模擬運輸試驗是醫用電氣產品環境試驗中機械環境試驗的一項重要試驗項目，運輸試驗屬于隨機的疲勞累積損傷試驗。為達到等效模擬，通常采用載重汽車實地試驗驗證，或使用專用的模擬運輸臺進行試驗。但是，當遇到一些產品質量超過500 kg的大型設備，普通承載能力運輸臺無法滿足試驗要求，實現模擬運輸試驗較為困難。為了能夠更好地完成模擬運輸試驗，節約人力、物力成本，現分析采用振動試驗臺替代模擬運輸試驗的可行性。

GB/T 14710-2009《醫用電器環境要求及(ji)試驗(yan)(yan)方法》[1] 中對運輸(shu)試驗(yan)(yan)的(de)要求為(wei)(wei)：設備為(wei)(wei)正常出(chu)廠包裝，行車(che)(che)路面為(wei)(wei)三級(ji)公(gong)路，行車(che)(che)距離為(wei)(wei)200 km ；行車(che)(che)速度為(wei)(wei)30~40 km/h。試驗(yan)(yan)可以使用載重汽(qi)車(che)(che)以及(ji)運輸(shu)試驗(yan)(yan)裝置進行。 

公(gong)(gong)路(lu)等級(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)定義在《JTG B01-2003公(gong)(gong)路(lu)工程技術標準》[2]中描述如下(xia)：（1）高速公(gong)(gong)路(lu)為專(zhuan)供(gong)汽車(che)分向(xiang)(xiang)分車(che)道(dao)(dao)行(xing)駛(shi)并應(ying)全(quan)部控制(zhi)出入的(de)(de)(de)多(duo)車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)；（2）一級(ji)(ji)(ji)(ji)公(gong)(gong)路(lu)為供(gong)汽車(che)分向(xiang)(xiang)分車(che)道(dao)(dao)行(xing)駛(shi)并可(ke)根據需要(yao)(yao)控制(zhi)出入的(de)(de)(de)多(duo)車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)；（3）二級(ji)(ji)(ji)(ji)公(gong)(gong)路(lu)為供(gong)汽車(che)行(xing)駛(shi)的(de)(de)(de)雙車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)；（4）三級(ji)(ji)(ji)(ji)公(gong)(gong)路(lu)為主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)供(gong)汽車(che)行(xing)駛(shi)的(de)(de)(de)雙車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)；（5）四級(ji)(ji)(ji)(ji)公(gong)(gong)路(lu)為主(zhu)(zhu)要(yao)(yao)供(gong)汽車(che)行(xing)駛(shi)的(de)(de)(de)雙車(che)道(dao)(dao)或單車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)。 

模擬運(yun)輸試驗臺絕大多數(shu)是針對三級公路運(yun)輸而(er)(er)研制的，其用于(yu)模擬實(shi)際汽(qi)車運(yun)輸過程(cheng)中給產(chan)品(pin)帶來的疲(pi)勞(lao)損傷，并按概率與統計(ji)隨機振(zhen)動條件(jian)相同的原理，使振(zhen)動能量按線性范圍對加速度(du)值提高(gao)一定(ding)的倍數(shu)，從而(er)(er)縮(suo)短試驗 時間而(er)(er)進(jin)行(xing)試驗。

模(mo)(mo)擬(ni)(ni)運(yun)輸臺(tai)的(de)設計(ji)參數主(zhu)要依據《QJ/T 815.2-94產品公(gong)路運(yun)輸加速(su)模(mo)(mo)擬(ni)(ni)試驗方法》[3]設定(ding)。該標準中規(gui)定(ding)了模(mo)(mo)擬(ni)(ni)運(yun)輸臺(tai)的(de)關(guan)鍵技(ji)術指(zhi)標，見(jian)表1。

模(mo)擬運輸(shu)試(shi)驗(yan)振動(dong)加速(su)因子α的計算公式(shi)如下：

根據公式代入相關值進行(xing)計算，可以(yi)得出，產(chan)品在模(mo)(mo)擬(ni)運輸測試(shi)中，如果需要完(wan)成實(shi)際200 km的路程運輸，需要在模(mo)(mo)擬(ni)運輸臺上進行(xing)1.5 h的試(shi)驗。

為了(le)能夠更好地(di)采集模擬運輸臺的(de)頻(pin)譜，我們(men)在設置頻(pin)譜分析(xi)儀(yi)的(de)時候頻(pin)譜采集設定了(le)每隔2 s采集以及頻(pin)譜加速度超過0 g2/Hz采集。 

