近幾年，LED顯示屏在防護工程中已得到廣泛應用，武器打擊下工程內將產生強烈的地沖擊震動［１ ?２］，這種沖擊震動一旦超過LED顯示屏的容許值［３］，必將造成工程內的LED顯示屏受損和破壞。為了保障戰時防護工程的指揮通暢，必須對工程內LED顯示屏的抗沖擊性能進行評估，給出LED顯示屏抗爆炸沖擊震動的容許值，為防護工程內LED顯示屏的震動防護提供科學的依據，確保其安全。目前，鮮見國內外LED顯示屏抗沖擊性能方面的相關研究報道。為此，筆者開展了LED顯示屏抗爆炸沖擊性能試驗研究，為其防護設計提供參考。接下來，聯誠發小編就帶大家一起來看看！

１ 試驗樣品的選取

設備的沖擊壽命具有不可忽略的隨機性，試驗對象的選取對試驗結果將產生較大的影響，目前市場上常用的LED顯示屏的品牌和規格型號較多，其結構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部配套組件，其內部由數據接收板、電源和安裝基板等組成，正面裝配LED顯示屏體，通過彼此級聯，拼裝成一個完整的顯示屏， 由專用配電設備統一供電。在條件允許的情況下，采用背后支架固定的后維護方式能夠達到最優的顯示效果。但是為了節省安裝空間，以及使用維護方便等多種原因，目前防護工程內也常用前維護的安裝方式。后維護通過螺栓與結構框架連接，前維護的LED顯示屏采用磁鐵柱與結構框架連接，其沖擊性能取決于磁鐵柱磁力的大小，因此，從連接方式來看，后維護比前維護的LED顯示屏的抗沖擊性能好。筆者針對前維護LED顯示屏開展沖擊性能試驗研究，試驗選用了工程內常用的４種不同規格型號的前維護型LED顯示屏。

２ 試驗研究方法

試驗設備采用爆炸沖擊震動模擬試驗臺［4］。試驗臺的平面幅員為1.7m× 1.2m，最大負載為 2t，可提供近似半正弦脈沖波形的沖擊加速度信號，加速度主脈沖峰值范圍為50~2000m/s，對應的主脈沖寬度為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顯示屏通過支撐鋼支架與沖擊臺臺面固定連接，安裝于爆炸沖擊震動模擬試驗臺上的LED顯示屏。

為了使LED顯示屏的沖擊試驗數據更加準確可靠，試驗前對安裝好的LED顯示屏進行外觀檢查、電性能和機械性能檢測等，初步估計震動敏感部件。 對安裝好的LED顯示屏分別進行垂直向和水平向的沖擊試驗，每個試驗方向的沖擊載荷按沖擊脈寬 τ 分4個試驗段，分別為 τ ≤10ｍｓ，10ｍｓ＜τ ≤20ｍｓ，20ｍｓ＜τ ≤30ｍｓ，30ｍｓ＜τ ≤40ｍｓ，每個試驗段的加速度峰值按由小到大進行，2個方向4個試驗段，若每個試驗段的樣本數最少為3個，至少需要24個試驗樣本，這樣的試驗成本太高，為了節省試驗成本，又能正常開展試驗研究，在每次沖擊試驗后，對設備進行檢測和修復，更換損壞部件等，在不影響試驗結果的情況下，將設備進行重復使用。試驗過程中記錄每炮次的試驗數據及LED顯示屏的工作狀態。 沖擊試驗獲得有效沖擊炮次共計60個。

圖 １ 安裝于爆炸沖擊震動模擬試驗臺上的LED顯示屏

圖 ２  典型水平向加速度輸入信號時程與頻譜圖

圖 ３  典型垂直向加速度輸入信號時程與頻譜圖

３ 試驗結果

每個炮次具體試驗情況記錄列于表2。

表2  LED顯示屏的沖擊試驗結果

４ 試驗結果分析

4.1  損傷模式分析

從試驗結果可以看出，前維護的LED顯示屏模塊主要通過磁鐵柱與箱體結構或者框架結構連接，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，因此導致整個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示屏在沖擊過程中主要的損傷模式有： 組合體分離，結構件脫落，緊固件松動等［5-10］。主要的表現形式有：屏幕整體晃動、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震掉，LED燈震掉等。LED顯示屏在沖擊過程中主要的損傷現象如圖4所示。

圖 4  LED顯示屏典型沖擊宏觀損傷情況

4.2  沖擊震動加速度容許值分析

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

在沖擊試驗過程中，LED顯示屏若出現屏幕黑屏、閃點、信號中斷、模塊脫落等均為異常工作狀態，根據各炮次實測的加速度和作用時間作關系圖，并以“ × ”表示異常工作狀態，以“◆” 表示正常工作狀 態。 圖5給出了不同方向沖擊震動荷載作用下，LED顯示屏的損傷分布統計結果。 圖５中擬合曲線  為不同沖擊震動作用下LED示屏正常和異常的臨界曲線。在相同脈寬 τ 作用下，隨著沖擊震動荷 載加速度峰值ａ超過臨界曲線，LED顯示屏工作異 常狀態顯著驟增。 在加速度峰值相同的沖擊震動荷載作用下，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作用下的安全，擬以不發生異常工作狀態的 ａ 和 τ 值共同來確定LED顯示屏的沖擊性能。

圖 ５  沖擊震動荷載作用下LED顯示屏損傷分布

結合圖 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作用下LED顯示屏的震動容許值，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段所對應的峰值加速度最小值，作為LED顯示屏在該爆炸沖擊震動方向的震動容許值。

不同爆炸沖擊震動方向和脈寬區段的LED顯示屏震動容許值如表 ３ 所示。

５    結論

從以上的試驗結果可以得出如下的結論：

（１）由前維護LED顯示屏的沖擊震動試驗，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 情況下的震動容許值。可為LED顯示屏抗爆炸沖擊震動防護設計提供參考。

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

（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得到大幅提升。

（４）受試驗設備的限制，不能對多模塊組合的大型LED顯示屏進行原型試驗，但對其結構進行分析得知，隨著組合模塊的增加，LED組合大屏幕的抗震性能會有所下降。

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來源：互聯網