电子产品随机振动试验控制点布置方法研究
基于DSP的随机振动控制器的研究与实现的开题报告
基于DSP的随机振动控制器的研究与实现的开题报告一、课题背景随着电子技术和计算机技术的不断发展，基于DSP的随机振动控制技术在振动信号处理、结构控制、机器人控制等领域广泛应用。
随机振动控制是指对于随机振动信号进行处理，通过控制系统产生反馈作用，使得系统的振动幅值和频率等指标达到人们所要求的目标，从而实现对系统的控制和优化。
基于DSP的随机振动控制器，是采用数字信号处理技术和控制理论相结合的一种控制方式。
它可以根据振动信号的特征，对系统进行在线分析、诊断和控制，具有高效、高精、高鲁棒的特点。
二、研究内容本课题旨在研究基于DSP的随机振动控制器的设计与实现，并探讨其在工程实践中的应用。
具体研究内容包括：1、随机振动信号的特性分析：分析振动信号的频率、幅值、相位等特征参数，确定控制算法和控制目标。
2、基于DSP的随机振动控制器硬件设计：选择合适的DSP芯片，设计和实现控制器的硬件电路，包括信号采集模块、信号处理模块、控制回路、输出模块等。
3、基于DSP的随机振动控制器软件设计：利用DSP芯片的高性能，采用数学模型和控制算法，设计和实现控制器的软件，包括信号滤波、时域和频域特征提取、控制算法和模拟输出等。
4、实验验证和性能评价：构建测试平台，对控制器的性能进行实验验证和评价，包括控制精度、抗干扰性、计算速度和可靠性等指标。
三、研究意义随机振动控制技术在航空航天、船舶、桥梁、建筑等领域具有重要的应用价值。
本课题的研究成果将为解决振动控制中存在的难题提供一种有效的技术手段。
具体意义包括：1、提高系统振动控制的效率和精度，保证系统在不同工况下的稳定性和可靠性。
2、解决工程实践中常见的振动噪声问题，提高设备的使用寿命和运行效率。
3、为我国振动控制技术的发展做出贡献，促进振动控制技术在国内的应用与推广。
四、研究方法本课题将采用实验研究、数学模型和仿真等多种方法，结合电子技术、控制理论、信号处理等多个领域的知识，探索基于DSP的随机振动控制器的设计与实现。
随机振动控制技术研究与应用
随机振动控制技术研究与应用随机振动控制技术是工程与科技领域中一个广泛应用的技术。
通过控制系统来抑制结构物或者机械系统的振动，从而减少振动、降低噪声、提高系统的安全性能和可靠性能。
该技术的应用领域非常广泛，除了可以应用在建筑物和桥梁的结构控制上、车辆、飞机、火箭等的振动控制上，还可以应用在电力系统、化工系统等领域。
本文将从技术的原理、系统设计、控制算法及其应用等多个方面详细的探讨随机振动控制技术。
一、技术原理振动控制的原理是通过对系统的外部激励源进行反馈控制，不断改变控制量，从而使振动系统达到一定的控制目标。
要做到这一点，需要对控制对象了解其振动特征。
对于随机振动，由于随机力量的不同、振动的幅值和频率也会不同，这使得其振动特征非常复杂。
通常情况下，对于随机振动的控制，需要使用随机控制策略。
随机控制的主要思想是通过控制算法，从随机振动中提取出信号的统计特征，形成反馈控制的基础。
这种统计方法通过建立振动模型，然后利用传感器对振动信号进行采集，通过滤波、分析和处理等方法进行预处理。
之后根据不同的控制目标，选择合适的控制方法，进行控制操作，以达到控制目的。
二、系统设计随机振动控制系统的设计通常需要结合控制对象的特性进行，也需要考虑在实际应用中需要的可靠性、复杂度及经济性等因素。
在具体系统设计中，需要考虑以下几个方面：1. 选择适当的传感器：振动控制系统需要选择适当的传感器进行数据采集和测量。
传感器的选择可以根据传感器的类型、输出信号、精度、响应时间、灵敏度等参数来进行。
2. 选择适当的控制器：控制器的选择要根据控制要求、系统复杂度、计算速度等因素来决定。
通常，选择可编程控制器或数字信号处理器进行控制。
3. 选择适当的执行器：执行器是振动控制系统的重要组成部分，对其的选择要根据控制要求和系统特点来决定。
常用的执行器有压电陶瓷、电液伺服阀、扬声器和电动马达等。
三、控制算法在实际应用中，随机振动控制系统常常采取不同的控制算法进行控制操作。
振动模拟实验台控制系统研究的开题报告
振动模拟实验台控制系统研究的开题报告一、研究背景和意义：振动模拟实验是模拟物理环境下的进行振动试验，以验证和研究各种振动相关问题。
实验台控制系统是实现振动模拟实验的核心部分，在实验参数的控制和运行过程中起着重要的作用。
随着工业制造技术的不断发展和应用领域的广泛，振动模拟实验台控制系统的研究和应用也变得越来越重要。
本研究旨在探究振动模拟实验台控制系统的设计及相应控制方法，进一步提高振动模拟实验的稳定性和准确性，为工业制造技术的发展做出积极贡献。
