本发明是一种在振动、载荷条件下对动接触元件进行测试的方法，属于测量测试技术领域。
背景技术：
电接触元件的使用十分广泛，使用环境十分复杂且多是各种应力的叠加。目前现有试验方法以及国军标中均规定了单一应力试验，例如电寿命试验和振动试验，但是对于电应力和振动综合加载试验方法并没有进行规定，各相关元器件厂家也没有相应的综合加载试验规范与方法，由此造成动接触元件虽然通过了各项出厂试验，但是在外场使用过程中仍然会有各种间歇性故障问题出现。与此同时，各标准规范中规定的单一应力试验仅针对试验前后动接触元件的接触电阻值等参数进行测试，动接触元件的性能测试覆盖不够全面。例如在电寿命试验和振动试验中，并没有监测电接触元件全寿命期内接触电阻、回跳次数、回跳时间和燃弧时间的变化情况，因此不能够监测到动接触元件全寿命期内出现的时通时断等间歇性故障。
技术实现要素：
本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种在振动、载荷条件下对动接触元件进行测试的方法，其目的是能够实现振动与电应力同时加载，确保在试样件通电的情况下，实现振动应力的叠加。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种在振动、载荷条件下对动接触元件进行测试的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
步骤一：在动接触元件的额定电压下进行不同电流值的电寿命试验，电流值取值为额定电流值的50％、80％、100％、120％，150％，监测动接触元件的接触电阻变化情况，根据电寿命试验结果，选取五档电流值中动接触元件最先失效或者接触电阻突然降至0的电流值作为试验电流值；
步骤二：将动接触元件固定在振动台上，所述振动台能够实现X、Y、Z三个方向上的振动；
步骤三：分别在X、Y、Z三个方向上进行频率在20～2000Hz范围内、加速度在1g～5g范围内对动接触元件进行振动扫频试验，扫频时间为15min～20min，测试电流为100mA，监测扫频试验过程中动接触元件的接触电阻的变化情况，选取三个振动方向上动接触元件的接触电阻值超过初始值10％的频率范围，将以上选取的三个频率范围叠加，取其中相交的频率范围作为试验频率段；
另外，选取三个振动方向上动接触元件的接触电阻值峰值与初始值相比变化最大的振动方向作为试验方向；
步骤四：在动接触元件的额定电压下，以试验电流值、试验频率段和试验方向为条件，对动接触元件进行随机振动试验，功率谱密度依照GJB360B中随机振动试验方法试验条件1中的规定来选取，监测试验过程中动接触元件的接触电阻、回跳次数、回跳时间和燃弧时间的变化情况，直至动接触元件失效或接触电阻突然降至0时停止试验。
本发明中提出的振动-载荷综合加载试验方法基于两方面的内容，分别为电应力和振动对动接触元件内部触点对的影响机制。不同电应力等级下，动接触元件内部触点对之间的失效模式与失效机制也是不相同的，尤其是动接触元件内部触电对之间的分断闭合过程中还涉及到电弧的产生、触电表面镀层材料的转移等，这将使得动接触元件的失效以及退化行为更加复杂。动接触元件的使用环境以及使用方向也复杂多样，对于振动环境来说，在不同的应力等级与振动方向下动接触元件的状态也不尽相同，这将直接影响到动接触元件的更多性能参数，包括分断闭合过程中各项时间参数等。本发明中提出的振动-载荷综合加载试验方法是将动接触元件安装在振动试验台上，在电应力与振动同时加载的情况下，通过控制振动试验条件，包括振动方式、振动量级以及振动谱形，考核产品在通电情况下对振动环境的耐受能力，同时能够在全寿命期内监测动接触元件在振动载荷综合加载情况下包括接触电阻以及各项时间参数在内的变化情况，为提高动接触元件环境适应性提供了技术支持。
附图说明
图1为实现本发明所述方法使用的UD T2000振动台的结构示意图
图2为实施例2中对微动开关施加的谱形图
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
参见附图1所示，为实现本发明所述方法使用的UD T2000振动台的结构包括驱动系统1、支撑架2、振动台3和控制器4，其中：
驱动系统1的性能指标为：动作频率：(1～50)次/min；凸轮升程大于5mm，同组凸轮升程误差小于0.1mm，按压次数为1次/转；凸轮表面硬度大于HRC30，表面粗糙度不大于3.2；伺服电机输出扭矩：大于2.5N·m；安装编码器，实时输出伺服电机的转速和转动角度；软轴组件由刚性主轴和扭转弹簧通过螺钉螺母组合而成；
支撑架2的性能指标为：重量大于300kg，电机运行时，能够保持电机位置和工作状态稳定；且高度可调，调整范围大于15cm；支撑架底部安装防滑垫；
