测控电缆振动试验夹具有多种,主要为矩形条状夹具,如图1所示,测控电缆振动试验夹具与滑台之间采用两根螺栓连接。测控电缆随机振动试验中最高频率为2 000 Hz,按照振动试验夹具设计的一般要求^[5-7],在振动台上安装夹具后,其一阶频率要大于2 000 Hz,对于一些质量小、重心低的夹具容易实现该要求,而对于质量大、重心高的夹具,采用两根螺钉连接,其一阶频率通常会低于2 000 Hz,容易在共振点处发生超差现象。

图1 振动试验夹具
Fig.1 Vibration test fixture

试验中发现,将图1所示的试验夹具与两个不同的振动台滑台相连,随机振动控制曲线分别如图2和图3所示。从图中可见,在1#振动台上出现了控制曲线高频超差现象,而在2#振动台上控制曲线全部在误差带内。经观察发现,1#振动台滑台存在微变形,中间出现突起,导致连接面不平整,使得台面到振动试验夹具控制点的传递特性较差,由此引发高频超差问题。

图2 1#振动台上控制响应曲线
Fig.2 Control spectrum curve on 1# vibrostand

图3 2#振动台上控制响应曲线
Fig.3 Control spectrum curve on 2# vibrostand

用2#振动台对图1所示的夹具进行x向与y向白噪声随机振动试验,获取振动台滑台到夹具上表面控制点之间的传递特性曲线,如图4所示。从图4中可见,在2#振动台上进行x向随机振动试验时,夹具一阶频率为1 017 Hz,进行y向随机振动试验时,一阶频率为1 647 Hz。从宏观上看,x向与y向振动试验中,虽然夹具近似对称,其传递特性却相差很大。以上结果表明:看似相同的两个方向振动试验,其传递特性可能相差较大,即使同一方向的振动试验,不同的振动台上得到的传递特性曲线也可能不一样。由此解释了试验过程中,看似两个方向一样的振动试验,一个方向控制响应效果较好,而另一个方向却出现高频超差问题,其主要原因在于夹具和台面构成的结构系统的动态特性发生了改变。结构系统的动态特性变化主要原因在于滑台与振动试验夹具的连接刚度发生了改变,这从宏观上是无法考虑的^[8-10]。进一步的试验通过在滑台与振动夹具之间加入1 mm厚的毛毡,其传递特性如图5所示。由图5可知,在加入毛毡后,两个方向的传递特性基本一致。

图4 2#振动台上传递特性曲线
Fig.4 Transfer curve on 2# vibrostand

图5 2#振动台上加垫后传递特性曲线
Fig.5 Transfer curve on 2# vibrostand with the felt

测控电缆随机振动试验过程中还会出现一种现象,即在低量级振动试验时控制响应曲线很好,随着量级的不断增大,有时也会出现高频超差现象,图6显示了在-12 dB时的控制响应曲线,图7显示了在0 dB时的控制响应曲线。这种现象产生的主要原因在于滑台与振动试验夹具的连接非线性,在进行随机振动控制时,控制系统在小量级下获得传递特性曲线,然后进行迭代循环控制,由于滑台和振动试验夹具间的连接非线性,在高量级时,其传递特性曲线会发生改变,这就导致迭代过程出现误差,发生高频超差现象。

图6 -12 dB量级时的控制响应曲线
Fig.6 Control spectrum cure at-12 dB

图7 0 dB量级时的控制响应曲线
Fig.7 Control spectrum cure at 0 dB

在3#振动台上对图1所示的夹具进行随机振动试验时,其控制响应曲线如图7所示,高频出现超差现象,而当在滑台与振动试验夹具工装之间加入毛毡时,其控制响应曲线如图8所示,无高频超差现象。这主要是由于加毛毡后,阻尼增大,有助于平稳控制。

图8 加毛毡时的控制响应曲线
Fig.8 Control spectrum cure with the felt