二、研究内容：本研究的主要内容包括：1. 基于STM32单片机的实验控制系统设计：设计一套基于STM32单片机的实验控制系统，实现对振动模拟实验台的各项参数进行控制和监测，包括波形参数、频率、振幅等。
2. 研究振动模拟实验台的控制方法：研究不同类型的振动模拟实验台的控制方法，包括模糊控制、PID控制、神经网络控制等，并比较各种控制方法的优缺点，选取最适合的控制方法。
3. 实验验证和结果分析：对研制的实验控制系统进行实验验证，以上述不同的控制方法进行对比分析，并探究控制系统的执行效果和稳定性，并对结果进行分析和总结。
三、研究方法：本研究将采取如下的研究方法：1.文献综述：根据国内外已有的相关研究文献，分析不同的振动模拟实验平台控制技术，整理各种控制方法的优缺点，并根据现有技术水平制定研究目标。
2.硬件设计：选取相应的硬件平台，包括STM32单片机、传感器、电路板等，完成实验控制系统设计的硬件部分。
3.软件设计：针对硬件设计，进行软件开发，设计实验控制系统的控制逻辑和运行流程，并完成相关算法优化和调试。
4.实验验证：通过实验验证，测试控制系统的执行效果和稳定性，并分析各种控制方法的优缺点，提出改进措施和建议。
四、研究预期结果和应用价值：预期研究结果和应用价值如下：1. 完成一套基于STM32单片机的振动模拟实验台控制系统设计，实现对实验台各项参数的控制和监测。
2. 比较分析不同类型的振动模拟实验台的控制方法，探究各种控制方法的优缺点，并选取最适合的控制方法。
振动试验中多点控制方法的分析与应用
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激 励样 品 。在工程 中应 用 最 为 广泛 的是 对 数 扫 描
摇摆 、 离心加 速 度 、 颠 振 等 多 种 形式 不 同程 度 的机 械
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动能使 设备 因振 动应 力 而产生 疲劳破 坏 ， 影 响机 电设
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关键 词 ： 正弦振动 ： 控制 方法： 传感 器
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｂ ５ ３ ５
文献 标 志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ４ ４ １ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ ０ ７ ４ — ０ ３
Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｆ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ Ｃｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｐｏ ｉ ｎｔ ｓ Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｉ ｎ Ｖｉ ｂｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｓ ｔ
随机振动系统的控制理论研究
随机振动系统的控制理论研究随机振动系统是指在外力的作用下，系统会发生不可预测的振动。
这种振动有时被视为噪声，因为它不仅会干扰结构的正常运作，还会给人造成听觉和心理的不适感。
因此，如何通过控制系统来减轻随机振动就成为了一项重要的研究课题。
一、随机振动的控制方法在控制随机振动时，通常使用一些主流的方法，包括结构增强、有源控制和被动控制。
1. 结构增强结构增强指的是在结构中添加新的耐震部件以增加其耐用性。
这种方法可使结构更加坚固，从而通过减少振动幅度和主体摇晃来减轻随机振动。
2. 有源控制有源控制是指使用控制器通过反馈主体振动方向的变化来控制随机振动。
这种方法需要使用传感器获取振动信号和激励器用于减少振动幅度。
3. 被动控制被动控制利用一些特殊的材料和结构设计来减轻随机振动。
这种方法通常使用振动吸声器、半主动振动控制和振动隔离装置等设备。
二、控制器的设计在控制随机振动时，需要设计一个控制器来实现对系统的控制。
这个控制器通常需要具备以下特点：1. 快速响应能力控制器需要能够快速响应外界的输入信号并及时调整控制参数，从而实现对随机振动的控制。
