ГОСТ ИСО 7626-5-99

Группа Т34

     

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Вибрация и удар

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПОДВИЖНОСТИ

Часть 5

Измерения, использующие ударное возбуждение
 возбудителем, не прикрепляемым к конструкции

Vibration and shock.
Experimental determination of mechanical mobility. Part 5.
Measurements using impact excitation with an exciter which is not attached
to the structure

МКС 17.160

ОКСТУ 0011

Дата введения 2001-01-01

     

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 183 "Вибрация и удар"

ВНЕСЕН Госстандартом России

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 16-99 от 8 октября 1999 г.)

За принятие проголосовали:

3 Настоящий стандарт представляет собой аутентичный текст международного стандарта ИСО 7626-5-94 "Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 5. Измерения, использующие ударное возбуждение возбудителем, не прикрепляемым к конструкции"

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 21 июня 2000 г. N 161-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 7626-5-99 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2001 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Измерение частотных характеристик объекта, таких, как подвижность, ускоряемость или динамическая податливость, проводят, как правило, в целях решения следующих задач:

- оценка реакции объекта на известное входное возбуждение;

- определение модальных характеристик объекта (форм мод, собственных частот и коэффициентов демпфирования);

- описание динамического взаимодействия составных частей конструкций;

- проверка адекватности математических моделей;

- определение динамических свойств (комплексных модулей упругости) материалов.

Все положения настоящего стандарта справедливы для измерений любой частотной характеристики (подвижности, ускоряемости, динамической податливости и т.д.), однако для простоты везде в тексте использовано понятие подвижности. Для перехода от одной частотной характеристики к другой достаточно произвести соответствующие преобразования параметров движения, например виброускорения в виброскорость.

Распространение ударного метода возбуждения конструкции при измерении подвижности обусловлено его простотой и относительно низкой стоимостью реализации. К недостаткам этого метода относится сильная зависимость его точности от характеристик конструкции и испытательного оборудования. В некоторых случаях с помощью данного метода весьма затруднительно или даже невозможно получить точность, достигаемую с помощью непрерывного возбуждения присоединенным вибровозбудителем. Однако в ряде случаев применение ударного метода возбуждения может быть весьма полезным.

То, что в данном методе возбудитель не крепится к конструкции, позволяет проводить серию измерений подвижности, последовательно возбуждая различные точки конструкции и измеряя отклик в одной фиксированной точке и в одном направлении. При выполнении принципа взаимности и линейности отклика исследуемого объекта такие измерения эквивалентны получаемым при возбуждении в той же фиксированной точке и фиксированном направлении и перемещении датчика вибрации по точкам конструкции. В ряде случаев, однако, бывает невозможно нанести удар по конструкции в необходимой точке и желательном направлении. Тогда целесообразно использовать ударное возбуждение в фиксированной точке и направлении и перемещать многокомпонентный датчик вибрации по конструкции.

Следует учесть, что использование многокомпонентного датчика в фиксированной точке не позволяет получить информацию об отклике по разным направлениям в другой точке. Например, при проведении модальных испытаний, при установке измерительного преобразователя в фиксированной точке и применении ударного возбуждения в ряде точек в одном направлении можно получить только одну составляющую моды конструкции.

На основе настоящего стандарта могут быть разработаны методики выполнения измерений механической подвижности с использованием ударного возбуждения для конкретных объектов.

     1 Область применения

Настоящий стандарт служит общим руководством для измерения входной и переходной механической подвижности и других частотных характеристик (ускоряемости, динамической податливости и т.п.) конструкций с помощью возбуждения импульсной силой, развиваемой возбудителем, не прикрепленным к испытуемой конструкции.

Методы возбуждения импульсным воздействием, требующие крепления возбудителя к конструкции, в данном стандарте не рассматриваются.

В настоящем стандарте рассматривается только обработка сигналов на основе дискретного преобразования Фурье (ДПФ). Это не исключает использования, при необходимости, других методов анализа.

Настоящий стандарт не распространяется на методы получения качественных оценок без проведения калибровки измерительного тракта в целях, например, получения приближенных значений собственных частот или форм мод.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ ИСО 5347-1-96 Вибрация. Калибровка датчиков вибрации и удара. Часть 1. Первичная вибрационная калибровка методами лазерной интерферометрии

ГОСТ ИСО 7626-1-94 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Основные положения

ГОСТ ИСО 7626-2-94 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

     3 Определения

В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ 24346.