模擬運(yun)輸(shu)臺的(de)測試時(shi)間為(wei)(wei)90 min，在完成測試后，停止頻譜分析儀，將其中的(de)數據導出后進行(xing)(xing)分解。其中X軸(zhou)(zhou)為(wei)(wei)模擬運(yun)輸(shu)臺行(xing)(xing)駛的(de)左右(you)方(fang)(fang)向(xiang)，Y軸(zhou)(zhou)為(wei)(wei)模擬運(yun)輸(shu)臺的(de)行(xing)(xing)駛方(fang)(fang)向(xiang)，Z軸(zhou)(zhou)為(wei)(wei)運(yun)輸(shu)臺的(de)上下(xia)顛簸方(fang)(fang)向(xiang)。 

隨著(zhu)公路(lu)等級的(de)(de)(de)提(ti)高，車輛在(zai)(zai)公路(lu)上行駛(shi)的(de)(de)(de)速度(du)提(ti)高，汽車產生的(de)(de)(de)振動頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)也(ye)隨之變快。一(yi)般汽車在(zai)(zai)公路(lu)上行駛(shi)的(de)(de)(de)主要(yao)(yao)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)為1~200 Hz。我們在(zai)(zai)分解頻(pin)(pin)(pin)譜(pu)圖像時遵循(xun)以下幾(ji)個原則：（1）剔除超(chao)出(chu)200 Hz的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)，留下1~200 Hz 的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)點；（2）如(ru)在(zai)(zai)200 Hz后段出(chu)現較大(da)尖峰，需要(yao)(yao)留下該頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)點的(de)(de)(de)功率(lv)(lv)譜(pu)密度(du)值；（3）對于較平滑的(de)(de)(de)功率(lv)(lv)譜(pu)密度(du)變化不大(da)的(de)(de)(de)線段，相(xiang)近的(de)(de)(de)兩個頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)點功率(lv)(lv)譜(pu)密度(du)不變；（4）對于出(chu)現波峰和波谷的(de)(de)(de)曲線段，直接選(xuan)取該條(tiao)曲線段功率(lv)(lv)譜(pu)密度(du)最大(da)以及最小頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)點進行記錄(lu)。 

依照以(yi)上(shang)原則對(dui)3個軸向的(de)頻(pin)譜圖進行分(fen)解，最(zui)終得出了3個軸向的(de)頻(pin)率以(yi)及功率譜密度，見表2~4。

使(shi)用帶外(wai)包裝(zhuang)的(de)測(ce)(ce)試樣品在(zai)振動試驗臺(tai)(tai)(tai)上分(fen)別(bie)進行模擬運輸(shu)臺(tai)(tai)(tai)的(de)3個軸向測(ce)(ce)試。將樣品放(fang)置在(zai)振動試驗臺(tai)(tai)(tai)中心位(wei)置上，用鐵桿將其四(si)周圍住，控制(zhi)(zhi)傳感器固(gu)定在(zai)振動臺(tai)(tai)(tai)面(mian)上。依據(ju)(ju)測(ce)(ce)試條件，分(fen)別(bie)將模擬運輸(shu)臺(tai)(tai)(tai)的(de)3個軸向測(ce)(ce)試條件按表2~4的(de)數據(ju)(ju)輸(shu)入到(dao)振動試驗臺(tai)(tai)(tai)的(de)控制(zhi)(zhi)程序中。 

輸(shu)入運(yun)輸(shu)臺(tai)Z軸(zhou)測試條件，得(de)出Z軸(zhou)的振(zhen)動加(jia)速(su)度(du)均方(fang)根值約0.68 g2/Hz，振(zhen)幅約2.17 mm。目測振(zhen)動量級與模擬運(yun)輸(shu)臺(tai)相(xiang)差(cha)不多。主要能量集中在(zai)3~7 Hz頻(pin)段，與模擬運(yun)輸(shu)臺(tai)設計的振(zhen)動頻(pin)率相(xiang)符。 

輸(shu)(shu)入運(yun)輸(shu)(shu)臺X軸(zhou)測試(shi)條件，得(de)出(chu)X軸(zhou)的振(zhen)動加速度均方根值約(yue)(yue)0.28 g2/Hz，振(zhen)幅約(yue)(yue)0.17 mm。由于X軸(zhou)方向(xiang)為汽車行駛方向(xiang)的左(zuo)右方向(xiang)，從測試(shi)曲(qu)線(xian)來看，我們依據振(zhen)動試(shi)驗中(zhong)疲勞(lao)關系(xi)的計算公式： 

