试析振动测试方法在汽车零部件检测中的应用

汽车由众多高精密零部件组成，其安全性、可靠性与各个零部件的质量密不可分。科学、有效的检测手段是保障汽车品质的基础。传统检测方法往往存在破坏性大、效率低和适应性差等不足，而振动测试方法凭借其独特的技术优势，已逐渐成为汽车零部件检测技术的重要发展方向。因此，探索汽车零部件检测中振动测试方法，对于及时发现汽车零部件故障，保障汽车运行安全，具有重要意义。

1 振动测试

振动测试是一种通过对汽车零部件施加激励并采集振动响应信号，分析其动态特性以判断零部件健康状态的检测方法。每一类机械结构都有其独特的固有频率、振型以及阻尼特性，当零部件存在裂纹、松动、材料损伤等缺陷时，其动态参数会出现异常变化。振动测试通常需要利用专门的设备对零部件进行正弦激励、随机激励或冲击激励，通过加速度传感器、速度传感器等采集响应信号。通过时域、频域以及模态分析等信号处理手段，可以识别和定位微小的结构异常和潜在故障。例如，对发动机曲轴进行振动测试时，任何由疲劳、材料不均或装配误差导致的异常都会反映在响应信号的频率谱中，可以早期发现问题、避免零部件在服役过程中出现严重失效[1]。

2 振动测试方法在汽车零部件检测中的应用优势

2.1 非破坏性检测

振动测试方法的最大优势之一就是非破坏性。与传统的破坏性检测手段相比，振动测试无需对被检零部件进行拆解、切割或损伤，可以在零部件完好无损的前提下直接进行检测，保证了零部件的完整性，减少了资源浪费，也使得检测对象在测试后仍可继续投入使用[2]。

2.2 灵敏度高

振动测试对汽车零部件微小缺陷和早期损伤有极高的灵敏度。结构内部的小裂缝、疲劳损伤、材料不均、装配松动等细微问题，往往难以通过常规外观检查或尺寸测量发现，但此类异常会导致零部件固有频率、阻尼等动力学参数的变化。借助高精度振动传感器和先进信号处理技术，振动测试能够准确捕捉微小变化，实现缺陷的早期预警。此特点使振动测试成为提高整车安全性和可靠性的关键保障手段。

2.3 应用范围广

振动测试的适用对象和应用场景广泛，无论是发动机、变速箱、转向系统、悬架系统等重要动力结构件，还是减震器、弹簧、焊接点等普通部件，都可以采用振动测试进行评估。该方法不仅适用于各种结构材料如金属、塑料和复合材料，也适应不同尺寸和形状的复杂零部件，满足从实验室精细分析到生产线批量检测、从整车制造到运行维护等多样化需求。此外，振动测试还能与自动化设备集成，实现在线实时监控，极大提升了汽车零部件全生命周期的质量管理能力[3]。

3 振动测试方法在汽车零部件检测中的应用策略

3.1 电测法

电测法是当前汽车零部件振动测试中应用最广泛、技术最成熟的方法，通过各类电子传感器将机械振动信号转换为电信号，利用专业设备进行采集、处理和分析。在检测中，常用的传感器包括压电式加速度传感器、电阻应变片、电容式位移传感器和电涡流传感器等，根据检测需求安装在零部件的关键位置上，能够精确捕捉振动加速度、速度、位移或应变等物理量。采集到的模拟信号经过放大、滤波和模数转换后，输入到数据采集系统中，通过专业软件进行时域分析、频域分析、阶次分析或模态分析等处理。电测法的优势在于测量精度高、频率响应范围宽、灵敏度可调、抗干扰能力强，且易于与自动化系统集成，广泛应用于发动机振动故障诊断，可精确识别气缸失火、配气机构异常、轴承损伤等问题；在变速器检测中，能够通过振动信号分析齿轮啮合质量和传动系统健康状况；在车身结构检测中，可评估焊接点质量和结构完整性[4]。

