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近幾年，LED顯示屏在防護(hù)工程中已得到廣泛應(yīng)用，武器打擊下工程內(nèi)將產(chǎn)生強(qiáng)烈的地沖擊震動(dòng)［１ ?２］，這種沖擊震動(dòng)一旦超過(guò)LED顯示屏的容許值［３］，必將造成工程內(nèi)的LED顯示屏受損和破壞。為了保障戰(zhàn)時(shí)防護(hù)工程的指揮通暢，必須對(duì)工程內(nèi)LED顯示屏的抗沖擊性能進(jìn)行評(píng)估，給出LED顯示屏抗爆炸沖擊震動(dòng)的容許值，為防護(hù)工程內(nèi)LED顯示屏的震動(dòng)防護(hù)提供科學(xué)的依據(jù)，確保其安全。目前，鮮見(jiàn)國(guó)內(nèi)外LED顯示屏抗沖擊性能方面的相關(guān)研究報(bào)道。為此，筆者開(kāi)展了LED顯示屏抗爆炸沖擊性能試驗(yàn)研究，為其防護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。接下來(lái)，聯(lián)誠(chéng)發(fā)小編就帶大家一起來(lái)看看！

１ 試驗(yàn)樣品的選取

設(shè)備的沖擊壽命具有不可忽略的隨機(jī)性，試驗(yàn)對(duì)象的選取對(duì)試驗(yàn)結(jié)果將產(chǎn)生較大的影響，目前市場(chǎng)上常用的LED顯示屏的品牌和規(guī)格型號(hào)較多，其結(jié)構(gòu)組成和連接方式都有較大的差別。LED顯示屏包含顯示屏體和其內(nèi)部配套組件，其內(nèi)部由數(shù)據(jù)接收板、電源和安裝基板等組成，正面裝配LED顯示屏體，通過(guò)彼此級(jí)聯(lián)，拼裝成一個(gè)完整的顯示屏， 由專用配電設(shè)備統(tǒng)一供電。在條件允許的情況下，采用背后支架固定的后維護(hù)方式能夠達(dá)到最優(yōu)的顯示效果。但是為了節(jié)省安裝空間，以及使用維護(hù)方便等多種原因，目前防護(hù)工程內(nèi)也常用前維護(hù)的安裝方式。后維護(hù)通過(guò)螺栓與結(jié)構(gòu)框架連接，前維護(hù)的LED顯示屏采用磁鐵柱與結(jié)構(gòu)框架連接，其沖擊性能取決于磁鐵柱磁力的大小，因此，從連接方式來(lái)看，后維護(hù)比前維護(hù)的LED顯示屏的抗沖擊性能好。筆者針對(duì)前維護(hù)LED顯示屏開(kāi)展沖擊性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)選用了工程內(nèi)常用的４種不同規(guī)格型號(hào)的前維護(hù)型LED顯示屏。

２ 試驗(yàn)研究方法

試驗(yàn)設(shè)備采用爆炸沖擊震動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)［4］。試驗(yàn)臺(tái)的平面幅員為1.7m× 1.2m，最大負(fù)載為 2t，可提供近似半正弦脈沖波形的沖擊加速度信號(hào)，加速度主脈沖峰值范圍為50~2000m/s，對(duì)應(yīng)的主脈沖寬度為45～5ｍｓ。 加速度峰值由沖擊氣壓大小控制，脈沖寬度由不同厚度的毛氈墊層控制。將LED顯示屏通過(guò)支撐鋼支架與沖擊臺(tái)臺(tái)面固定連接，安裝于爆炸沖擊震動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)上的LED顯示屏。