2. 稳定性控制器应该具有高稳定性和抗扰性能，以确保系统能够正常运行，即使在复杂的工作环境中也不会出现故障。
3. 高精度为了确保控制器能够减少振动幅度和主体摇晃，控制器需要具备高精度，以便能够对微小的振动变化进行调整和控制。
4. 实时性控制器应该具有实时响应能力，以确保能够在不同的工作条件下实时进行调整，如环境温度、湿度、气压等。
三、随机振动系统的实现在设计随机振动控制器时，需要考虑多种因素，如控制器类型、控制器特性、传感器类型和实际控制方案等。
此外，随机振动控制系统的实现还包括以下几个步骤：1. 系统建模建立系统的数学模型是设计控制器的关键步骤之一。
通过建立系统的数学模型，分析其特性并设计合适的控制器参数，从而实现控制系统的控制。
2. 控制器设计基于系统的数学模型，设计一个合适的控制器来控制随机振动，包括反馈和输出控制方法。
随机振动试验研究
随机振动试验研究摘要：随机振动试验中存在许多“失控”现象，随机振动控制理论通常把试验“失控”的原因归于：（1）共振激励太大，超出了控制仪的动态范围；（2）台面、工装、试验件三者产生共振，造成试验中过大的冲击。
本文主要针对随机振动试验中的“失控”现象，从工装角度分析其现象形成的原因，并提出解决问题的方法。
关键词：随机振动试验失控现象工装振动试验是军用设备环境试验项目之一，是产品可靠性试验的重要组成部分。
振动试验是在实验室条件下产生一个人工可控的振动环境，该环境模拟产品生命周期内的使用振动环境，使产品经受与实际使用过程的振动环境相同或相似的振动激励作用，考核产品在预期使用过程的振动环境作用下，能否达到设计所规定的各项技术要求，同时也是考核产品结构强度和可靠性的一个主要试验方法。
1、基本概念1.1 随机振动的定义严格来说一切振动都是随机的，当随机因素可以忽略时，可看做是确定性振动，这时，可以用简单函数或这些函数的组合来描述。
另一种不能用确定函数而只能用概率和统计方法描述振动规律的运动称为随机振动。
1.2 振动的分类振动按其时域波形的特征可分为确定性振动和非确定性振动。
确定性振动是指振动物理盈随时间的变化规律可用确定的数学关系式来表达的一类振动。
非确定性振动是指振动物理量随时间的变化规律无法用确定的数学关系式来表达，而只能用概率论和统计学的方法来描述的一类振动。
随机振动属非确定性振动。
2、随机振动试验中的失控现象及解决方法2.1 随机振动设备组成及功用在试验室振动试验中，试件一般通过适当的试验工装安装在振动台，试验工装与振动台的组合用于模拟预期使用过程中平台产生的振动环境，如图1所示。
大多数情况下，振动使用条件所对应的振动控制点选择在试件与试验工装的连接界面上，其代表了预期使用过程中平台对装备的振动环境激励。
在理想状态情况下，即试件相对与振动台和试验工装可以近似作为刚体处理，如果在试件与试验工装连接界面的振动响应将与预期使用过程一致，可以认为试件经受了符合预期使用过程的振动环境考核。
随机振动试验中确定控制点布置方案的方法
随机振动试验中确定控制点布置方案的方法马红卫【摘要】针对多点控制随机振动试验实施过程中的控制点布置问题，讨论分析了控制点选择的两种方法。
首先，阐述了选择控制点布置方案的必要性，归纳总结了确定控制点布置方案的两种方法：类比法和试验法；其次，对这两种方法的优劣和适用场合进行了讨论分析；最后，利用两个实例分别说明了这两种方法的应用情况和效果。
%Aiming at the layout problem of control points during the multipoint control random vibration test, two methods to choose the control points are discussed. Firstly, the necessity of choosing the layout scheme for control points is explained, and then two methods are summcrized, namely analogy method and test method, to determine the layout scheme of control points.Besides, the merits and applied occasion of the two methods are analyzed and discussed. Finally, two examples are presented to show the application situation and the effect of the two methods.【期刊名称】《电子产品可靠性与环境试验》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P26-30)【关键词】随机振动;多点控制;振动试验;环境试验【作者】马红卫【作者单位】中国电子科技集团公司第十研究所，四川成都 610036【正文语种】中文【中图分类】TB114.37;TB240 引言振动是工程技术领域中经常碰到的问题，通常将振动分为确定性振动和随机振动两大类 [1]。
