关于减振材料及其性能测定3

作为主要标准，在日本有JIS K6394、JASO M306、M329等标准，在国外，ASTM E756、BS AU125、DIN 53440、MIL P22581、SAE J671以及作为国际标准的ISO 2856是众所周知的标准。最近，1992年美国对SAE规格进行了部分修改，日本于1994年制定了关于减振钢板的JIS G0602。在这些规格中，根据作为试验对象的粘弹性材料的不同和处理的试验片大小的不同，提出或推荐了用于评价减振性能的各种试验法。其中，代表性的试验法为悬臂法，为ASTM、DIN及JASO规格所采用，使用称为长条型的细长长方形试验片，基本上是测量半宽度，评价减振性能的方法。另外，还有像BS规格那样，利用用刀刃支撑长条型试验片两端的两点支撑法测量振动衰减率的方法;像MIL和SAE规格那样，对试验用面板进行冲击加振和单频加振来测量振动衰减率的方法;以及作为日本经常使用的试验法，对试验片的中央部进行正弦波加振和随机加振，在驱动点等测量阻抗来评价减振性能的阻抗法。此外，市场上还销售利用粘弹性材料显示的缓和现象掌握减振性能的试验装置。但是，这些装置的测量频率范围为一百几十Hz。

悬臂法、中央激振法、两点悬挂、两点支撑法是典型的损失系数试验法。这些试验法中使用的试验片多为2层型 (粘贴型) 和3层型 (夹心型) 。在此，表示悬臂法和中央激振法的一般特征、试验系统、试验时的误差原因、损失系数测量结果等。

在DIN规格、ASTM规格、JASO规格、JIS规格中采用，是SAE推荐的试验方法。

一般来说，根据减振材料的杨氏模量大小的不同，决定使用什么样的试验片为好。虽然这些减振材料的杨氏模量与试验片的可测量频带之间的关系无法确定，但从概略角度考虑，如下图所示。

损耗系数测量是一项非常精细的试验，即使使用精心制作的试件，损耗系数和共振频率也经常略有不同。这可以认为是由于试验中使用的减振材料和基材的细微物性差异，以及试验片制作误差等造成的。因此，为了尽量避免这些误差，使用3根左右的试验片进行试验，求出得到的损失系数和共振频率的平均值的方法是有效的。下图表示损失系数的时间变化。如图所示，由于改变温度后试件整体未达到测量温度，因此损失系数不稳定。采用这种减振材料时，约2小时即可稳定下来。下图表示利用悬臂法求出的试验片的损失系数和温度以及损失系数和频率的关系。

非接触电磁激振器主要在悬臂法时使用，结构如下。

线圈以较粗的线 (0.1 mmΦ左右) 缠绕较少为好 (1000次左右)，即使缠绕更多，随着直流电阻值的增加和电抗的增加，由于无法加振至高频，因此没有意义。考虑到使用市售的音频放大器，最好以直流电阻100Ω左右为标准缠绕线圈。预计此时的电抗为20 mH左右。另外，永久磁铁必须是电磁加振器使用交流磁场内的最大值，使非接触电磁加振器产生最大能力时，可能会出现直流磁场不足的情况，另外，对小型轻量的被试验片进行加振时，可能会出现直流磁场过强的情况，因此，在各种情况下，可以考虑将永久磁铁制成电磁铁 (再缠绕一组线圈)，施加直流电压的方法。

结构上与非接触电磁激振器完全相同。线圈的匝数、线材等也最好完全相同。特别是在不使用放大器而直接向FFT分析器等输入该信号的情况下，输出阻抗越小越好，如在非接触电磁激振器中所述，缠绕很多细线没有意义。作为传感器，输出是速度比例型，因此它是一种易于使用的传感器，因为它可以测量高频率。但是，偶尔会与非接触电磁加振器发生干扰，因此靠近使用时需要注意。

工作原理如下。

传感器-目标间的精度为0.1%左右，非常好，但传感器直径 (目标尺寸) 与具有灵敏度的距离之比约为10:1 (1 mm的传感器尺寸·目标尺寸需要10 mm左右)，存在难以使用的因素。另外，目标必须是铁电体 (金属等) 。另外，由于原则上它是位移传感器，因此存在难以测量高频的缺点。优点是不会与电磁激振器产生干扰。

利用压电效应的压电式加速度计被广泛用作加速度传感器加速度传感器。目前，压电式加速度传感器尤其在测量高频振动时必不可少。它们是各种振动传感器中最易于使用的，但其重量通常是一个问题。在测量损耗系数和杨氏模量时，被测件与加速度传感器的重量比最好为100:1或更低。此外，必须小心处理引线，确保引线不会造成阻尼。而且，根据安装方式（例如粘合），可能会发生接触谐振，因此必须格外注意。小型传感器的灵敏度通常较低，这会导致信噪比差。对于电荷敏感型传感器，理想的信噪比至少应为1 pC/ms⁻²或更高；对于电压敏感型传感器，理想的信噪比至少应为1 mV/ms⁻²或更高。

这是目前市面上性能最佳的响应传感器。目标与传感器之间的距离可超过100毫米，位移精度高达10⁻¹¹米，速度精度高达10⁻⁶米/秒，频率超过1兆赫兹。它适用于大多数样品，但目标完全反射或完全透射的情况除外。虽然它最常用于悬臂梁法中的响应传感器，但也可以替代中心激励法阻抗头中的加速度传感器。使用时需要注意的是，由于其测量原理是测量传感器与目标之间的相对速度，因此必须将传感器牢固地固定在稳固的底座上。在恒温槽中使用时，必须注意温度限制，因为温度的快速变化会导致冷凝，从而使测量无法进行。激光振动传感器的另一个缺点是价格昂贵；价格越低越好。