為了使LED顯示屏的沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可靠，試驗(yàn)前對(duì)安裝好的LED顯示屏進(jìn)行外觀檢查、電性能和機(jī)械性能檢測(cè)等，初步估計(jì)震動(dòng)敏感部件。 對(duì)安裝好的LED顯示屏分別進(jìn)行垂直向和水平向的沖擊試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)方向的沖擊載荷按沖擊脈寬 τ 分4個(gè)試驗(yàn)段，分別為 τ ≤10ｍｓ，10ｍｓ＜τ ≤20ｍｓ，20ｍｓ＜τ ≤30ｍｓ，30ｍｓ＜τ ≤40ｍｓ，每個(gè)試驗(yàn)段的加速度峰值按由小到大進(jìn)行，2個(gè)方向4個(gè)試驗(yàn)段，若每個(gè)試驗(yàn)段的樣本數(shù)最少為3個(gè)，至少需要24個(gè)試驗(yàn)樣本，這樣的試驗(yàn)成本太高，為了節(jié)省試驗(yàn)成本，又能正常開(kāi)展試驗(yàn)研究，在每次沖擊試驗(yàn)后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和修復(fù)，更換損壞部件等，在不影響試驗(yàn)結(jié)果的情況下，將設(shè)備進(jìn)行重復(fù)使用。試驗(yàn)過(guò)程中記錄每炮次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及LED顯示屏的工作狀態(tài)。 沖擊試驗(yàn)獲得有效沖擊炮次共計(jì)60個(gè)。

圖 １ 安裝于爆炸沖擊震動(dòng)模擬試驗(yàn)臺(tái)上的LED顯示屏

圖 ２  典型水平向加速度輸入信號(hào)時(shí)程與頻譜圖

圖 ３  典型垂直向加速度輸入信號(hào)時(shí)程與頻譜圖

３ 試驗(yàn)結(jié)果

每個(gè)炮次具體試驗(yàn)情況記錄列于表2。

表2  LED顯示屏的沖擊試驗(yàn)結(jié)果

４ 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1  損傷模式分析

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，前維護(hù)的LED顯示屏模塊主要通過(guò)磁鐵柱與箱體結(jié)構(gòu)或者框架結(jié)構(gòu)連接，其抗震性能主要取決于磁鐵柱的磁力，而磁鐵柱的磁力有限，因此導(dǎo)致整個(gè)LED顯示屏的抗震性能較差，特別是LED之間的碰撞使LED燈掉落。

LED示屏在沖擊過(guò)程中主要的損傷模式有： 組合體分離，結(jié)構(gòu)件脫落，緊固件松動(dòng)等［5-10］。主要的表現(xiàn)形式有：屏幕整體晃動(dòng)、顯示模塊脫落；顯示模塊的線纜震松、震掉；顯示模塊中電子元件的焊點(diǎn)震掉，LED燈震掉等。LED顯示屏在沖擊過(guò)程中主要的損傷現(xiàn)象如圖4所示。

圖 4  LED顯示屏典型沖擊宏觀損傷情況

4.2  沖擊震動(dòng)加速度容許值分析

為獲得LED顯示屏的沖擊震動(dòng)加速度容許值， 本次試驗(yàn)將設(shè)備在爆炸沖擊震動(dòng)作用下正常工作狀態(tài)設(shè)定為：試驗(yàn)后，試驗(yàn)樣品任何部件不需人為干預(yù)，保持原有的正常工作狀態(tài)；將設(shè)備在爆炸沖擊震動(dòng)作用下的異常工作狀態(tài)設(shè)定為：試驗(yàn)后，試驗(yàn)樣品不能完成其主要的功能或基本功能有所降低，與其連用的其他設(shè)備不能正常工作，影響其連續(xù)的工作能力。LED顯示屏的沖擊震動(dòng)加速度容許值實(shí)則為L(zhǎng)ED顯示屏不發(fā)生損壞條件下所能承受的爆炸沖擊震動(dòng)加速度值。

在沖擊試驗(yàn)過(guò)程中，LED顯示屏若出現(xiàn)屏幕黑屏、閃點(diǎn)、信號(hào)中斷、模塊脫落等均為異常工作狀態(tài)，根據(jù)各炮次實(shí)測(cè)的加速度和作用時(shí)間作關(guān)系圖，并以“ × ”表示異常工作狀態(tài)，以“◆” 表示正常工作狀 態(tài)。 圖5給出了不同方向沖擊震動(dòng)荷載作用下，LED顯示屏的損傷分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 圖５中擬合曲線  為不同沖擊震動(dòng)作用下LED示屏正常和異常的臨界曲線。在相同脈寬 τ 作用下，隨著沖擊震動(dòng)荷 載加速度峰值ａ超過(guò)臨界曲線，LED顯示屏工作異 常狀態(tài)顯著驟增。 在加速度峰值相同的沖擊震動(dòng)荷載作用下，LED顯示屏的損傷程度隨沖擊荷載脈寬 τ 的不同，而具有顯著差異。 因此，沖擊震動(dòng)荷載的加速度峰值和脈寬是LED顯示屏損傷的重要影響因素，為了保障LED顯示屏在爆炸沖擊震動(dòng)作用下的安全，擬以不發(fā)生異常工作狀態(tài)的 ａ 和 τ 值共同來(lái)確定LED顯示屏的沖擊性能。

