EMS产品振动试验操作常见问题的发现和解决

EMS产品振动试验操作常见问题的发现和解决
姜震;韩浩林;谢宁;高伟中;陈智溪;郭亚军;周承;蒋盛庭;赵密
【摘要】对EMS（汽车发动机管理系统）产品在振动试验操作中的常见问题、以及如何发现和解决这些问题作了介绍并从中得到结论，EMS产品振动试验操作中的常见问题是可以通过有效的方法及时发现或解决的。

%This paper introduces the common problems of vibration test for EMS (engine management system) products, and how to find and solve these problems. The conclusion shows that these common problems can be found and solved through effective method.
【期刊名称】《环境技术》
【年(卷),期】2016(000)001
【总页数】4页(P18-21)
【关键词】EMS产品;振动试验;常见操作问题
【作者】姜震;韩浩林;谢宁;高伟中;陈智溪;郭亚军;周承;蒋盛庭;赵密
【作者单位】联合汽车电子有限公司，上海 201206;联合汽车电子有限公司，上海 201206;联合汽车电子有限公司，上海 201206;联合汽车电子有限公司，上海201206;联合汽车电子有限公司，上海 201206;联合汽车电子有限公司，上海201206;联合汽车电子有限公司，上海 201206;联合汽车电子有限公司，上海201206;联合汽车电子有限公司，上海 201206
【正文语种】中文
【中图分类】R852.25
EMS产品主要由空气管理系统、电子控制器、供油系统、燃油喷射系统、传感器和点火线圈几个部分的组成，具有结构外形多、实现功能各异、在整车上的安装部位多以及连接件多等特点，因此会导致振动试验操作的多样性和差异性：
1）振动夹具的多样性：会有方形、圆形和不规则形，较大、较小，较轻、较重，铝制、钢制的等；
2）试验装夹的多样性：会涉及到不同的产品、产品线缆、气管、油管等；
3）试验设备的多样性：会涉及到振动台、温湿度箱、产品的加载仪器等；
4）振动类型的多样性：会涉及到正弦扫频、定频、驻留、宽频带随机、正弦叠加随机、机械冲击等；
5）振动量级的差异性：会有大于45 g，也会有小于1 g的。

以上多样性和差异性，使试验操作人员在日常的试验操作中必然会碰到试验起动不了、振动量级达不到指定的要求、振动曲线有歧变、振动不明原因的中断、振动的声音有异响等问题。

如遇到上述问题，试验操作人员需要能快速、准确地发现或解决造成问题的原因，下面介绍排除法。

2.1 造成信号干扰的原因和发现
很多时候，问题是由信号干扰引起的，而造成信号干扰的原因又可能来自：
1）振动系统中，信号电路的接地超过一个就形成了接地回路和工频信号（50 Hz 或整倍数频率的大信号，见图1）；
2）多数加速度传感器使用壳体作为信号回路（参考地），加速度传感器与振动台壳体未绝缘的典型表现是存在接地回路；
3）连接振动控制仪和振动台体的信号线缆很脆弱，经长期使用后线头的损坏和振动中电缆的磨损、屏蔽层的损坏都会造成信号干扰；
4）任何在信号线上感应出的外部干扰信号都会随同实测的加速度传感器振动信号一起被放大器放大；
5）干扰来自接地端本身，接地端的电阻＞4 Ω。

因此可以尝试：
1）更换新的加速度传感器屏蔽块
2）更换加速度传感器与振动控制仪之间的信号线缆为新的低噪音抗干扰信号线缆该信号线缆的一端需要随着试验一起振动，线头损坏或线缆磨损的概率很高，但该信号线缆发生问题时通常只会影响到一路通道。

3）更换振动控制仪与功率放大器之间的信号线缆为新的低噪音抗干扰信号线缆该信号线缆通常处于静止状态，发生问题的概率较低，但该信号线缆发生问题时通常会影响到较多通道。

4）确认系统是否是单点接地
振动系统需要采用单点接地，电路的各个参考点必须具有同一个接地点，这个接地点通常是永久信号公共接地端。

5）确认接地端的电阻＜4 Ω或采用独立接地
若以上尝试使问题解决则说明问题和信号干扰有关；反之则问题需要进一步查找。

2.2 加速度传感器问题的发现
有时候，问题是由加速度传感器引起，因此可以尝试：更换加速度传感器。

若该措施使问题解决则说明问题和加速度传感器有关，反之则问题需要进一步查找。

2.3振动控制仪、输入振动控制仪参数问题的发现
很多时候，问题是由振动控制仪、输入振动控制仪的参数引起，因此可以尝试：将振动控制仪自闭环运行。

用低噪信号线缆对接振动控制仪的输出和输入，在振动控制仪中设置一个常用振动图谱（注意通道的恒流源不能打开），起动程序看振动图谱是否正常运行和有无信
号输出，必要时还可更换到振动控制仪的上下通道（上下通道通常会处于振动控制仪不同的电路板）尝试。

