電子設(shè)備環(huán)境防護(hù)

電子設(shè)備在工作和運(yùn)載過程中，不可避免地會(huì)受到振動(dòng)、沖擊等機(jī)械力作用。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會(huì)使電子設(shè)備受到損害以至失效。為了保證電子設(shè)備可靠地工作，必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

電子設(shè)備振動(dòng)與沖擊防護(hù)振動(dòng)和沖擊對(duì)電子設(shè)備的危害

①使電子設(shè)備不能正常工作。例如，振動(dòng)引起彈性零件變形，可能使電位器、繼電器、波段開關(guān)、插頭、插座等接觸不良或完全開路；可變電容器片子發(fā)生共振，電容量就會(huì)發(fā)生周期性的變化；導(dǎo)線的變形和變位，可能引起分布參量的變化，從而使電感和電容的耦合發(fā)生變化；振動(dòng)使調(diào)諧電感的鐵芯移動(dòng)，從而引起電感量變化，造成回路失諧，工作狀態(tài)遭到破壞等。

②振動(dòng)和沖擊所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力超過強(qiáng)度極限，會(huì)使元件、器件和結(jié)構(gòu)遭到破壞。例如，電阻器和電容器引線的斷裂；機(jī)殼或底板發(fā)生變形甚至開裂，以及脆性材料如陶瓷、玻璃等的斷裂。此外，長期振動(dòng)或多次沖擊也會(huì)使構(gòu)件發(fā)生疲勞破壞。因此，要保證電子設(shè)備在振動(dòng)和沖擊的環(huán)境下正常工作，必須采取各種防護(hù)措施。

電子設(shè)備振動(dòng)與沖擊防護(hù)提高電子設(shè)備本身的抗振能力

提高抗振能力的措施包括：使結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度；縮短阻容元件的安裝引線或用適當(dāng)材料將阻容元件直接粘接到安裝底板上；大而重的元件、器件應(yīng)用固定夾或其他方式牢固地加以固定；對(duì)振動(dòng)、沖擊特別敏感的元件、器件采取專門防振措施；用甲基硅橡膠灌封整個(gè)印制線路板插件，使印制線路板及其上面的元件成為一個(gè)整體，消除元件和印制線路板之間的相互耦合振動(dòng)；或者用甲基橡膠膜把印制線路板及其上面的元件包覆。在電子設(shè)備中如果能充分考慮上述各項(xiàng)抗振措施，設(shè)備即使不加減振器也能可靠地工作。

電子設(shè)備振動(dòng)與沖擊防護(hù)隔振措施

隔振是電子設(shè)備振動(dòng)、沖擊防護(hù)的一種重要手段。將特殊的彈性元件（減振器）正確地安裝在設(shè)備和支承結(jié)構(gòu)之間，可在一定頻率范圍內(nèi)減小振動(dòng)的影響。但是，如果減振器選擇不當(dāng)，其效果可能相反。

隔振分為主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振兩類。當(dāng)設(shè)備本身是振源時(shí)，為減小其對(duì)周圍其他設(shè)備的影響而采取的隔振措施叫主動(dòng)隔振。其目的是減小傳到支承結(jié)構(gòu)上的振動(dòng)力。隔振對(duì)象是振源。例如，安裝在電子設(shè)備上的通風(fēng)機(jī)或泵是一種干擾源，必須單獨(dú)隔振。當(dāng)外界環(huán)境傳給支承結(jié)構(gòu)以振動(dòng)時(shí)，為減小支承結(jié)構(gòu)的振動(dòng)傳遞到設(shè)備上而采取的隔振措施叫被動(dòng)隔振。例如，安裝在飛機(jī)上的電子設(shè)備，為減小機(jī)體振動(dòng)對(duì)設(shè)備的影響，在支承結(jié)構(gòu)和設(shè)備之間安裝減振器。

