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(yong)(yong)電器環境要求及試(shi)驗方(fang)法》[1] 中對運(yun)輸試(shi)驗的要求為(wei)：設備(bei)為(wei)正常出廠包裝，行(xing)(xing)車(che)路面為(wei)三(san)級(ji)公路，行(xing)(xing)車(che)距離為(wei)200 km ；行(xing)(xing)車(che)速度(du)為(wei)30~40 km/h。試(shi)驗可以使用(yong)(yong)載重汽車(che)以及運(yun)輸試(shi)驗裝置進(jin)行(xing)(xing)。 

公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)等級的定義在《JTG B01-2003公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)工(gong)程技(ji)術標(biao)準》[2]中描(miao)述(shu)如下：（1）高速公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)為專供汽(qi)車(che)分(fen)(fen)向分(fen)(fen)車(che)道(dao)(dao)行(xing)駛并(bing)(bing)應全(quan)部控(kong)制出入的多車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)；（2）一級公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)為供汽(qi)車(che)分(fen)(fen)向分(fen)(fen)車(che)道(dao)(dao)行(xing)駛并(bing)(bing)可根據需要(yao)控(kong)制出入的多車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)；（3）二級公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)為供汽(qi)車(che)行(xing)駛的雙車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)；（4）三級公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)為主要(yao)供汽(qi)車(che)行(xing)駛的雙車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)；（5）四級公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)為主要(yao)供汽(qi)車(che)行(xing)駛的雙車(che)道(dao)(dao)或單車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)(lu)。 

模擬運輸(shu)(shu)(shu)試(shi)驗臺絕(jue)大多數(shu)是針對三(san)級(ji)公路運輸(shu)(shu)(shu)而(er)研(yan)制的，其用(yong)于模擬實際汽(qi)車(che)運輸(shu)(shu)(shu)過程中(zhong)給(gei)產品帶(dai)來(lai)的疲勞損傷，并(bing)按(an)概(gai)率(lv)與統計隨機振動條件相同的原理，使振動能(neng)量按(an)線(xian)性(xing)范圍對加速度(du)值提高一(yi)定的倍數(shu)，從而(er)縮短試(shi)驗 時間(jian)而(er)進(jin)行試(shi)驗。

模(mo)擬運(yun)輸(shu)(shu)臺的(de)設計(ji)參數主要依據《QJ/T 815.2-94產品公路運(yun)輸(shu)(shu)加速模(mo)擬試(shi)驗方法》[3]設定。該(gai)標準中規定了模(mo)擬運(yun)輸(shu)(shu)臺的(de)關鍵技術指標，見表1。

模擬運輸試驗(yan)振(zhen)動加速因(yin)子α的計算(suan)公式(shi)如(ru)下(xia)：

根據公(gong)式代入(ru)相關(guan)值進行計算，可以得出(chu)，產品在模(mo)擬運輸測試(shi)中，如(ru)果需要完成實際200 km的(de)(de)路(lu)程運輸，需要在模(mo)擬運輸臺上進行1.5 h的(de)(de)試(shi)驗。

為了(le)能夠更好地采(cai)集(ji)(ji)模擬運(yun)輸臺的頻(pin)譜(pu)，我(wo)們在設置(zhi)頻(pin)譜(pu)分析儀的時(shi)候頻(pin)譜(pu)采(cai)集(ji)(ji)設定(ding)了(le)每隔2 s采(cai)集(ji)(ji)以(yi)及(ji)頻(pin)譜(pu)加速度超過0 g2/Hz采(cai)集(ji)(ji)。 

模擬(ni)運(yun)(yun)輸(shu)臺的測試(shi)時間為90 min，在完(wan)成測試(shi)后(hou)，停止頻譜分(fen)析儀，將其(qi)中的數據導出后(hou)進行(xing)分(fen)解。其(qi)中X軸(zhou)為模擬(ni)運(yun)(yun)輸(shu)臺行(xing)駛的左右方向，Y軸(zhou)為模擬(ni)運(yun)(yun)輸(shu)臺的行(xing)駛方向，Z軸(zhou)為運(yun)(yun)輸(shu)臺的上下(xia)顛簸方向。 