若以上尝试使问题解决则说明问题和振动控制仪、输入控制仪的参数有关，反之则问题需要进一步查找。

2.4水平滑台、振动夹具、试件或试件的加载问题的发现与振动台体、功率放大器或冷却系统问题的发现
很多时候，问题是由水平滑台、振动夹具、试件或试件的加载引起；但也有很多时候，问题是由振动台体、功率放大器或冷却系统引起，因此可以尝试：直接控制振动垂直台的台面运行试验。

试验移除水平滑台、振动夹具或试件的加载，将振动台体置于垂直位置，在台面中心位置安装一个加速度传感器，越靠近中心越好，然后运行试验。

若该措施使问题解决则说明问题和水平滑台、振动夹具、试件或试件的加载有关；反之则说明问题和振动台体、功率放大器或冷却系统有关。

如果确认问题和振动台体、功率放大器或冷却系统有关，可尝试系统开环控制进一步查找问题（以下最好在系统专业人员指导下进行）：
对接振动控制仪的输出和输入、并用三通连接功率放大器的信号线缆，在振动控制仪中设置一个常用振动图谱（注意通道的恒流源不能打开），起动程序自检，同时功率放大器正常开机，慢慢打开增益，看功率放大器上的电压、电流显示值和动圈是否振动：如功率放大器上显示有电压、无电流，动圈无振动，检查动圈。

（以下在主电源断开下进行）方法为在振动台体连接线处断开台体上的动圈输入和输出电缆，并断开接地线缆，用万用表测量动圈，测量电阻约为1 Ω为正常（参考供应商提供的参数，不同的振动系统会有差异），不导通为不正常。

如功率放大器上显示有电压、有电流，动圈无振动，检查励磁。

（以下在主电源断开下进行）方法为在振动台体连接线处断开台体上的励磁输入和输出电缆，并断开接地线缆，用万用
表测量励磁的电阻，如上下励磁阻值相近并对地不导通为正常，如出现上下励磁阻值偏差较大或对地导通（阻值小）为不正常。

如功率放大器上显示无电压、无电流，动圈无振动，检查功率放大器上的前置板和模块。

（以下在主电源断开下进行）方法为测量台体、功率放大器后面的动圈、励磁的输入和输出电缆有无开路和接触不良，模块有无输出，如果确定功率放大器有信号输出、模块输出信号也正常则检查动圈和励磁有无开路。

以上排除法可将造成振动试验操作问题的原因缩小到一个较小的范围，但很多时候仅借助经验也能将造成问题的原因缩小到一个较小范围。

下面介绍几个典型案例：3.1 根据振动控制仪中的问题提示判断造成问题原因
问题描述：某产品振动试验在试验安装完毕后，点击振动控制仪中的“试验开始”起动试验，控制软件开始运行并且显示试验电压逐渐上升，但此时动圈不动，约数十秒后控制软件显示试验运行停止并提示“通道开路”故障（部分振动控制仪在发生“通道开路”故障时通道会有红灯提示）。

问题判断：该情况初步可断定通道发生问题的概率最高，这时可以尝试确认通道的恒流源已打开（对电压型传感器）、更换其他通道运行试验、更换新的加速度传感器信号线缆、更换新的加速度传感器屏蔽块等方法查找问题。

3.2根据振动量级的大小判断造成问题原因
问题描述：某振动系统做振动试验一直处于正常状态，但是在换了小量级随机振动后，试验却起动不了。

问题判断：该情况初步可以断定通道出现干扰的概率最高，这时可以尝试检查通道是否有干扰、采用电荷型加速度传感器控制试验、采用较高灵敏度的加速度传感器控制试验等方法查找问题。

3.3 根据试验运行的时间判断造成问题原因
问题描述：某产品做正弦叠加随机振动试验，初始试验一直处于正常状态，但在运
行了约3 h后，随机部分振动曲线在低频段出现了歧变。

问题判断：该情况初步可以断定运动件出现问题的概率最高，这时可以尝试更换其他通道运行试验、更换新的加速度传感器信号线缆、新的加速度传感器屏蔽块、检查振动台体上部的悬挂系统等方法查找问题。

上面介绍了能发现造成EMS产品振动试验操作问题原因范围的排除法和案例，下面介绍在发现问题范围的基础上，细化的解决试验操作问题的方法（见表1）。

通过对以上EMS产品振动试验操作常见问题的描述、发现和解决，我们可以得到这样的结论：EMS产品振动试验的操作涉及到的因素较多，因此出现问题的概率也会较高，但是只要振动试验操作人员通过有效的方法，这些问题也是能做到及时发现和解决的。

【相关文献】
[1] GB-T 28046.3-2011, 道路车辆电器及电子设备的环境条件和试验机械负荷[S].
[2] GB-T 2423.10-2008,电工电子产品环境试验.第2部分试验方法.试验Fc振动(正弦)[S].
[3]电动振动系统说明书[Z].
[4]振动控制仪说明书[Z].
姜震，硕士，主要从事汽车发动机管理系统零部件的振动试验工作。