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近几年，LED显示屏在防护工程中已得到广泛应用，武器打击下工程内将产生强烈的地冲击震动［１ ⁃２］，这种冲击震动一旦超过LED显示屏的容许值［３］，必将造成工程内的LED显示屏受损和破坏。为了保障战时防护工程的指挥通畅，必须对工程内LED显示屏的抗冲击性能进行评估，给出LED显示屏抗爆炸冲击震动的容许值，为防护工程内LED显示屏的震动防护提供科学的依据，确保其安全。目前，鲜见国内外LED显示屏抗冲击性能方面的相关研究报道。为此，笔者开展了LED显示屏抗爆炸冲击性能试验研究，为其防护设计提供参考。接下来，联诚发小编就带大家一起来看看！

１ 试验样品的选取

设备的冲击寿命具有不可忽略的随机性，试验对象的选取对试验结果将产生较大的影响，目前市场上常用的LED显示屏的品牌和规格型号较多，其结构组成和连接方式都有较大的差别。LED显示屏包含显示屏体和其内部配套组件，其内部由数据接收板、电源和安装基板等组成，正面装配LED显示屏体，通过彼此级联，拼装成一个完整的显示屏， 由专用配电设备统一供电。在条件允许的情况下，采用背后支架固定的后维护方式能够达到最优的显示效果。但是为了节省安装空间，以及使用维护方便等多种原因，目前防护工程内也常用前维护的安装方式。后维护通过螺栓与结构框架连接，前维护的LED显示屏采用磁铁柱与结构框架连接，其冲击性能取决于磁铁柱磁力的大小，因此，从连接方式来看，后维护比前维护的LED显示屏的抗冲击性能好。笔者针对前维护LED显示屏开展冲击性能试验研究，试验选用了工程内常用的４种不同规格型号的前维护型LED显示屏。

２ 试验研究方法

试验设备采用爆炸冲击震动模拟试验台［4］。试验台的平面幅员为1.7m× 1.2m，最大负载为 2t，可提供近似半正弦脉冲波形的冲击加速度信号，加速度主脉冲峰值范围为50~2000m/s，对应的主脉冲宽度为45～5ｍｓ。 加速度峰值由冲击气压大小控制，脉冲宽度由不同厚度的毛毡垫层控制。将LED显示屏通过支撑钢支架与冲击台台面固定连接，安装于爆炸冲击震动模拟试验台上的LED显示屏。

为了使LED显示屏的冲击试验数据更加准确可靠，试验前对安装好的LED显示屏进行外观检查、电性能和机械性能检测等，初步估计震动敏感部件。 对安装好的LED显示屏分别进行垂直向和水平向的冲击试验，每个试验方向的冲击载荷按冲击脉宽 τ 分4个试验段，分别为 τ ≤10ｍｓ，10ｍｓ＜τ ≤20ｍｓ，20ｍｓ＜τ ≤30ｍｓ，30ｍｓ＜τ ≤40ｍｓ，每个试验段的加速度峰值按由小到大进行，2个方向4个试验段，若每个试验段的样本数最少为3个，至少需要24个试验样本，这样的试验成本太高，为了节省试验成本，又能正常开展试验研究，在每次冲击试验后，对设备进行检测和修复，更换损坏部件等，在不影响试验结果的情况下，将设备进行重复使用。试验过程中记录每炮次的试验数据及LED显示屏的工作状态。 冲击试验获得有效冲击炮次共计60个。

图 １ 安装于爆炸冲击震动模拟试验台上的LED显示屏

图 ２  典型水平向加速度输入信号时程与频谱图

图 ３  典型垂直向加速度输入信号时程与频谱图

３ 试验结果

每个炮次具体试验情况记录列于表2。

表2  LED显示屏的冲击试验结果

４ 试验结果分析

4.1  损伤模式分析

从试验结果可以看出，前维护的LED显示屏模块主要通过磁铁柱与箱体结构或者框架结构连接，其抗震性能主要取决于磁铁柱的磁力，而磁铁柱的磁力有限，因此导致整个LED显示屏的抗震性能较差，特别是LED之间的碰撞使LED灯掉落。

LED示屏在冲击过程中主要的损伤模式有： 组合体分离，结构件脱落，紧固件松动等［5-10］。主要的表现形式有：屏幕整体晃动、显示模块脱落；显示模块的线缆震松、震掉；显示模块中电子元件的焊点震掉，LED灯震掉等。LED显示屏在冲击过程中主要的损伤现象如图4所示。