隨著公(gong)(gong)路等級的(de)(de)提高，車(che)輛在(zai)公(gong)(gong)路上行駛的(de)(de)速度提高，汽車(che)產生的(de)(de)振(zhen)動頻(pin)率也隨之變(bian)快。一(yi)般汽車(che)在(zai)公(gong)(gong)路上行駛的(de)(de)主要頻(pin)率為1~200 Hz。我們在(zai)分(fen)解頻(pin)譜(pu)(pu)圖像時(shi)遵循以下(xia)(xia)幾個原則：（1）剔除超(chao)出200 Hz的(de)(de)頻(pin)率，留下(xia)(xia)1~200 Hz 的(de)(de)頻(pin)率點(dian)；（2）如在(zai)200 Hz后(hou)段(duan)出現(xian)較大尖峰，需要留下(xia)(xia)該頻(pin)率點(dian)的(de)(de)功(gong)(gong)率譜(pu)(pu)密度值；（3）對于較平滑的(de)(de)功(gong)(gong)率譜(pu)(pu)密度變(bian)化不(bu)大的(de)(de)線(xian)段(duan)，相近的(de)(de)兩(liang)個頻(pin)率點(dian)功(gong)(gong)率譜(pu)(pu)密度不(bu)變(bian)；（4）對于出現(xian)波峰和波谷的(de)(de)曲(qu)線(xian)段(duan)，直接選(xuan)取(qu)該條曲(qu)線(xian)段(duan)功(gong)(gong)率譜(pu)(pu)密度最(zui)大以及最(zui)小頻(pin)率點(dian)進行記(ji)錄。 

依(yi)照以(yi)上(shang)原(yuan)則對3個軸向(xiang)的頻譜(pu)圖進行分解，最終得出(chu)了3個軸向(xiang)的頻率以(yi)及功率譜(pu)密度，見表2~4。

使用帶外包裝的(de)測試(shi)(shi)樣(yang)品(pin)在振動(dong)(dong)試(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)上分(fen)別(bie)進行(xing)模(mo)擬運輸臺(tai)的(de)3個(ge)軸向(xiang)測試(shi)(shi)。將樣(yang)品(pin)放置(zhi)在振動(dong)(dong)試(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)中心位置(zhi)上，用鐵桿(gan)將其(qi)四周圍住，控(kong)(kong)制傳感器固定在振動(dong)(dong)臺(tai)面上。依據測試(shi)(shi)條(tiao)件，分(fen)別(bie)將模(mo)擬運輸臺(tai)的(de)3個(ge)軸向(xiang)測試(shi)(shi)條(tiao)件按表2~4的(de)數據輸入到振動(dong)(dong)試(shi)(shi)驗(yan)臺(tai)的(de)控(kong)(kong)制程序中。 

輸入運(yun)(yun)輸臺(tai)(tai)Z軸(zhou)測試條件，得出Z軸(zhou)的振(zhen)動加(jia)速度均方根值約0.68 g2/Hz，振(zhen)幅約2.17 mm。目測振(zhen)動量(liang)級與(yu)模擬運(yun)(yun)輸臺(tai)(tai)相(xiang)差不多。主要(yao)能量(liang)集中在3~7 Hz頻(pin)段，與(yu)模擬運(yun)(yun)輸臺(tai)(tai)設計的振(zhen)動頻(pin)率相(xiang)符。 

輸入(ru)運輸臺(tai)X軸測(ce)試條件，得出(chu)X軸的振(zhen)動(dong)加速度均方(fang)根值約0.28 g2/Hz，振(zhen)幅約0.17 mm。由(you)于X軸方(fang)向(xiang)為汽車行(xing)駛方(fang)向(xiang)的左右方(fang)向(xiang)，從測(ce)試曲線(xian)來(lai)看，我們依據振(zhen)動(dong)試驗中疲勞(lao)關系的計算公式(shi)： 

