Montaż i rezonanse PCB — moment śrub / klej

Jak moment śrub M2, przekładki i klejenie wpływają na rezonanse płytki oraz cross‑axis akcelerometrów MEMS. Sweep 20–800 Hz + test 6‑pozycyjny.

Data: 2025‑09‑02 Stanowisko: Modele: LIS3DH · MPU‑6050 · QMA7981 Shaker: 20–800 Hz

1. Cel

Zmapować wpływ montażu na odpowiedź częstotliwościową płytki i sprzężenia między osiami (cross‑axis), tak by wybrać konfigurację minimalizującą lokalne piki i przecieki do osi pomiarowej.

H1: Zwiększanie momentu śrub przesuwa f_res w górę i podnosi Q do pewnego optimum, po którym pojawia się nieliniowość.
H2: Miękkie przekładki/klej obniżają Q i redukują cross‑axis w paśmie roboczym.

2. Warianty montażu

Wariant	Opis	Ozn.
M‑LOW	Śruby M2, moment 0.1 N·m	A
M‑MID	Śruby M2, moment 0.3 N·m	B
M‑HIGH	Śruby M2, moment 0.5 N·m	C
SP‑NY	Przekładki nylon 1 mm	D
SP‑BR	Przekładki mosiądz 1 mm	E
AD‑RTV	Kropla kleju RTV pod układem	F

Uwaga: nie zmieniaj miejsca i orientacji czujnika. Loguj: moment (N·m), typ przekładki/kleju, nr płytki, identyczne ścieżki śrub.

3. Procedura

Sweep sinus 20–800 Hz @ ~0.5 gpk (stała amplituda) — dla każdego wariantu montażu i 20/50/80 °C.
Pomiar odpowiedzi: zapisz amplitudę i fazę na osi głównej oraz na osi poprzecznej (cross‑axis).
Test 6‑pozycyjny ±X/±Y/±Z — wyznacz skale/offsety oraz macierz niewspółliniowości/misalignment.
Powtarzalność: dla wybranego wariantu wykonaj 3× montaż/demontaż i powtórz punkt 1 (ocena rozrzutu).

4. Metryki i KPI

f_res [Hz] — częstotliwość głównego piku płytki.
Q — z szerokości −3 dB (Q = f_res/BW_−3dB).
Gain@f_res [dB] — wzmocnienie w piku vs plateau 50–100 Hz.
Cross‑axis [%] — (RMS oś poprzeczna / RMS oś główna) × 100% w paśmie 20–400 Hz.
Stabilność montażu — odchylenie f_res/Q po 3× re‑montażu.

Kryteria: cross‑axis ≤ 3%; brak piku o Q > 10 w paśmie krytycznym algorytmów; stabilność f_res ±5% między re‑montażami.

5. Kontrola jakości

Loguj moment kluczem dynamometrycznym; te same podkładki i kolejność dokręcania.
Ustal tą samą pozycję bębna/shakera i zacisków; notuj temperaturę.
FFT/PSD: ta sama normalizacja (single‑sided, ENBW) i okno dla wszystkich pomiarów.
Unikaj clipów i aliasingu; pilot > BW dla kontroli aliasu.

6. Struktura wyników

Ścieżka: /raporty/eksperyment-montaz-rezonanse/ • Repo: //srv/lab/raporty/mems/

raw/{sensor}/{YYYYMMDD}/{variant}/sweep_20_800Hz_{temp}C.bin
raw/{sensor}/{YYYYMMDD}/{variant}/pos_test_{axis}.bin
proc/{sensor}/{YYYYMMDD}/metrics_{variant}_{temp}C.csv
fig/{sensor}/{YYYYMMDD}/bode_{variant}_{temp}C.png

Definicje kolumn CSV umieść w README w katalogu proc/ — nie wstrzykujemy tu długich linii, by uniknąć problemów z parserem.

7. Szablon logu (do wklejenia)

PRÓBA #MNT‑B‑600
Wariant: SP‑NY (nylon 1 mm), moment 0.3 N·m; 50 °C; LIS3DH; sweep 20–800 Hz @ 0.5 gpk.
QC: clip=0, alias=0, temp stabilna; powtórka 1/3.

Wyniki: f_res=__ Hz, Q=__, gain@f_res=__ dB
Cross‑axis(20–400 Hz)=__ %, stabilność(remount 3×): Δf_res=__ %, ΔQ=__ %
Uwagi: ...

8. Uwagi i rekomendacje

Miękkie przekładki często obniżają Q i tłumią lokalne piki, ale uważaj na dryft mechaniczny w czasie.
Wariant AD‑RTV bywa najlepszy na cross‑axis, jeśli użyta jest mała, kontrolowana kropla pod układem (bez zalewania całej płytki).
Twórz „mapy ciepła” gain@f_res dla wszystkich wariantów — szybki wybór montażu do produktu.