電子設(shè)備振動(dòng)與沖擊防護(hù)主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振系統(tǒng)

電子設(shè)備振動(dòng)與沖擊防護(hù)主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振系統(tǒng)（圖1）的原理是相似的。為說明隔振的基本原理，可以單自由度系統(tǒng)的正弦振動(dòng)為例。對(duì)于主動(dòng)隔振，設(shè)備上受到頻率為、幅度為的激振力,傳遞給支承結(jié)構(gòu)的力的頻率亦為,而幅值則為。以傳遞力幅值與激振力幅值的比值=/表示主動(dòng)隔振的隔振系數(shù)。對(duì)于被動(dòng)隔振,支承結(jié)構(gòu)以頻率為、幅值為作正弦振動(dòng)，而設(shè)備則以頻率為、幅值為作振動(dòng)，兩個(gè)振幅的比=/就是被動(dòng)隔振的隔振系數(shù)。根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，兩種隔振系數(shù)的表達(dá)式完全相同，它與系統(tǒng)的頻率比（激振頻率與固有頻率之比）和系統(tǒng)的阻尼比有關(guān)（圖2）。只有當(dāng)頻率比大于，小于1，才有隔振意義。頻率比越大，值越小，隔振效果越好。因此,系統(tǒng)的固有頻率必須低于激振頻率的 1/時(shí)才有隔振效果。阻尼對(duì)隔振效果雖有某些不利的影響，但增加阻尼可壓低共振峰。因?yàn)橥饨鐧C(jī)械環(huán)境復(fù)雜，有時(shí)可能會(huì)引起低頻共振，因此減振器必須有適當(dāng)?shù)淖枘帷?

電子設(shè)備振動(dòng)與沖擊防護(hù)隔振設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是選擇和設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臏p振器，進(jìn)行合理的布置，使系統(tǒng)的固有頻率盡可能低于激振頻率，滿足>。若將電子設(shè)備看作剛體,設(shè)備就是一個(gè)具有六個(gè)自由度的振動(dòng)系統(tǒng)（即三個(gè)平移振動(dòng)和三個(gè)繞坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)），這樣就有六個(gè)固有頻率。這六個(gè)方向的振動(dòng)可能是相關(guān)的，也可能是彼此獨(dú)立的。這主要取決于設(shè)備的重心位置、減振器的剛度和它們的安裝位置等。減振器的安裝力求系統(tǒng)的六個(gè)自由度的振動(dòng)互不相關(guān)，但要求六個(gè)固有頻率盡量接近。為使它們互不相關(guān)而彼此獨(dú)立，應(yīng)滿足兩個(gè)條件：①各減振器設(shè)備的作用力的合力應(yīng)通過設(shè)備的重心；②當(dāng)設(shè)備繞某坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)微小角度時(shí)，各減振器作用力合成一個(gè)力偶，力偶的作用平面應(yīng)與坐標(biāo)軸垂直。圖3是電子設(shè)備中常用的幾種減振器安裝形式,其中a為重心安裝系統(tǒng)，b為底部安裝系統(tǒng),其余四種安裝形式也能減少相關(guān)性。隔振的電子設(shè)備應(yīng)能自由晃動(dòng)，所以要給設(shè)備留有偏移的空間，以便在各個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)不致沖撞鄰近的其他設(shè)備。位移過大時(shí)，應(yīng)安裝適當(dāng)?shù)奈灰葡拗破鳌?