3.2 光学测量法

光学测量法是一种先进的非接触式振动测试技术，利用光学原理和设备来捕捉和分析零部件的振动特性，无需与被测物体直接接触。其核心技术包括激光多普勒测振仪(LDV)、数字全息干涉测量(DHIM)、数字图像相关(DIC)和高速摄像技术等。激光多普勒测振仪利用激光束照射在振动物体表面，通过分析反射光的多普勒频移来测量振动速度，精度可达纳米级；数字全息技术则通过记录和重构光波的干涉图案，实现对表面微小变形的精确测量；数字图像相关技术通过对比振动前后表面图像的变化，计算出全场位移和应变分布；高速摄像则能以每秒数千甚至数万帧的速率捕捉快速运动部件的瞬态动态响应。光学测量法的优势是不影响被测零部件的质量和刚度，保证了测量结果的真实性，特别适合测量轻质、小型或难以安装传感器的零部件，如发动机气门弹簧、喷油器针阀、薄壁结构等。光学方法还能提供振动的全场信息而非单点数据，有助于全面把握复杂零部件的振动模态和应变分布。在汽车领域，该技术已成功应用于发动机气门系统动态分析、车身面板模态测试、制动盘变形测量以及复合材料部件的缺陷检测等。

3.3 机械测量法

机械测量法是振动测试领域中常见的方法之一，尽管技术相对传统，但在汽车零部件检测中仍然保持着一定的应用价值，依靠机械装置直接感知和测量零部件的振动特性，无需复杂的电子设备和信号处理系统。典型的机械测量工具包括机械振幅计、机械共振仪、质量块振动表和机械放大杠杆系统等，利用惯性原理、机械共振或杠杆放大等物理机制，将被测零部件的振动转化为可视化的指针位移或刻度读数。机械测量法的主要优势在于设备结构简单、操作直观、成本低廉且稳定可靠，不受电磁干扰影响，不依赖电源供应，特别适合车间现场的快速检测和故障初步诊断。例如，在汽车维修中，技术人员可以利用机械振动表快速检查发动机支架、减震器、悬架弹簧等部件的基本工作状态；在生产线上，简单的机械共振装置可用于铸造零件的内部缺陷初筛。与此同时，机械测量法也存在明显局限性，如测量频率范围窄、精度较低、难以记录和分析复杂振动信号，且不适合微小振动和高频振动的测量。在现代汽车制造中，机械测量法往往作为其他更精密测试方法的补充手段，主要用于现场快速检验、基础筛选或作为验证其他测试结果的参考。在资源有限的小型维修车间或野外应急检测场合，机械测量法的简便性和可靠性仍使其保持着不可替代的实用价值[5]。

4 结语

综上所述，在汽车零部件检测中，振动测试方法包括电测法、光学测量法以及机械测量法，各方式各具优点，可根据实际检测对象与需求选择采用。未来，随着检测设备和信号分析技术的持续创新，振动测试将在汽车制造、运行维护和质量保障等方面继续发挥重要作用，为汽车工业的高质量发展提供有力的技术支撑。

参考文献

[1]张宇,曹友强,李汶淞,王一楠．电动轿车空调系统振动噪声传递路径测试分析[J]．机械设计与制造,2024(1):159-164.

[2]李彬,毕金亮,荣万崇,崔国垲,曹春雨．某SUV 车型方向盘高频振动问题分析与优化[J]．农业装备与车辆工程,2023(12):157-160.

[3]许赛芸．纯电动汽车二挡变速箱振动噪声分析与优化研究[D]．福建工程学院,2023.

[4]覃海峰．串并联式混动车型怠速充电异响优化[J]．小型内燃 机,2024(2):88-92.

[5]朱海青,王蕊．基于信息化的汽车连杆智能制造研究[J]．汽车测试报告,2024(13):59-61.