振动试验中减振降噪声的设计研究

【摘要】噪声是电路内部一种固有的扰动信号，噪声的引起主要是由于电路器材中材料的温度以及物理性能等引起的电荷载流子在运动的过程中出现不规则变化为产生的。噪声在电路中通常与一些重要的信号相混合，从而对信号造成严重影响，因此在抗噪声设计的过程中，首先应该分析电路中噪声的特性及其规律，然后根据其规律合理选择抗噪声的技术，从而提高抗噪声能力。
[ Abstract ] internal circuit noise is an inherent disturbance signal, noise caused mainly due to circuit equipment in the temperature of the material and physical properties of induced charge carrier during movement appeared irregular change is produced. The noise in the circuit is usually associated with some important signals are mixed, thereby the signal causes serious effect, so the noise in the design process, first of all should analysis circuit noise characteristics and its rule of law, and then according to the reasonable choice of the noise, so as to improve the capability of resisting noise.
【关键词】振动试验；抗噪声技术；设计研究
[ Key words ] vibration; noise; design and research
引言：在振动环境里，晶体振荡器很容易引起噪声的发生，如果没有良好的减振设施，其噪声将会达到30到40dB以上，严重影响设备的正常运行，甚至造成设备的损害，为了能够降低噪声，达到减振的目的，提高晶振的抗振性能，我们主要通过设计合理的振动试验，来研究出最佳的减振方案，从而减小恶劣振动环境下噪声对设备的危害。
一、振动试验设计
1、振动试验条件  振动试验采用随机振动方式，施振频率为50Hz~2kHz，分成D1、D2、D3、D4四个量级组进行振动试验，振动的量级可以采用衰减斜率、总均方根和加速度谱密度三种量表示， D1、D2、D3、D4四个量级组试验的振动参数如表1所示：
表1：振动试验条件

试验量级组	衰减斜率(dB/oct)	加速度谱密度(m/s²)²/HZ	总均方根加速度值m/s²
D1	6（50 Hz~100 Hz） -6（1000 Hz~2000 Hz）	3（100 Hz~1000 Hz）	65．5
D2		5（100 Hz~1000 Hz）	84．5
D3		6（100 Hz~1000 Hz）	92．6
D4		8（100 Hz~1000 Hz）	106．9

2、对晶振相位噪声的影响
  在晶振工作的过程中，产生噪声的原因主要是由于外部环境的冲击、离心以及振动等因素。晶振在加速度的条件下，晶振频率的变化与加速度的大小成正比：，一般情况下认为晶体的产生将会造成晶振频率的变化，晶体是机电耦合器件，其在电路中能够将振动转换为电振荡，并且加速度会使晶片变形而造成频率的变化。在试验的过程中能够得知不同方向的晶体其受到加速度的影响也是不尽相同的，造成这种现象的原因主要是由于晶片的受力方向和支架的结构之间联系密切。如果加速度与晶片垂直时，对频率的影响是最大的。在晶振加速度试验的过程中，如果规定都需要进行三个垂直方向的试验，通过较长的一段时间试验后会认为晶体的规律的规定主要是由晶体在各个方向的加速度影响不同而规定的，其实，晶振三个方向受到的加速度影响的情况与晶体的的规律是完全不同的，主要与晶振自身的工作环境以及工作条件有关。
二、减振器的设计
  在结构设计的过程中主要采用粘弹阻尼材料对结构实施阻尼处理，粘弹阻尼材料具有高阻尼能量，但是在结构设计的过程中粘弹阻尼材料的高阻尼性能只有在适当的应用于结构元件的制造中。粘弹阻尼材料的粘性液体在运动的状态下能具有弹性固体材料储存能量和损耗损耗的能量的特性。所以在站弹阻尼材料产生动态应变或者动态应力时，将会有一部分的能量损耗，而且还有一部分能量被储存，其中能量的转化主要表现在机械阻尼，在结构设计中采用这种材料能够有效的抑制结构中产生的振动和噪声。
在抗噪声减振器设计时，利用机械阻尼进行降低或者消除机械振动产生的噪声，从而提高机械运动的稳定性和安全性。在减振抗噪声技术中，结构阻尼设计的合理性、粘弹阻尼材料的性能良好性以及应用的正确性保证阻尼减振效率的三要素。这三要素是缺一不可的。在设计的过程中，按照晶体的结构。我们主要采用阻尼垫的设计方案。阻尼垫的设计主要是在设计之前首先进行制作的阻尼元件。在使用的过程中阻尼垫主要安装在固定基座和需要进行减振的设备中，下图为常用的阻尼垫的几何形状：

（1）在减振抗噪声结构设计时，我们主要根据晶振结构形式进行设计的，其设计的减振结构简单结构如下图所示：在进行减振降噪设计的过程中，我们可以根据晶振结构以及减振降噪的效果设计一级减振、二级减振，但是在二级减振中我们需要在电路板上增加横向铝支撑板，从而能够防止电路板自身颤动引起的电性能变化，达到减振降噪的效果。

（2）电路板的设计
    在对电路板进行设计时，主要以简单静小为设计理念，从而减少质量以及面积。进行电路布线时主要采用微带线进行布置，电路板的器件一般采用表贴器件。对于比较敏感的元器件，在设计的过程中一般采取大面积接地的措施，在对电路板进行设计的过程中，还应该预留一定的位置方便能够增加减振垫片，这样就能够进行调节二级减振效果。
三、总结
   通过设计合理的振动试验，分析振动对晶振相位噪声的影响，并根据晶振的结构采用阻尼垫减振结构进行减振降噪，最终从对本减振结构振动试验后的效果来看，此方案能够将振动对晶振相位的噪声降低到20dB，达到了降低噪声的目的，其效果是非常显著的．
参考文献：
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