計算后得(de)出：Tx=34.78Tz。X軸的疲勞強度(du)相比(bi)Z軸太小，因(yin)此可(ke)以忽略X軸的振動測試。 

輸入運輸臺Y軸測(ce)試條(tiao)件，得出Y軸的振(zhen)動(dong)加速(su)度均方(fang)根值約(yue)0.32 g2/Hz，振(zhen)幅(fu)約(yue)1.19 mm。根據測(ce)試曲線，我們依(yi)據振(zhen)動(dong)試驗中(zhong)疲勞關系(xi)的計算(suan)公(gong)式：

從上述分(fen)析可以看出，X軸(zhou)和Y軸(zhou)雖然(ran)也存在(zai)一定程度的振(zhen)(zhen)動(dong)，但(dan)振(zhen)(zhen)動(dong)量級(ji)很(hen)小，不管是(shi)從接觸感(gan)覺還是(shi)實際量值，均遠遠小于Z軸(zhou)，考慮(lv)到大(da)型樣品實際運(yun)輸(shu)的安(an)裝(zhuang)情況，振(zhen)(zhen)動(dong)來源主要(yao)為(wei)Z軸(zhou)，即(ji)上下方向(xiang)，因此，后續如果進行模擬運(yun)輸(shu)臺的振(zhen)(zhen)動(dong)試驗，只(zhi)需(xu)要(yao)針對Z軸(zhou)測試，X軸(zhou)、Y軸(zhou)振(zhen)(zhen)動(dong)帶(dai)來的影(ying)響可以近似(si)忽略。

分(fen)析(xi)對比模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)試(shi)驗(yan)(yan)振動頻(pin)譜，可以(yi)得出以(yi)下幾個(ge)結論：（1）模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)振動試(shi)驗(yan)(yan)的X軸、Y軸所產(chan)生的疲勞(lao)系數相(xiang)比Z軸較低，只(zhi)需進行Z軸的振動測(ce)試(shi)即可，無需進行X軸以(yi)及Y軸的振動試(shi)驗(yan)(yan)；（2）使(shi)(shi)用(yong)振動試(shi)驗(yan)(yan)臺模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)試(shi)驗(yan)(yan)相(xiang)比使(shi)(shi)用(yong)模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)臺試(shi)驗(yan)(yan)，其疲勞(lao)系數、振動頻(pin) 譜基本(ben)相(xiang)同，在重(zhong)點(dian)考查三(san)級公(gong)路(lu)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)試(shi)驗(yan)(yan)時(shi)，可以(yi)替(ti)代其完(wan)成模(mo)擬(ni)(ni)(ni)(ni)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)測(ce)試(shi)。 

綜上所述，必要時(shi)可(ke)(ke)通過隨機振動(dong)(dong)試(shi)驗(yan)替代模擬運輸試(shi)驗(yan)，試(shi)驗(yan)中選(xuan)擇Z軸振動(dong)(dong)試(shi)驗(yan)進行測試(shi)，這樣可(ke)(ke)以節約公(gong)路測試(shi)的費用(yong)，提(ti)升(sheng)測試(shi)的便捷性(xing)及可(ke)(ke)操作(zuo)性(xing)。 

【參考(kao)文(wen)獻】

［1］中(zhong)華人民共和國國家質量(liang)監督檢(jian)(jian)驗(yan)檢(jian)(jian)疫(yi)總局，中(zhong)國國家標準(zhun)化管理委員會. GB/T 14710-2009 醫用電器環境要求及試驗(yan)方(fang)法[S].北(bei)京：中(zhong)國標準(zhun)出版社，2010.

［2］中華(hua)人(ren)民共和國交通(tong)部(bu).JTG B01-2003 公路工程(cheng)技(ji)術(shu)標準(zhun)[S].北京：人(ren)民交通(tong)出版社，2004.

［3］中(zhong)國(guo)航(hang)(hang)天工(gong)業(ye)總公(gong)(gong)司(si).QJ/T 815.2-94產品公(gong)(gong)路運(yun)輸加速模擬試驗方(fang)法 [S].北京(jing)：中(zhong)國(guo)航(hang)(hang)天工(gong)業(ye)總公(gong)(gong)司(si)第七〇八研究所(suo)，1994.