計算后得出：Tx=34.78Tz。X軸(zhou)的疲勞強度相比Z軸(zhou)太小(xiao)，因此可以忽略X軸(zhou)的振動測試。 

輸入運輸臺Y軸測(ce)試(shi)(shi)條件，得出Y軸的振動加速度(du)均方根值(zhi)約(yue)0.32 g2/Hz，振幅約(yue)1.19 mm。根據測(ce)試(shi)(shi)曲(qu)線(xian)，我們依據振動試(shi)(shi)驗中疲勞關系的計算公式：

從上(shang)述分(fen)析可(ke)以看(kan)出，X軸(zhou)(zhou)和Y軸(zhou)(zhou)雖然也存(cun)在一定(ding)程(cheng)度的(de)振(zhen)動(dong)，但振(zhen)動(dong)量級很小，不管是(shi)從接(jie)觸感覺還是(shi)實(shi)際量值(zhi)，均遠遠小于Z軸(zhou)(zhou)，考慮到大型樣品實(shi)際運輸(shu)的(de)安裝情況，振(zhen)動(dong)來源主要(yao)為(wei)Z軸(zhou)(zhou)，即上(shang)下方向(xiang)，因此，后續如果進行模(mo)擬運輸(shu)臺的(de)振(zhen)動(dong)試(shi)驗，只需要(yao)針對Z軸(zhou)(zhou)測試(shi)，X軸(zhou)(zhou)、Y軸(zhou)(zhou)振(zhen)動(dong)帶來的(de)影響可(ke)以近似(si)忽略。

分析對比(bi)模擬(ni)運(yun)輸(shu)試(shi)驗(yan)振(zhen)(zhen)動頻譜(pu)，可(ke)以得(de)出以下(xia)幾個結論：（1）模擬(ni)運(yun)輸(shu)振(zhen)(zhen)動試(shi)驗(yan)的(de)X軸(zhou)、Y軸(zhou)所(suo)產生(sheng)的(de)疲勞系數(shu)相(xiang)比(bi)Z軸(zhou)較低，只需進行(xing)(xing)Z軸(zhou)的(de)振(zhen)(zhen)動測(ce)試(shi)即可(ke)，無需進行(xing)(xing)X軸(zhou)以及(ji)Y軸(zhou)的(de)振(zhen)(zhen)動試(shi)驗(yan)；（2）使用(yong)振(zhen)(zhen)動試(shi)驗(yan)臺模擬(ni)運(yun)輸(shu)試(shi)驗(yan)相(xiang)比(bi)使用(yong)模擬(ni)運(yun)輸(shu)臺試(shi)驗(yan)，其(qi)疲勞系數(shu)、振(zhen)(zhen)動頻 譜(pu)基本相(xiang)同，在重點考查三級公路運(yun)輸(shu)試(shi)驗(yan)時，可(ke)以替代(dai)其(qi)完(wan)成模擬(ni)運(yun)輸(shu)測(ce)試(shi)。 

綜上所述，必要(yao)時可(ke)通過隨機振(zhen)動試(shi)(shi)驗(yan)替代模擬運輸(shu)試(shi)(shi)驗(yan)，試(shi)(shi)驗(yan)中選擇(ze)Z軸振(zhen)動試(shi)(shi)驗(yan)進行測試(shi)(shi)，這樣(yang)可(ke)以(yi)節約公路測試(shi)(shi)的費用(yong)，提升測試(shi)(shi)的便(bian)捷(jie)性及可(ke)操作性。 

【參考(kao)文獻】

［1］中華(hua)人民共(gong)和國(guo)(guo)國(guo)(guo)家質量監督檢驗檢疫(yi)總局，中國(guo)(guo)國(guo)(guo)家標準化管(guan)理委(wei)員會. GB/T 14710-2009 醫用電器(qi)環(huan)境(jing)要求及(ji)試驗方法[S].北(bei)京：中國(guo)(guo)標準出版(ban)社，2010.

［2］中華人(ren)(ren)民(min)共和(he)國交通部.JTG B01-2003 公(gong)路(lu)工程(cheng)技術標準[S].北京：人(ren)(ren)民(min)交通出(chu)版社(she)，2004.

［3］中(zhong)國(guo)航天(tian)工業(ye)總公(gong)司.QJ/T 815.2-94產品公(gong)路運輸加速模擬試驗方(fang)法 [S].北京：中(zhong)國(guo)航天(tian)工業(ye)總公(gong)司第七〇八研究所，1994.