ГОСТ ИСО 5347-0-95

Группа П18

     

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Вибрация

МЕТОДЫ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ И УДАРА

Часть 0. Общие положения

Vibration. Methods for the calibration of vibration and shock pick-ups. Part 0. Basic concepts

ОКС 17 020

ОКП 42 7746

Дата введения 1997-07-01

     

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация и удар"

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 8-95 от 12 октября 1995 г.)

За принятие проголосовали

3 Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст ИСО 5347-0-87 "Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 0. Общие положения"

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 Постановлением Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 30.05.96 N 339 межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 5347-0-95 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1997 г.

     1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на датчики (преобразователи) ускорения, скорости и перемещения линейной вибрации и удара и устанавливает основные положения методов их калибровки.

Стандарт не распространяется на датчики угловой вибрации, а также датчики силы, давления и деформации, даже в том случае, если они могут быть калиброваны подобными методами.

     2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения.

     3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их определения - по ГОСТ 24346 и приведенные ниже.

3.1 Датчик - устройство, предназначенное для преобразования измеряемого параметра механического движения, например, ускорения, в величину, удобную для измерения или записи.

Примечание - Датчик может включать в себя дополнительные устройства, обеспечивающие необходимое рабочее напряжение, индикацию или запись его выходного сигнала и др.

3.1.1. Взаимный (обратимый) датчик - двусторонний электромеханический датчик, для которого отношение приложенного тока к возникающей силе (когда скорость движения датчика равна нулю) равно отношению приложенной скорости к возникающему напряжению (когда ток в датчике равен нулю). Такими датчиками являются электродинамический и пьезоэлектрический датчики.

3.1.2. Односторонний датчик - датчик, использующий тензочувствительные элементы, для которых электрическое возбуждение не вызывает ощутимый механический эффект в датчике.

3.2. Рабочий диапазон - диапазон частот или амплитуд, в котором датчик является линейным в пределах нормированных допусков.

3.3. Входной сигнал - сигнал, приложенный к входу датчика, например, затухающий сигнал, приложенный к его посадочной поверхности.

3.4. Выходной сигнал - сигнал, генерируемый датчиком, как отклик на входной сигнал.

3.5. Чувствительность (коэффициент преобразования) - для линейного датчика это отношение выходного сигнала к входному при синусоидальном воздействии, приложенном к посадочной поверхности вдоль оси чувствительности датчика. В общем случае, чувствительность включает в себя информацию как об амплитуде, так и о частоте и, следовательно, является комплексной величиной, зависящей от частоты.

Синусоидальное входное движение может быть выражено следующими уравнениями:

 ;         (1)

  ;       (2)

    (3)

,     (4)

где   - комплексная величина перемещения;

- комплексная величина скорости;

- комплексная величина ускорения;

- комплексная величина выходного сигнала;

- амплитуда синусоидального перемещения;

- амплитуда синусоидальной скорости;

- амплитуда синусоидального ускорения;

- амплитуда выходного сигнала;

- круговая частота;

, - фазовые углы;

- мнимая единица;

-

 время.

3.5.1 Чувствительность по перемещению в единицах выходного сигнала на метр рассчитывают по формуле

,                                               (5)

где - амплитуда чувствительности по перемещению;

- сдвиг фаз.

3.5.2 Чувствительность по скорости в единицах выходного сигнала на м/с рассчитывают по формуле

,                                        (6)

где - амплитуда чувствительности по скорости;

- сдвиг фаз.

3.5.3 Чувствительность по ускорению в единицах выходного сигнала на м/с рассчитывают по формуле

,                                          (7)

где - амплитуда чувствительности по ускорению;

- сдвиг фаз.

Примечания

1 Обычно чувствительность по перемещению определяют для датчиков перемещения; чувствительность по скорости - для датчиков скорости; чувствительность по ускорению - для датчиков ускорения. В общем случае амплитуды и фазовые углы чувствительности являются функциями частоты .

2 Датчики перемещения, скорости и ускорения, чувствительность которых при достижении нулевого значения частоты не становится равной нулю, называют датчиками с нулевой частотной характеристикой (характеристикой постоянного тока). При постоянном ускорении частота и сдвиг фаз равны нулю. Примерами датчиков с нулевой частотной характеристикой являются датчики ускорения, использующие в качестве чувствительных элементов тензорезисторы, потенциометры, дифференциальные трансформаторы, устройства балансировки силы (серво) или другие аналогичные элементы. Сейсмические генераторные датчики, такие как пьезоэлектрические и электродинамические датчики, являются примером датчиков, не имеющих нулевой частотной характеристики.

3.6 Относительная поперечная чувствительность (относительный коэффициент поперечного преобразования) - отношение выходного сигнала датчика, ориентированного основной осью чувствительности перпендикулярно направлению входного сигнала, к выходному сигналу этого датчика, основная ось чувствительности которого направлена вдоль того же входного сигнала.

3.7 Генератор вибрации - любое устройство для создания и передачи контролируемого движения посадочной поверхности датчика.

Примечание - Генераторы вибрации также называют вибровозбудителями, вибраторами и вибростендами.

     4 ИЗМЕРЯЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

4.1 Общие положения

Основной целью калибровки датчика является определение его чувствительности в рабочем диапазоне частот и амплитуд для той степени свободы, в которой датчик предназначен использоваться. Кроме того, может быть важна информация о чувствительности датчика к движению в направлении других пяти степеней свободы. Например, для линейных датчиков ускорения необходимо знать их чувствительность к движению, перпендикулярному направлению оси чувствительности и вращению. Другими важными факторами являются демпфирование, сдвиг фаз, нелинейность или вариация выходного сигнала при изменении амплитуды входного сигнала, чувствительность к воздействию температуры, давления и других внешних условий, таких, например, как движение соединительного кабеля.

4.2 Основные характеристики датчика

4.2.1 Амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная (ФЧХ) характеристики

Чувствительность датчика определяют измерением параметров движения или входного сигнала, прикладываемого к датчику генератором вибрации, и выходного сигнала датчика. При этом датчик устанавливают таким образом, чтобы его ось чувствительности совпадала с направлением движения, возбуждаемого генератором вибрации. С помощью контролируемого регулируемого воздействия, амплитуда и частота которого лежат в пределах соответствующих диапазонов датчика, могут быть откалиброваны как датчики непрерывного действия, так и датчики максимальных значений.

Для выполнения резонансов датчика необходимо наблюдать за его выходным сигналом во время медленного непрерывного изменения частоты генератора вибрации во всем частотном диапазоне датчика.

В функции частоты определяется в основном амплитуда чувствительности. Однако для использования датчиков на частотах, близких к их нижним или верхним пределам, или для специальных целей может потребоваться знание их фазо-частотной характеристики. Она определяется путем измерения сдвига фаз между выходным сигналом датчика и входным механическим воздействием во всем интересующем диапазоне частот.