控制器4的性能指标为：采用触摸屏进行参数设置；具有伺服电机的启停、转速的设置和控制功能；显示伺服电机转速、累计转动圈数和转动角度。
振动加载试验方法是将动接触元件安装在已搭建好的振动设备试验夹具上，振动台实现开关产品的垂直地面方向上的运动，通过试验夹具的的安装实现开关产品三轴向的振动状态，结合负载电流的改变，实现开关类产品在电应力和振动应力综合加载环境下的实验室加速模拟退化试验。
实施例1
以J210-D2N型继电器为例，该型号继电器的额定电负载为28VDC、5A，通过在额定电压下，分别在电流值为2.5A、4A、5A、6A、7.5A下进行电寿命试验，发现6A时继电器出现了粘结失效，故选取6A为试验电流值；
将继电器固定在振动台上，振动台能够实现X、Y、Z三个方向上的振动；分别在X、Y、Z三个方向上进行频率在20～2000Hz范围内、加速度为5g的扫频试验，扫频时间为15min，测试电流为100mA，监测扫频试验过程中继电器的接触电阻的变化情况，发现在X方向(继电器内部簧片运动方向与振动台振动方向一致)上继电器的接触电阻值变化较大，故选取X方向为试验方向；经过对三个方向上继电器接触电阻的变化情况分析得出，试验频率段为50～200Hz。
在28VDC、6A的电负载下，对继电器进行随机振动试验，振动频率范围为50～200Hz，按照GJB360B中方法214随机振动试验条件1中规定的谱形和试验等级J来选取加速度谱密度，监测试验过程中继电器分断闭合过程中的接触电阻、回跳次数、回跳时间、燃弧时间的变化情况。由于最终数据结果很多，例子中只列举一部分试验数据。
实验结果如下所示：
对比例1
对继电器产品在28VDC、6A的电负载下进行电寿命试验，试验结果如下表所示，由对比例可以看出，采用本专利技术采集到电应力与振动综合加载下继电器的性能参数明显比单一电应力下开关的性能参数要更准确，更贴近于继电器类产品的实际使用状态，其中接触电阻等参数相较于单一电应力情况下继电器的接触电阻值要大一些，回跳次数、回跳时间与燃弧时间也延长了，这与继电器触点对之间的电弧产生现象有关，同时这也预示着继电器的电接触性能受到了综合影响。
单一电应力条件下继电器各性能参数变化情况表
实施例2
以DK1-2型微动开关为例，该型号微动开关的额定电负载为27VDC、8A，微动开关每分钟转动30r。通过在额定电压下，分别在电流值为4A、6.4A、8A、12A、14A下进行电寿命试验，发现12A时继电器出现了粘结失效，故选取12A为加速试验电流值；
将微动开关固定在振动台上，振动台能够实现X、Y、Z三个方向上的振动；分别在X、Y、Z三个方向上进行频率在20～2000Hz范围内、加速度为5g的扫频试验，扫频时间为11min，测试电流为100mA，监测扫频试验过程中微动开关的接触电阻的变化情况，发现在X方向(微动开关按压方向与振动台振动方向一致)上微动开关的接触电阻值变化较大，故选取X方向为试验方向；经过对三个方向上微动开关接触电阻的变化情况分析得出，试验频率段为80～400Hz。开关安装方式以及扫频试验谱形如下所示。
谱设置
进度表
施加的谱形图如图2所示：试验项目:正弦试验控制，图中参数为：
频率(Hz):2000.0000，量级(％):100.0000，目标峰值(g):5.0000；
控制峰值(g):4.8512，驱动峰值(V):0.0056，满量级时间00:11:05；
剩余时间:00:00:00，扫频率(Oct/Min):0.6000，扫频模式:对数。
在27VDC、12A的电负载下，转速为30r/min时，对微动开关进行随机振动试验，振动频率范围为80～400Hz，按照GJB360B中方法214随机振动试验条件1中规定的谱形和试验等级J来选取加速度谱密度，监测试验过程中微动开关分断闭合过程中的接触电阻、回跳次数、回跳时间、燃弧时间的变化情况。由于最终数据结果很多，例子中只列举一部分试验数据。实验结果下表所示。
随机振动试验下微动开关各性能参数变化表
对比例2
对微动开关在27VDC、12A的电负载下进行电寿命试验，试验结果如下表所示，由对比例可以看出，采用本专利技术采集到电应力与振动综合加载下微动开关的性能参数明显比单一电应力下开关的性能参数要更准确，更贴近于开关类产品的实际使用状态，其中接触电阻等参数相较于单一电负载情况下继电器的接触电阻值要大一些，回跳次数、回跳时间与燃弧时间也延长了，这与微动开关触点对之间的电弧产生现象有关，同时这也预示着微动开关的电接触性能受到了综合影响。
单一电应力条件下继电器各性能参数变化情况表
应用经本发明的新的振动加载试验方法，对比单一环境试验方法更加真实地模拟开关类产品的实际使用环境，显著提高实验室模拟试验的可靠性与真实性。