一、标准概述
IEC 60068-2-80:2005是国际电工委员会制定的环境试验标准，规定了试验Fi（振动—混合模式）的方法与要求，用于验证样品在承受随机与正弦等混合振动激励后功能和结构不会产生不可接受的退化，尤其适用于实际环境振动数据呈现混合模式时的试验剪裁与累积效应评估。
二、适用范围
本标准适用于需要经受复杂混合模式振动激励的各类电气电子产品及设备，尤其适合当实际环境振动测量数据呈现随机与正弦等混合特征时的试验剪裁与累积效应评估。
三、试验条件与所需仪器
试验条件
本标准采用随机振动与正弦振动叠加的混合模式，正弦分量可为单频或多频。
频率范围通常剪裁为2 Hz至3000 Hz，位移能力需达51 mm峰值，载荷能力需达3000 kg。控制方式可选单点控制或多点控制（算术平均或极值比较），控制量为加速度谱密度（ASD），随机分量以连续谱表示，正弦分量以各频率线振幅表示，两者在每个频率线上按规定方法合成参考ASD。
峰值因数（波形峰值与有效值之比）必须限定，以防止驱动信号削波。
试验方向优选三个正交轴，持续时间及功能监测要求由产品规范规定，试验前后需进行外观检查和功能测试。
所需仪器
川至仪器电磁式振动试验台，配备合适台面、扩压器和辅助质量块，满足推力、位移和频率范围要求。
功率放大器需与振动台匹配，额定功率留有1.2至1.5倍余量，失真度低。振动控制器需为数字信号处理器，具备ASD控制、正弦跟踪滤波、峰值因数监测和削波保护功能。
传感器需压电式加速度计，经校准，频率范围和动态范围满足试验要求，多点控制时各控制点各配一只；另需力传感器和位移传感器用于保护监控。信号调理需电荷放大器将电荷信号转为电压信号，数据采集系统需多通道同步采集并实时频谱分析。
功能监测设备根据样品要求配备，如示波器、万用表、数据记录仪等。辅助设备包括安装夹具、隔振基础、屏蔽线缆及环境监控仪器等。
四、试验过程与要求
试验目的
验证样品在承受随机与正弦混合模式振动后，功能和结构性能不会产生不可接受的退化。
特别适用于实际环境振动呈现混合特征时的试验剪裁，同时可揭示两种振动分量叠加引起的应力累积效应和机械弱点。
试验设备
振动台：电动振动台，频率范围典型2 Hz～3000 Hz，位移能力≤51 mm峰值，载荷能力≤3000 kg，配合适台面和扩压器。
功率放大器：与振动台匹配的大功率音频放大器，额定功率为振动台的1.2至1.5倍，失真度低。
振动控制器：数字信号处理器，具备ASD控制、正弦跟踪滤波、峰值因数监测和削波保护功能，支持单点或多点控制策略。
传感器：压电式加速度计（经校准），多点控制时各控制点各配一只；另需力传感器和位移传感器用于保护监控。
信号调理与采集：电荷放大器及多通道同步采集系统，用于实时FFT分析和ASD计算。
功能监测设备：根据样品要求配备，如示波器、万用表、数据记录仪等。
辅助设备：安装夹具、隔振基础、屏蔽线缆及环境监控仪器。
试验过程
试验前：检查样品外观并完成初始功能测试，用合适夹具将样品固定在台面上。输入规定的随机谱和各正弦分量频率与振幅，设定控制策略、频率分辨率、扫描周期及峰值因数限值。
系统均衡：在无样品条件下调整控制参数，使各控制点ASD与规定值误差在允许范围内，合格后安装正式样品。
正式振动：从最低频率开始，按规定扫描速率在有效频率范围内施加混合振动。控制系统实时采集加速度信号，经FFT后与参考ASD比较并调整驱动信号，使控制点ASD维持在规定容差内。全程监测峰值因数，超限时立即降低驱动电平防止削波。
功能监测：试验全过程持续监测样品电性能和机械性能，任何退化或失效立即记录并判定是否中止。
试验后：依次在规定方向完成试验后，对样品进行外观检查、功能复测和必要的内部检查，将结果与试验前数据对比。
试验要求
控制要求：随机分量与正弦分量在每个频率线上按规定方法合成参考ASD；峰值因数必须限定以防削波；有效频率范围由f₁和f₂界定，之外按规定斜率延伸；多点控制时采用算术平均或极值比较策略。
方向与时间：优选三个正交轴（对应样品最脆弱方向），各方向持续时间由产品规范规定。
判定准则：试验后样品功能和结构均未产生不可接受的退化即为合格；功能性能超出允许偏差或出现结构损伤则为不合格。
试验报告：应包含试验条件（谱形、频率范围、加速度、正弦分量、方向、时间、控制策略）、过程记录（ASD曲线、峰值因数、功能监测数据）、试验前后对比数据及照片、判定结论和异常情况描述。
五、恢复条件
恢复步骤
试验结束后，按以下步骤进行恢复：首先关闭振动台和所有试验设备，将样品从振动台台面上小心卸下，取下安装夹具，检查样品外观有无明显损伤或松动部件。
将样品放置在标准大气条件环境中，静置恢复。
恢复期间保持样品非通电、非工作状态，避免外界机械干扰。恢复时间一般不少于1小时，具体时长由产品规范规定。
恢复结束后，先进行外观检查，再进行功能测试和电气参数测量，最后将结果与试验前数据逐项对比。
关键要求
恢复环境必须符合 IEC 60068-1 规定的标准大气条件，即温度15～35℃、相对湿度25%～75%、气压86～106 kPa。