振动试验中多点控制方法的分析与应用
振动试验中多点控制方法的分析与应用陈宁;魏永胜【摘要】As an effective means of simulation reliability in the real environment, vibration test has been widely used in the performance test of mine electrical products. In this paper, the sinusoidal vibration test is introduced, and then through several tests from usually work, it is illustrated that the multi control points method in vibration test can be used to ensure the accuracy of the test, compared with a single point of control, it can avoid overtesting or undertesting situation.%振动试验作为检验产品可靠性及模拟产品真实使用环境的一种有效手段，已被广泛应用于矿用电气产品的性能考核试验中。
首先简单介绍了正弦扫频振动试验，然后就工作中遇到的几个试验，说明在振动试验中，多点式传感器控制方法相对于单点控制，可以较好地保证试验的准确性，从而避免"过试验"或"欠试验"情况的发生。
【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】3页(P74-76)【关键词】正弦振动;控制方法;传感器【作者】陈宁;魏永胜【作者单位】中国煤炭科工集团太原研究院有限公司煤矿采掘机械装备国家工程实验室，山西太原 030000;中国神华神东煤炭集团，陕西神木 719300【正文语种】中文【中图分类】TB535Abstract: As an effective means of simulation reliability in the real environment, vibration test has been widely used in the performance test of mine electrical products. In this paper， the sinusoidal vibration test is introduced, and then through several tests from usually work, it is illustrated that the multi control points method in vibration test can be used to ensure the accuracy of the test, compared with a single point of control, it can avoid overtesting or undertesting situation.Key words: sinusoidal vibration；control method；sensor矿用采、掘、运等机械用电气设备从井上到井下各场所的运输及设备运行过程中，要承受振动、冲击、摇摆、离心加速度、颠振等多种形式不同程度的机械力作用[1]。
随机振动控制技术的研究与应用
随机振动控制技术的研究与应用振动现象无处不在，从身体的微小振动到建筑物的结构振动，甚至到航空器的飞行振动。
这些振动往往会引起噪声、疲劳及结构故障等问题，因此，研究振动控制技术是非常重要的。
而随机振动是其中一种难以预测、高度不确定的振动形式，它涉及到了一系列的物理参数和环境条件，因此对于随机振动控制技术的研究与应用有着重要的现实意义。
随机振动的特性随机振动是指在时间、频率和幅值等方面都是随机变化的振动。
其特点是不可预测、不可避免、不可控制，具有高频率、高能量等特点，因此往往会影响到机械系统的性能和寿命。