圖 ５  沖擊震動(dòng)荷載作用下LED顯示屏損傷分布

結(jié)合圖 ５ 中臨界曲線形狀，可將臨界曲線按照沖擊荷載脈寬 τ 大小分為３ 段［11］： τ ≤ 10ｍｓ 、10ｍｓ＜τ ≤40ｍｓ 和 τ ＞40ｍｓ 。 為分段給出不同方向爆炸沖擊震動(dòng)作用下LED顯示屏的震動(dòng)容許值，定義 [ ａｚ ] 和  [ ａｈ ] 分別為垂直方向和水平方向的爆炸沖擊震動(dòng)加速度容許值，τｚ和 τｈ分別為垂直方向和水平方向的沖擊震動(dòng)脈寬。由于LED顯示屏損傷臨界曲線隨脈寬增大呈遞減形式，可近似取不同脈寬區(qū)段所對(duì)應(yīng)的峰值加速度最小值，作為L(zhǎng)ED顯示屏在該爆炸沖擊震動(dòng)方向的震動(dòng)容許值。

不同爆炸沖擊震動(dòng)方向和脈寬區(qū)段的LED顯示屏震動(dòng)容許值如表 ３ 所示。

５    結(jié)論

從以上的試驗(yàn)結(jié)果可以得出如下的結(jié)論：

（１）由前維護(hù)LED顯示屏的沖擊震動(dòng)試驗(yàn)，分別得出了其在垂直方向和水平方向沖擊脈寬 τ ≤０．０１ ｓ、 ０．０１ ｓ ＜τ ≤０．０４ ｓ、τ ＞０．０４ ｓ 情況下的震動(dòng)容許值。可為L(zhǎng)ED顯示屏抗爆炸沖擊震動(dòng)防護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。

（２）前維護(hù)LED顯示屏的沖擊震動(dòng)損傷主要是LED模塊的脫落，LED模塊靠磁鐵與框架連接，磁鐵在受到?jīng)_擊震動(dòng)作用下易脫落。

（３）若想提高LED顯示屏的抗震性能，可將前維護(hù)的磁鐵安裝改為螺栓固定等方式，LED顯示屏的抗震性能將會(huì)得到大幅提升。

（４）受試驗(yàn)設(shè)備的限制，不能對(duì)多模塊組合的大型LED顯示屏進(jìn)行原型試驗(yàn)，但對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析得知，隨著組合模塊的增加，LED組合大屏幕的抗震性能會(huì)有所下降。

以上就是聯(lián)誠(chéng)發(fā)小編給大家整理的LED顯示屏抗沖擊震動(dòng)性能試驗(yàn)研究的知識(shí)，希望對(duì)大家有所幫助，同時(shí)歡迎大家補(bǔ)充或指正。聯(lián)誠(chéng)發(fā)是一家全球領(lǐng)先的LED顯示應(yīng)用與解決方案提供商，也是國(guó)家級(jí)專精特新小巨人企業(yè)。主營(yíng)業(yè)務(wù)涵蓋“智慧城市”、“文旅商演”、“商顯工程”、“內(nèi)容科技”四大版塊，擁有全球領(lǐng)先的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備和現(xiàn)代化的博士后研究實(shí)驗(yàn)室及完善的銷售和服務(wù)團(tuán)隊(duì)。如需購(gòu)買LED顯示屏的朋友也可以聯(lián)系我們聯(lián)誠(chéng)發(fā)led顯示屏生產(chǎn)廠家哦，大國(guó)品牌，值得信賴！

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