图 4  LED显示屏典型冲击宏观损伤情况

4.2  冲击震动加速度容许值分析

为获得LED显示屏的冲击震动加速度容许值， 本次试验将设备在爆炸冲击震动作用下正常工作状态设定为：试验后，试验样品任何部件不需人为干预，保持原有的正常工作状态；将设备在爆炸冲击震动作用下的异常工作状态设定为：试验后，试验样品不能完成其主要的功能或基本功能有所降低，与其连用的其他设备不能正常工作，影响其连续的工作能力。LED显示屏的冲击震动加速度容许值实则为LED显示屏不发生损坏条件下所能承受的爆炸冲击震动加速度值。

在冲击试验过程中，LED显示屏若出现屏幕黑屏、闪点、信号中断、模块脱落等均为异常工作状态，根据各炮次实测的加速度和作用时间作关系图，并以“ × ”表示异常工作状态，以“◆” 表示正常工作状 态。 图5给出了不同方向冲击震动荷载作用下，LED显示屏的损伤分布统计结果。 图５中拟合曲线  为不同冲击震动作用下LED示屏正常和异常的临界曲线。在相同脉宽 τ 作用下，随着冲击震动荷 载加速度峰值ａ超过临界曲线，LED显示屏工作异 常状态显著骤增。 在加速度峰值相同的冲击震动荷载作用下，LED显示屏的损伤程度随冲击荷载脉宽 τ 的不同，而具有显著差异。 因此，冲击震动荷载的加速度峰值和脉宽是LED显示屏损伤的重要影响因素，为了保障LED显示屏在爆炸冲击震动作用下的安全，拟以不发生异常工作状态的 ａ 和 τ 值共同来确定LED显示屏的冲击性能。

图 ５  冲击震动荷载作用下LED显示屏损伤分布

结合图 ５ 中临界曲线形状，可将临界曲线按照冲击荷载脉宽 τ 大小分为３ 段［11］： τ ≤ 10ｍｓ 、10ｍｓ＜τ ≤40ｍｓ 和 τ ＞40ｍｓ 。 为分段给出不同方向爆炸冲击震动作用下LED显示屏的震动容许值，定义 [ ａｚ ] 和  [ ａｈ ] 分别为垂直方向和水平方向的爆炸冲击震动加速度容许值，τｚ和 τｈ分别为垂直方向和水平方向的冲击震动脉宽。由于LED显示屏损伤临界曲线随脉宽增大呈递减形式，可近似取不同脉宽区段所对应的峰值加速度最小值，作为LED显示屏在该爆炸冲击震动方向的震动容许值。

不同爆炸冲击震动方向和脉宽区段的LED显示屏震动容许值如表 ３ 所示。

５    结论

从以上的试验结果可以得出如下的结论：

（１）由前维护LED显示屏的冲击震动试验，分别得出了其在垂直方向和水平方向冲击脉宽 τ ≤０．０１ ｓ、 ０．０１ ｓ ＜τ ≤０．０４ ｓ、τ ＞０．０４ ｓ 情况下的震动容许值。可为LED显示屏抗爆炸冲击震动防护设计提供参考。

（２）前维护LED显示屏的冲击震动损伤主要是LED模块的脱落，LED模块靠磁铁与框架连接，磁铁在受到冲击震动作用下易脱落。

（３）若想提高LED显示屏的抗震性能，可将前维护的磁铁安装改为螺栓固定等方式，LED显示屏的抗震性能将会得到大幅提升。

（４）受试验设备的限制，不能对多模块组合的大型LED显示屏进行原型试验，但对其结构进行分析得知，随着组合模块的增加，LED组合大屏幕的抗震性能会有所下降。

以上就是联诚发小编给大家整理的LED显示屏抗冲击震动性能试验研究的知识，希望对大家有所帮助，同时欢迎大家补充或指正。联诚发是一家全球领先的LED显示应用与解决方案提供商，也是国家级专精特新小巨人企业。主营业务涵盖“智慧城市”、“文旅商演”、“商显工程”、“内容科技”四大版块，拥有全球领先的自动化生产设备和现代化的博士后研究实验室及完善的销售和服务团队。如需购买LED显示屏的朋友也可以联系我们联诚发led显示屏生产厂家哦，大国品牌，值得信赖！

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