关于随机振动的研究，需要通过对随机振动过程的描述和分析来得到对振动系统的了解，从而进一步探究振动控制的方法。
随机振动控制技术在随机振动控制技术的研究与应用中，涉及到了多种方法和技术，其中包括主动控制、被动控制和半主动控制等。
在这些技术中，半主动控制技术是当前比较成熟的一种控制手段。
其中半主动控制指的是一种利用被动元件和主动元件组合的方式进行振动控制的技术。
半主动控制利用主动元件的负阻性、负刚度和负质量特性，通过控制各被动元件的阻尼、刚度和质量等因素，通过外界激励实时调节参数，从而进行振动控制。
当前，实际应用中最为普遍的是利用半主动控制技术对桥梁、风电塔等工程结构进行振动控制。
以桥梁结构为例，桥梁在车辆经过时，由于振动等原因可能导致桥梁的疲劳，因此需要对桥梁进行振动控制。
目前，应用半主动控制技术对桥梁进行振动控制已经得到了良好的效果。
未来随机振动控制技术的发展趋势在未来的研究中，随机振动控制技术还需要继续不断地深入探讨和研究。
随着信息技术、智能化技术等新技术的迅速发展，未来随机振动控制技术将会呈现以下几个发展趋势。
首先，逐步实现智能化振动控制。
智能化是当前各个领域都在努力的一种趋势，随机振动控制技术也不例外。
未来振动控制的控制器将会更加智能和灵活，采用新的智能算法，以满足不断变化的振动控制需求。
其次，越来越重视对系统的整体控制管理。
电子设备机箱随机振动仿真分析及优化设计
电子设备机箱随机振动仿真分析及优化设计在恶劣车载工况下，电子设备机箱的随机振动影响产品的性能。
论文以某车载电子设备机箱为研究对象，建立了有限元分析模型，进行了机箱的随机振动分析，找出设计薄弱环节，基于随机振动条件下对机箱进行重新优化设计，优化后质量减重明显。
为该型产品设计提供了可用依据。
【Abstract】Under the harsh vehicle conditions，the random vibration of electronic equipment cases will affect the performance of the product. Taking an on-board electronic equipment case as the research object，the finite element analysis mode is established，and the random vibration analysis of the cases is carried out，the weak link of the design is found out. Based on the random vibration condition，the optimization design of the cases is carried out，and the weight loss is obvious after the optimization. It provides a useful basis for the design of this type of product.标签：有限元分析；随机振动；优化设计1 引言电子设备机箱作为重要电子元器件的重要载体，对于电子设备的寿命和工作效率发挥着重要作用，特别是车载军用电子设备机箱由于其恶劣的使用环境和工况，对这类机箱必须具有质量轻、散热好、工作稳定可靠等要求。
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电子产品随机振动试验控制点布置方法
研究
摘要：某电子产品随机振动试验过程中出现了“过试验”、“欠试验”现象，通过设置
监测点，研究形成了试验控制点的布置方法，解决了试验控制超差问题，通过验证该方法具
有一定实用性与推广价值。
关键词：随机振动；控制点布置；过试验；欠试验
1.引言
振动试验是检验产品结构性能的环境试验项目之一，许多真实的振动环境是随机的。
尤
其是电子产品，它们在生产、运输和使用过程中会经历多种类型、多个量级的振动载荷的作用，这些振动载荷绝大多数都可以归结为随机振动载荷，因此随机振动试验被广泛应用于电
子设备的筛选、验收和交付试验中。
目前电子产品随机振动试验执行的试验标准有
GJB150.16A-2009《军用设备环境试验方法》第16部分：振动试验和RTCA/DO-160G《机载设
备环境条件和试验程序》等2项标准。
GJB150.16A-2009规定“在试件/夹具/振动台连接处
或附近安装足够数量的传感器，测量试件/夹具界面的振动数据，根据控制方案的要求控制
