数据采集仪印制电路板振动性能测试与分析

发布时间：2020-07-29 15:44

【摘要】：数据采集仪的振动对其内部印制电路板的可靠性有重要影响。本课题以数据采集仪印制电路板(PCB)为研究对象,对其进行试验模态分析和理论模态分析。试验模态分析借助DASP软件采集激励和响应信号,并分析数据获取模态参数。理论模态分析借助Hypermesh有限元软件建立有限元模型,使用Lanczos算法计算出模态参数。本课题的主要内容,可以分为以下几部分:1.查阅相关文献,介绍国内外研究PCB的方法现状。2.阐述试验模态分析和理论模态分析所需要的理论基础、分析流程和参数识别方法,简单介绍研究目标的PCB。3.对PCB分别进行自由状态和约束状态两种工况模态试验,都是采用单点输入单点输出信号采集方式。自由状态模态试验,使用4倍基变时基技术可以完整采集激励和响应信号,用最小二乘复频域法识别模态参数。约束状态试验,采用1g正弦扫频激励PCB,分析频响函数获取模态频率。通过试验模态分析获取PCB的动态特性,掌握试验模态的方法。4.材料力学试验获取PCB的材料参数,为理论模态分析做准备。通过弯曲试验力和位移的变化,计算弹性模量值。扭转试验力和位移变化,计算剪切模量。根据弹性模量和剪切模量计算泊松比,与电测法获得泊松比对比,同时也验证弯曲和扭转试验的可行性。5.使用hypermesh有限元软件,分别建立2D和3D网格模型,采用Lanczos算法分别计算出自由状态和约束状态下的模态结果。将两种模型的分析结果分别与试验模态分析结果对比,确定3D网格模型与PCB更接近,并通过MAC进一步验证模型的准确性。对3D模型网格尺寸优化,网格尺寸分别减小到1.1mm和0.7mm分析结果发现,网格尺寸减小到0.7mm时自由状态模态分析结果变化不大,但约束状态模态分析结果与试验结果误差更小。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP274.2;TN41
【图文】：

所以，为了保障电子设备可靠性工作，有必要提前分析电子设备的动态特性，采取相应措施保证其正常工作。图1-1 数据采集仪内部图本课题对数据采集仪印制电路板的振动研究，数据采集仪用于铁塔基站的信号测试。由于使用环境，数据采集仪经常处在公路或山路的运输中，会受到振动和冲击作用，引起内部的印制电路板共振对元器件造成破坏。电子元器件是焊接在 PCB上,元器件所能承受的振动和冲击能力与安装在 PCB 的位置、方式、自身的质量等信息及 PCB 的固有频率、固定位置密切相关，所以 PCB 是电子设备的重要部件[4]。

在 DASP 软件中，建立 PCB 的试验模型按照长宽两个方向等间距划分，总共划分 121 个测点。PCB 的模态试验测点分布如图 3-1。图3-1 测点分布3.1.3 激励方式在本试验中，PCB 在不同状态下激励的方法不同。在自由状态下，采用锤击法激励，选取某测点作为响应点，力锤按测点顺序敲击 PCB 上每个测点，即通过单点激励的方式获得结构的频响函数。在约束状态下，采用 1g 正弦扫频激励，通过电动振动台从 1Hz 到 500Hz 扫频,以便确定 PCB 在此频率范围内模态频率是否全部激

准（MAC）可以检验出模态是否存在虚假模态和真实模态之间的点积，用于评价两个模态振型向量几何上的相关性和性的工具[22-24]。模态置信准则公式为：， （均为振型向量。得到的标量值位于 0 和 1 之间。如果 MAC 值近似为 0，那型向量之间不相关；如果 MAC 值近似为 1，那么说明这两非常相似。换句话说，MAC 矩阵中对角元素是各阶振型向，MAC 值为 1，而非对角元素为不同阶振型向量之间的点常低，近似为 0。整个试验数据的完整性，通过预试验需要检查设备、校正传的位置等工作。

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本文编号：2774169