【摘要】：數(shù)據(jù)采集儀的振動(dòng)對(duì)其內(nèi)部印制電路板的可靠性有重要影響。本課題以數(shù)據(jù)采集儀印制電路板(PCB)為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析和理論模態(tài)分析。試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析借助DASP軟件采集激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào),并分析數(shù)據(jù)獲取模態(tài)參數(shù)。理論模態(tài)分析借助Hypermesh有限元軟件建立有限元模型,使用Lanczos算法計(jì)算出模態(tài)參數(shù)。本課題的主要內(nèi)容,可以分為以下幾部分:1.查閱相關(guān)文獻(xiàn),介紹國(guó)內(nèi)外研究PCB的方法現(xiàn)狀。2.闡述試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析和理論模態(tài)分析所需要的理論基礎(chǔ)、分析流程和參數(shù)識(shí)別方法,簡(jiǎn)單介紹研究目標(biāo)的PCB。3.對(duì)PCB分別進(jìn)行自由狀態(tài)和約束狀態(tài)兩種工況模態(tài)試驗(yàn),都是采用單點(diǎn)輸入單點(diǎn)輸出信號(hào)采集方式。自由狀態(tài)模態(tài)試驗(yàn),使用4倍基變時(shí)基技術(shù)可以完整采集激勵(lì)和響應(yīng)信號(hào),用最小二乘復(fù)頻域法識(shí)別模態(tài)參數(shù)。約束狀態(tài)試驗(yàn),采用1g正弦掃頻激勵(lì)PCB,分析頻響函數(shù)獲取模態(tài)頻率。通過(guò)試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析獲取PCB的動(dòng)態(tài)特性,掌握試驗(yàn)?zāi)B(tài)的方法。4.材料力學(xué)試驗(yàn)獲取PCB的材料參數(shù),為理論模態(tài)分析做準(zhǔn)備。通過(guò)彎曲試驗(yàn)力和位移的變化,計(jì)算彈性模量值。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)力和位移變化,計(jì)算剪切模量。根據(jù)彈性模量和剪切模量計(jì)算泊松比,與電測(cè)法獲得泊松比對(duì)比,同時(shí)也驗(yàn)證彎曲和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的可行性。5.使用hypermesh有限元軟件,分別建立2D和3D網(wǎng)格模型,采用Lanczos算法分別計(jì)算出自由狀態(tài)和約束狀態(tài)下的模態(tài)結(jié)果。將兩種模型的分析結(jié)果分別與試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析結(jié)果對(duì)比,確定3D網(wǎng)格模型與PCB更接近,并通過(guò)MAC進(jìn)一步驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。對(duì)3D模型網(wǎng)格尺寸優(yōu)化,網(wǎng)格尺寸分別減小到1.1mm和0.7mm分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),網(wǎng)格尺寸減小到0.7mm時(shí)自由狀態(tài)模態(tài)分析結(jié)果變化不大,但約束狀態(tài)模態(tài)分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果誤差更小。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP274.2;TN41
【圖文】：

所以，為了保障電子設(shè)備可靠性工作，有必要提前分析電子設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性，采取相應(yīng)措施保證其正常工作。圖1-1 數(shù)據(jù)采集儀內(nèi)部圖本課題對(duì)數(shù)據(jù)采集儀印制電路板的振動(dòng)研究，數(shù)據(jù)采集儀用于鐵塔基站的信號(hào)測(cè)試。由于使用環(huán)境，數(shù)據(jù)采集儀經(jīng)常處在公路或山路的運(yùn)輸中，會(huì)受到振動(dòng)和沖擊作用，引起內(nèi)部的印制電路板共振對(duì)元器件造成破壞。電子元器件是焊接在 PCB上,元器件所能承受的振動(dòng)和沖擊能力與安裝在 PCB 的位置、方式、自身的質(zhì)量等信息及 PCB 的固有頻率、固定位置密切相關(guān)，所以 PCB 是電子設(shè)備的重要部件[4]。

在 DASP 軟件中，建立 PCB 的試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶凑臻L(zhǎng)寬兩個(gè)方向等間距劃分，總共劃分 121 個(gè)測(cè)點(diǎn)。PCB 的模態(tài)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)分布如圖 3-1。圖3-1 測(cè)點(diǎn)分布3.1.3 激勵(lì)方式在本試驗(yàn)中，PCB 在不同狀態(tài)下激勵(lì)的方法不同。在自由狀態(tài)下，采用錘擊法激勵(lì)，選取某測(cè)點(diǎn)作為響應(yīng)點(diǎn)，力錘按測(cè)點(diǎn)順序敲擊 PCB 上每個(gè)測(cè)點(diǎn)，即通過(guò)單點(diǎn)激勵(lì)的方式獲得結(jié)構(gòu)的頻響函數(shù)。在約束狀態(tài)下，采用 1g 正弦掃頻激勵(lì)，通過(guò)電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)從 1Hz 到 500Hz 掃頻,以便確定 PCB 在此頻率范圍內(nèi)模態(tài)頻率是否全部激

準(zhǔn)（MAC）可以檢驗(yàn)出模態(tài)是否存在虛假模態(tài)和真實(shí)模態(tài)之間的點(diǎn)積，用于評(píng)價(jià)兩個(gè)模態(tài)振型向量幾何上的相關(guān)性和性的工具[22-24]。模態(tài)置信準(zhǔn)則公式為：， （均為振型向量。得到的標(biāo)量值位于 0 和 1 之間。如果 MAC 值近似為 0，那型向量之間不相關(guān)；如果 MAC 值近似為 1，那么說(shuō)明這兩非常相似。換句話說(shuō)，MAC 矩陣中對(duì)角元素是各階振型向，MAC 值為 1，而非對(duì)角元素為不同階振型向量之間的點(diǎn)常低，近似為 0。整個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性，通過(guò)預(yù)試驗(yàn)需要檢查設(shè)備、校正傳的位置等工作。

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