電子設(shè)備振動(dòng)與沖擊防護(hù)沖擊隔離　沖擊是一種急劇的瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)。沖擊時(shí)使電子設(shè)備破壞的原因，主要是沖擊加速度超過電子設(shè)備的最大允許加速度所造成的。采取增大沖擊接觸時(shí)間、減小系統(tǒng)固有頻率、選擇最佳的阻尼值(=0.25)等措施，就可以減小沖擊加速度值。沖擊隔離和隔振相似，分主動(dòng)和被動(dòng)隔沖兩類。電子設(shè)備的隔沖大都屬于被動(dòng)隔沖。隔沖設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)在于把瞬態(tài)的、強(qiáng)烈的沖擊能量，以位能的形式最大限度地儲(chǔ)存在沖擊減振器中，減振器產(chǎn)生較大的變形，然后以系統(tǒng)的固有頻率緩慢地將能量釋放出來，達(dá)到保護(hù)電子設(shè)備的目的。在一般情況下，減振器越軟，設(shè)備受到的沖擊越小。因此，應(yīng)給隔沖設(shè)備留出一定的空間間隙。同時(shí)，在設(shè)計(jì)設(shè)備本身的抗沖結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量避免懸臂式和應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)和傳力構(gòu)件也應(yīng)盡量做到力的平衡；設(shè)備的結(jié)構(gòu)件盡量采用具有屈服強(qiáng)度、高極限強(qiáng)度和高延伸率的延性材料。

用來減小或消除振動(dòng)的一種特殊彈性元件。用于隔振的材料有軟木、毛氈、蜂窩式紙板、泡沫塑料、橡膠及金屬彈簧等。電子設(shè)備常用的減振器有橡膠減振器和金屬彈簧減振器等。當(dāng)激振頻率范圍較寬時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)共振頻率點(diǎn)，這時(shí)應(yīng)增加系統(tǒng)的阻尼，消耗共振系統(tǒng)的能量，抑制共振峰。減振器常用的阻尼方式有空氣阻尼和摩擦阻尼等。為適應(yīng)各種減振要求，減振器還可以設(shè)計(jì)成變剛度、變阻尼型的。

在電子設(shè)備所處的機(jī)械環(huán)境中，激振頻率范圍有時(shí)很寬，從較低的頻率延伸到較高的頻率。這時(shí)，采用減振器隔振往往不能奏效，特別是對(duì)于寬帶的隨機(jī)振動(dòng)。因此,現(xiàn)代電子設(shè)備往往不使用減振器,而是增加結(jié)構(gòu)的阻尼來抑制振動(dòng)。阻尼減振的原理是利用粘彈性阻尼材料的高阻尼特性，將振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?。根?jù)彈性阻尼層的涂覆及與金屬板件的組合形式，可分自由層和約束層兩類。自由層就是把粘彈性材料直接粘貼或涂覆在需要減振的構(gòu)件(如印制板)上，可以是單面噴涂，也可以是雙面噴涂。振動(dòng)時(shí)通過粘彈性材料的變形，吸收振動(dòng)的能量。約束阻尼層是把粘彈性材料粘貼在構(gòu)件和金屬板之間，可做成多層結(jié)構(gòu)形式，但設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。2100433B

第1章 電子設(shè)備振動(dòng)沖擊適應(yīng)性設(shè)計(jì)概論 （1）

1.1 引言 （1）

1.2 電子設(shè)備環(huán)境平臺(tái)研究 （2）

1.2.1 環(huán)境平臺(tái)的含義 （3）

1.2.2 環(huán)境平臺(tái)的組成 （3）

1.2.3 環(huán)境平臺(tái)研究的主要內(nèi)容 （3）

1.2.4 環(huán)境平臺(tái)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟 （8）

1.3 電子設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性平臺(tái)研究 （9）

1.3.1 環(huán)境適應(yīng)性（脆值）平臺(tái)的組成 （9）

1.3.2 建立環(huán)境適應(yīng)性平臺(tái)的研究方法 （10）

1.3.3 提高環(huán)境適應(yīng)性平臺(tái)的技術(shù)措施 （11）

1.4 電子設(shè)備環(huán)境控制技術(shù)及其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則研究 （12）

1.4.1 無源環(huán)境控制技術(shù) （12）

1.4.2 有源環(huán)境控制技術(shù) （13）

1.5 電子設(shè)備環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 （13）