現的正弦激勵有效模擬，根據不斷變化的頻率劃分為定頻與掃頻振動?？梢詫⒍l振動劃分為危險頻率點振動、某些預定頻率點振動和多點定頻振動，具體是通過響應檢查得到的危險頻率點低于4個的情況下及在規定的預定頻率中應用。

在不顯著的危險頻率或同時試驗幾個獨立樣品的情況中可應用掃頻振動，但是需要保證在頻率范圍內可充分激勵試驗樣品。掃頻振動也可以替代定頻振動實施耐振試驗，掃頻振動在較多危險頻率點時更加便利。

（二）隨機振動試驗

在較寬頻帶上分布或者自身固有頻率極高的電子產品比較適用于隨機振動試驗，其能夠快速將振動特點與整體抗振能力反映在它們各階諧振頻率點上。

對于試件失效機理來說隨機振動試驗與正弦振動試驗對其產生了不同的影響方式，正弦振動試驗在某一頻率上出現的能量，并不是幅值在該頻率上形成的連續譜，而能量在隨機振動試驗中可以有效分布于寬帶范圍內。隨機振動試驗對正弦振動試驗有效進行了擴展，促使振動試驗與真實汽車行駛環境的振動類型十分接近，并且試件中的效應與使用過程中產生的效更加接近。

（三）混合振動試驗

混合振動試驗包含了很多混合模式振動試驗，根據模擬樣品實際應用環境產生了這些組合，具體可以分為三種：

（1）隨機加正弦振動。隨機正弦波是綜合了隨機振動與正弦波產生的復雜振動形式，對汽車振動真實環境的模仿。隨機正弦波振動對若干正弦波與寬頻帶噪聲進行了綜合，其中正弦波振動可以形成固定或者是掃描式的諧波，當然也能夠是非諧波振動，可以有效改變所有頻帶中的振動幅度。例如，汽車在顛簸路面上行駛時，會產生隨機振動，再加上發動機轉速的增加或者減小，也會產生各種正弦激勵，針對模擬的這個振動環境分析，最好的試驗方法便是隨機正弦波振動。

（2）隨機加隨機振動。在寬帶隨機振動條件下有效疊加窄帶隨機振動?？梢允嵌l的窄帶隨機振動，也可以根據一定的頻率范圍往返掃描窄帶隨機振動。

（3）正弦加隨機加隨機振動。將正弦振動與窄帶隨機振動在寬帶隨機振動的背景上進行疊加?？梢允嵌l的正弦振動與窄帶隨機振動，也可以在一定頻率范圍內進行往返掃描；其中可以分離或者重疊的掃描范圍。

（四）多維振動試驗

在實際使用汽車電子設備過程中，三個彼此垂直的空間方向可以對振動負荷同時承受。例如行駛過程中的車輛，由于路面顛簸、剎車啟動、加減速度和拐彎等因素造成的空間沖擊與振動，路面顛簸出現的平移振動為2-10Hz，前后伏仰與左右滾轉分別是2～10Hz，剎車啟動與加減速度都會出現前后平移沖擊，拐彎過程中出現左右平移沖擊。假如對實車環境進行模擬時采用一維振動試驗，無法凸顯汽車電子設備對振動方向產生的敏感度，有能夠造成振動試驗合格的設備在使用過程中產生問題。因此，為了確保獲得可靠的汽車產品，需要采用多維振動試驗。

四、結束語

當前，在汽車上電氣和機械電子部件的應用逐漸增多，嚴重影響了汽車使用性能，有些甚至對整車的經濟舒適度造成了影響，由于電子裝置在汽車穩定、安全性能中發揮了重要作用，因此，利用振動試驗分析汽車電子裝置具有重要意義。

參考文獻：

[1]李靜，沙齊林.現代汽車電氣電子系統[M].武漢：中國地質大學出版社，2009.

[2]王鑫，張月.汽車電子裝置原理與檢修研究[M].哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，2010.

[作者簡介]李志強（1982-），男，河北保定人，本科，助理工程師，研究方向：汽車電子設備環境可靠性試驗。