振动台并测量其他需要的数据。
把控制传感器安装在尽量靠近试件/夹具的界面处”。
而对
控制点布置方法没有具体说明,导致实际操作时控制点布置不唯一，出现“过试验”、“欠
试验”现象。
2.工作原理
电动振动试验台工作原理如图1，振动控制仪中输入试验条件，产生振动波形的驱动信号，功放将信号放大，振动台内部动圈按照试验条件动作。
安装在振动台上的加速度传感器
拾取加速度信号，通过前置功放将信号放大，即控制仪得到加速度反馈信号，进行闭环控制。
振动台内部产生的热量通过冷却系统进行处理。
图1 电动振动试验台工作原理图
3.问题描述及分析
3.1问题描述
某电子产品在进行随机振动试验时，监测点的响应值频繁超差，不能满足试验要求。
试验条件见表1。
表1随机振动试验条件
以往的随机振动试验，试验操作人员根据控制点选取的基本原则采取多点平均控制方式选取2-3个控制点进行试验，均能够达到试验控制稳定。
此次试验，试验操作人员为避免试件“过试验”或“欠试验”，在试件设置了3个监测点，以监测试验样品的响应值。
因产品试验件结构复杂，试验采取多点平均控制方式，试验操作人员通过选取2种不同控制点方案进行，试验均失败。
试验结果：振动试验的量值不能如实地反映试验所需要的量级，监测点的响应值Grms与理论要求值Grms相差很大，导致“过试验”或“欠试验”的现象。
3.2原因分析
经过对试验现象及数据进行分析，造成“过试验”或“欠试验”现象的原因可能有3个
方面：
1）监测点加速度传感器接头处松动，导致试验中松动处针头有碰撞，监测点信号出现
超差。
2）试件与夹具安装不牢固，监测点加速度传感器安装于试件上，监测信号出现超差。
3）控制点选取不合适，试件上未产生所需要的振动量值，出现“过试验”、“欠试验”现象。
通过对产生的原因一一排查，监测点加速度传感器完好，且安装牢固，试件与夹具连接
螺栓紧固。
故将故障原因定位在控制点选取不合适上。
用多点平均控制方式进行试验时，控
制点选择直接影响试验结果，为了在试件上产生所需要的振动量值，合理布置控制点是非常
必要的。
4.解决措施
针对试验中存在问题，结合控制点选取原则，通过预试验对控制点选取方法进行优化。
1）试验前，试验操作人员依据控制点选取基本原则，确定4种控制点布置方案及3个
监测点。
控制点布置方案见表2。
表2 控制点布置方案
2）在不同控制点布置方案下进行预试验，记录监测点响应值的总均方根值。
见表3。
3）通过比较各个控制点布置方案下，各个监测点响应的总均方根值Grms与理论试验要求值Grms之间的差距。
两者差距越小，说明控制点布置方案越好。
表3 监测点响应值Grms与理论试验要求值Grms之间对比
由表3可知，方案3监测点响应值Grms与理论试验要求值Grms之间差距最小，故选方案3进行正式试验。
用方案3进行正式试验时，整个试验过程中，试验控制稳定，符合试验技术条件要求。
5.试验方法总结
通过解决某电子产品随机振动试验过程中出现了“过试验”、“欠试验”现象，形成了试验控制点的设置方法，控制点布置方案的步骤如下所述：
1）确定试验件要素。
在试验正式开始前，所需确定的试验件要素有试件的尺寸大小、试件的组成结构、试件质量、试验量值、试验方向等关键要素；
2）确定夹具要素。
夹具固定试件，将台体激励传递给试件，是试验一重要构成要素，
需要确定夹具质量、结构、同试件的连接形式，必要时还需进一步确定夹具的动态特性；
3）依据试件、夹具所确定的要素，从既往的试验中寻找同此次试件、夹具等要素相拟
合的成功案例；
4）套用相拟合的成功案例中控制点的布置方法，也可结合实际对布置方案做细微调整，进行初步验证；
5）分析试验中激励响应是否满足试验要求，若满足则采用所确定的控制点布置方案进
行试验。
若不满足要求，则舍弃所套用的方案，重新确定多种可能的布置点方案；
6）依次对所确定的若干控制点布置方案进行预试验，并采集试件上若干监测点的响应
数据；
7）观察控制效果，选取控制效果最好，且监测点的响应数据同要求值最接近的方案，
确定为最终控制方案。
6.结束语
GJB150.16A与RTCA/DO-160G两项试验标准仅提出随机振动试验要求，无具体操作方法。
采用预试的方法设置最优控制点，能够较好地解决电子产品随机振动试验过程中“过试验”
和“欠试验”问题，其方法与经验可推广至其它产品振动试验中。
参考文献：
[1]GJB150.16A-2009.军用设备环境试验方法[S].
[2]RTCA/DO-160G.机载设备环境条件和试验程序[S].
[3]马红卫.随机振动试验中确定控制点布置方案的方法[J].电子产品可靠性与环境试验，2015年，33期：26页-30页。