委托测试服务 · Crystal Instruments 服务

Crystal Instruments 模态试验与模态分析服务

测出频率响应函数，识别模态频率、阻尼与振型，覆盖晶圆到大型工业结构

Crystal Instruments Corporation 原厂产品，西科创业中国区供货与服务 · 原厂页面 ↗

产品概述

模态试验是表征结构振动特性的常用方法：对结构施加已知的激振力并测量其响应，即可计算出结构的频率响应函数（FRF）。在多个位置同时或逐个测量 FRF，就能得到用于估计结构动态响应的数据，并据此识别结构的模态频率、阻尼特性与振型，判断在哪些频率下结构会以很小的输入能量产生剧烈振动。

模态试验的规模跨度很大，受试结构小到电子行业的硅片，大到石料场的多层工业筛。结构的尺寸与几何形状决定激励方式，最常用的两种方法是力锤冲击试验与激振器试验。冲击试验使用模态力锤和响应加速度计：力锤输入脉冲力以激发较宽频带，其尺寸、灵敏度与锤头硬度需按结构规模与关注频带选择；加速度计要足够灵敏以捕捉结构余振而不饱和。通常把加速度计固定在单一位置、改变敲击位置，即“移动敲击”模态试验，此时必须仔细规划并记录敲击点位，因为这是把各条 FRF 拼合成整体响应的关键。

采集完成后，可用 Vibrant Technologies 的 ME'scope 等软件处理，得到工作变形振型（ODS）动画模型以识别模态频率。Crystal Instruments 的 CoCo-80 或 CoCo-90 动态信号分析仪可直接接入 IEPE 力锤和 IEPE 加速度计，无需额外信号调理，即可提取结构的共振频率与阻尼特性；配合第三方软件还能提取模态振型并对 ODS 做动画。测量设置上需正确配置触发（触发电平与预触发）以完整捕捉瞬态信号，并选用 Force-Exponential 窗函数，对冲击与初始响应区段保持原始数据、对尾段余振施加指数衰减，从而抑制 FRF 中的高频误差。

可承接项目

通过已知激振力与响应测量计算结构频率响应函数（FRF）
支持力锤冲击与激振器两种激励方式，适配不同尺寸结构
识别模态频率、阻尼特性与振型，输出 ODS 工作变形动画
CoCo-80/CoCo-90 直连 IEPE 力锤与加速度计，无需信号调理
配合 ME'scope 完成振型提取与振型动画显示
可信赖的触发与 Force-Exponential 窗设置，保证 FRF 精度

典型应用

电子硅片等微小结构到多层工业筛等大型结构的模态测试
电子产品、机械组件与整机的共振频率识别
结构阻尼特性测量与设计改进验证
工作变形振型（ODS）可视化与故障定位
运行工况下的共振规避与振动控制方案制定

常见问题

委托第三方测试和自己买试验设备，该怎么选？

关键看测试频次、量级和是否需要对外的资质报告。若产品量产、需要按固定条件长期反复筛选，自建试验台更经济；若是一次性的设计验证、产品认证、客户送审，或需要一份中立、可追溯的第三方报告，则委托测试更合适。委托的好处是省去设备资本开支与维护，且能用到自购置成本极高的大系统，例如 44,000 lbf 水冷电动台、六自由度 HALT 试验箱和温度湿度振动综合环境箱，这些设备只为个别项目自购并不划算。此外，大尺寸或超重试件、多标准交叉、需要夹具定制与失效分析的项目也更适合交给实验室。实务中很多企业采用“自有台做日常筛选、关键节点委托第三方”的组合方式。

HALT 和 HASS 有什么区别？

HALT（Highly Accelerated Life Test，高加速寿命试验）用于产品设计/开发早期，用逐步加大的应力（热步进、冷步进、快速热循环、振动步进、综合环境）在数小时内逼出设计薄弱环节，它不做 pass/fail 判定，而是找出最弱的地方供设计改进。HASS（Highly Accelerated Stress Screen，高加速应力筛选）用于已定型、进入量产的产品，用超过规格但不超过 HALT 极限的应力筛查制造与工艺缺陷，防止到客户手里出现开箱即坏（out-of-box failure）。简言之：研发阶段用 HALT 找设计缺陷，量产阶段用 HASS 筛制造缺陷。CI 的 HALT 试验箱覆盖 -100 ℃ 至 +200 ℃、升降温速率 60 ℃/min、六自由度重复冲击最高 60 gRMS，并配 6 个响应加速度计与 18 个辅助热电偶。

MIL-STD-810 的振动和冲击试验怎么做？

先根据装备在全寿命周期中会遇到的运输、使用与储存环境，选定对应的方法与程序，常见的是 Method 514.7（振动）和 516.7（冲击），另有高温 501.6、低温 502.6、温度冲击 503.6、湿度 507.6、盐雾 509.4 等。实验室把试件装夹到振动台或冲击台上，用控制器按标准规定的谱形、量级和时长施加激励，并在关键位置布加速度计记录响应。CI 实验室配备单轴与 MIMO 三轴振动系统，三轴同时激励可满足 MIL-STD-810G 要求并把测试时间缩短约三分之二；也提供温度、湿度、振动与高度综合环境（Method 520.4/520.5）。除整机 810 外，还承接元件级 MIL-STD-202、MIL-STD-750 等方法。