Кроме того, в настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями и обозначениями:

3.1 частотная характеристика объекта: Отношение комплексной амплитуды отклика к комплексной амплитуде вынуждающей силы как функция частоты.

Примечания

1 Отклик конструкции может быть выражен в единицах скорости, ускорения или перемещения. В соответствии с этим частотная характеристика называется подвижностью, ускоряемостью или динамической податливостью.

2 При выполнении принципа линейности можно дать эквивалентное определение частотной характеристики как комплексного отношения преобразования Фурье отклика к преобразованию Фурье вынуждающей силы. На практике в качестве приближенного преобразования Фурье используют дискретное преобразование Фурье. Ошибки такого приближения могут быть сведены до уровня, не превышающего других ошибок измерения, поэтому использование ДПФ не приводит к ограничениям на точность измерения.

3.2 входная (точечная) подвижность, : Частотная характеристика, определяемая отношением виброскорости в точке конструкции к вынуждающей силе, приложенной в той же точке , когда на другие точки конструкции не наложено никаких дополнительных связей, препятствующих их перемещению, кроме тех, которые определяются нормальным опиранием конструкции, соответствующим условиям ее эксплуатации. Измеряют в метрах на ньютон-секунду [м/(Н·с)].

Примечание - Здесь и далее под словом "точка" понимают как местоположение, так и направление.

3.3 переходная подвижность, : Частотная характеристика, определяемая отношением виброскорости в точке конструкции к вынуждающей силе, приложенной в точке , причем на все другие точки конструкции, за исключением точки , не должно быть наложено никаких дополнительных связей, препятствующих их перемещению, за исключением тех, которые определяются нормальным опиранием конструкции, соответствующим условиям ее эксплуатации. Измеряют в метрах на ньютон-секунду [м/(Н·с)].

3.4 частотный диапазон измерений: Диапазон частот от самой низкой до самой высокой частоты, в пределах которого должны быть получены значения подвижности в данной серии измерений.

3.5 спектральная плотность энергии: Произведение спектральной плотности мощности на длину записи в секундах, которая используется при вычислении спектра переходного процесса.

Примечание - Данное определение предполагает, что переходный сигнал содержится в записи полностью. Такое уточнение необходимо, для того чтобы значения спектральных составляющих не зависели от длины записи, используемой в конечном преобразовании Фурье.

     4 Общие особенности метода ударного возбуждения

4.1 Общее описание метода

Для проведения измерений с использованием ударного возбуждения требуется следующее оборудование:

- ударник с встроенным датчиком силы;

- один или несколько датчиков вибрации с согласующими усилителями;

- система реализации ДПФ-анализа или анализатор, обеспечивающий ввод данных как минимум по двум каналам одновременно.

Схема измерительной системы приведена на рисунке 1. В стандарте содержатся рекомендации по выбору и использованию компонентов этой системы.

      - Основные элементы

       - Дополнительные элементы

1 - датчик вибрации; 2 - испытуемая конструкция; 3 - устройства согласования;
4 - запоминающий осциллограф; 5 - блок анализа; 6 - ФНЧ; 7 - АЦП; 8 - ДПФ, расчет частотной
 характеристики; 9 - дисплей; 10 - печатающее устройство; 11 - выходное устройство

Рисунок 1 - Блок-схема измерительной системы

Сигналы с датчиков силы и вибрации после каждого удара поступают на фильтры нижних частот (ФНЧ), позволяющие избежать переноса высокочастотных составляющих в диапазон частот измерений при дискретизации, после чего производится их аналого-цифровое преобразование (АЦП) для формирования выборки. Каждая цифровая запись должна соответствовать одному ударному воздействию. Для каждой записи вычисляют ДПФ. Для улучшения оценки может быть применено усреднение по частотной области нескольких реализаций частотной характеристики, полученных для одних и тех же точек измерения и возбуждения.

4.2 Преимущества и недостатки метода ударного возбуждения

Ударное возбуждение имеет по сравнению с непрерывным возбуждением посредством прикрепляемого вибровозбудителя следующие преимущества:

- оперативность измерения;

- отсутствие крепления;

- простота переноса возбуждения от точки к точке;