恢复期间样品应处于非工作状态，不得通电运行，以消除热效应和残余应力对判定结果的干扰。
恢复时间不得少于产品规范规定的最小值，若规范未明确规定，则默认不少于1小时。
恢复后的功能测试方法和条件必须与试验前完全一致，确保对比数据的有效性。
注意事项
卸下样品时应格外小心，避免因振动后紧固件松动导致样品跌落造成二次损伤。
若样品表面有明显松动的零部件，应在恢复前记录并拍照，防止恢复后零部件脱落造成误判。
对于含有电池或储能元件的样品，恢复期间应注意安全，防止残余能量释放。
若产品规范要求在多个方向试验之间进行中间恢复，则每个方向试验结束后均需按上述步骤恢复，且恢复条件和时间应保持一致。
试验过程中若曾因功能失效中断试验，恢复后应重新评估是否继续或终止试验，并在报告中详细记录中断原因和恢复情况。
六、设备要求
振动激励系统
需配备电动振动台（或多台振动台组），频率范围典型为2 Hz～3000 Hz，位移能力≤51 mm峰值，载荷能力≤3000 kg，并配有合适台面、扩压器和辅助质量块。多点或多轴试验时需使用多台振动台同步工作或多轴振动台。
功率放大器
需与振动台匹配的大功率音频功率放大器，全频率范围内电压电流输出充足、失真度低，额定功率为振动台的1.2至1.5倍，留有足够余量防止削波。
控制与测量系统
需数字振动控制器，具备实时ASD控制、正弦跟踪滤波、峰值因数监测和削波保护功能，支持单点或多点控制（算术平均或极值比较），实现随机与正弦分量在每个频率线上的合成控制。
传感器
需压电式加速度计（经校准），用于控制点和监测点加速度响应，频率范围、动态范围和灵敏度满足试验要求。多点控制时各控制点各配一只；另需力传感器和位移传感器用于保护监控。
信号调理与采集
需电荷放大器将加速度计电荷信号转为电压信号，以及多通道同步数据采集系统，用于实时FFT分析、ASD计算和驱动信号生成。
功能监测设备
根据样品功能要求配备，如示波器、万用表、数据记录仪、通信接口监测设备等，用于试验全程实时或准实时监测样品电性能和机械性能。
辅助设备
包括试验夹具（按IEC 60068-2-47选取）、隔振基础、屏蔽线缆、环境监控仪器及试验前后功能测试所需全部检测仪器。
七、其他注意事项
安全防护方面：试验前确认隔振基础完好，振动台周围设置安全围栏，操作人员远离振动台行程范围。大功率放大器和振动台可能产生高温，注意防烫。试验结束后等待振动台完全停止、台面温度降至安全范围后再接近样品。
样品安装方面：夹具安装必须牢固，螺栓按规定力矩拧紧，但不可过度拧紧导致样品应力集中。夹具自身共振频率应远离试验频率范围，避免夹具共振影响控制点信号。安装后应预扫一遍低频段确认无异常共振。
驱动信号质量方面：混合模式波形的峰值因数直接影响驱动信号是否削波。试验前应在空载或模拟负载条件下验证峰值因数是否在控制器允许范围内，若超出需降低总激励电平或调整正弦分量数量。削波会导致实际施加的ASD偏低，使试验欠试验。
正弦分量设置方面：正弦频率不宜设置在随机谱斜率急剧变化的转折点附近，否则合成ASD在该频率线上会出现突变，导致控制困难。多个正弦分量之间的频率间隔应足够大，避免跟踪滤波器相互干扰。
多点控制方面：采用算术平均控制时，各控制点信号权重相同；采用极值比较时，以最大偏离点为准。多点控制会降低单点控制精度，需适当放宽ASD容差。控制点应选在样品上刚度较大、响应较平坦的位置，避免选在明显共振峰或反共振点上。
方向切换方面：更换试验方向时应重新确认样品和夹具的安装状态，紧固件可能因前一向振动而松动。方向切换时间应计入总试验时间或按规范处理。
环境影响方面：试验环境温度、湿度应记录，极端环境可能影响传感器灵敏度和样品材料性能。试验室内应避免强电磁干扰，信号线缆使用屏蔽线并可靠接地。
数据记录方面：除控制器自动记录的ASD曲线和峰值因数外，建议额外保存原始时域数据，以便事后分析。功能监测数据应带时间戳，便于与振动数据对应。所有异常事件（如功能中断、设备报警、参数调整）均应详细记录。
试验中断处理方面：若因设备故障或样品严重失效需中断试验，应记录中断时的累积试验时间和已完成的试验量。恢复后是否继续或重新开始，由产品规范规定；若规范未明确，通常中断超过总时间10%则需重新试验。
结语
本试验作为IEC 60068-2-80:2005标准规定的混合模式振动试验方法，通过将随机振动与正弦振动叠加，能够更真实地模拟实际使用环境中复杂的振动条件。试验的关键在于精确控制合成参考ASD、合理限定峰值因数以及正确选择控制点策略，同时试验全程的功能监测和严格的恢复程序是保证结果有效性的核心。使用时应注意夹具设计、方向选择和驱动信号质量，避免因安装不当或信号削波导致试验欠量或过试验。试验前后的全面检查与对比，以及规范的数据记录和报告，是确保试验结论可靠、可追溯的基础。实际应用中应结合具体产品规范灵活调整试验参数，并持续关注标准的更新版本，以确保试验方法始终符合最新要求。
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