ГОСТ Р ИСО 16063-1-2009

Группа П18

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация

МЕТОДЫ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ И УДАРА

Часть 1

Основные положения

Vibration. Methods for the calibration of vibration and shock transducers. Part 1. Basic concepts

ОКС 17.160

Дата введения 2011-01-01

     

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ФГУП ВНИИМС) на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4, с участием Автономной некоммерческой организации "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АНО "НИЦ КД")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 869-ст

4 Настоящий стандарт является идентичным по отношению к международному стандарту ИСО 16063-1:1998 "Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 1. Основные положения" (ISO 16063-1:1998 "Methods for the calibration of vibration and shock transducers - Part 1: Basic concepts")

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы калибровки преобразователей* вибрации и удара и определения чувствительности их коэффициента преобразования к действию влияющих факторов.

_______________

* В настоящем стандарте вместо термина "датчик" используется более общий термин "преобразователь", что точнее соответствует используемому в оригинале международного стандарта термину "transducer".

Настоящий стандарт устанавливает классификацию методов калибровки на методы первичной калибровки и методы калибровки сравнением.

Настоящий стандарт распространяется на преобразователи ускорения, скорости и перемещения поступательного движения непрерывного действия.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ИСО 1101 Характеристики изделий геометрические. Допуски на геометрические параметры. Допуски на форму, ориентацию, расположение и биения (ISO 1101, Geometrical Product Specifications (GPS) - Geometrical tolerancing - Tolerances of form, orientation, location and run-out).

ИСО 2041 Вибрация, удар и контроль состояния. Словарь (ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring - Vocabulary)

ИСО 2954:1975 Вибрация машин с вращательным и возвратно-поступательным движением. Требования к средствам измерений вибрации для контроля вибрационного состояния машин (ISO 2954:1975, Mechanical vibration of rotating and reciprocating machinery - Requirements for instruments for measuring vibration severity)

Руководство ИСО/МЭК 98-3 Неопределенность измерений. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерений [ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement - Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995)]

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 2041, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 преобразователь (transducer): Устройство для преобразования измеряемого механического движения, например, ускорения в заданном направлении, в величину, удобную для измерения или записи.

Примечание - Преобразователь может включать в себя дополнительные устройства, обеспечивающие усиление, необходимое питание с соответствующими элементами цепи, индикацию или запись выходного сигнала и др.

3.1.1 рабочий диапазон преобразователя (рабочий диапазон) (operating range): Диапазон частот и амплитуд, в котором преобразователь можно считать линейным в пределах установленных границ или допуска.

3.1.2 обратимый преобразователь (reciprocating transducer): Двусторонний электромеханический преобразователь, у которого отношение приложенного тока к возникающей силе (при скорости движения преобразователя, равной нулю) равно отношению приданной скорости к возникающему напряжению (при разомкнутой выходной цепи преобразователя).

Примеры - Электромагнитный датчик, пьезоэлектрический датчик.

3.1.3 односторонний преобразователь (unilateral transducer): Преобразователь, использующий тензочувствительные элементы, электрическое возбуждение которых не вызывает заметного механического эффекта в преобразователе.

3.2 входной сигнал преобразователя (input signal): Сигнал, подаваемый на вход преобразователя.

Пример - Ускорение, приданное монтажной поверхности преобразователя.

3.3 выходной сигнал преобразователя (output signal): Сигнал, генерируемый преобразователем как отклик на входной сигнал.

Примечание 1 - Для преобразователей с одной монтажной поверхностью вектор входного ускорения считают положительным, если он направлен в монтажную поверхность преобразователя. Для эталонного преобразователя, используемого для калибровки сравнением методом "спина к спине", вектор ускорения считают положительным, если он направлен из верхней монтажной поверхности эталонного акселерометра в калибруемый акселерометр.

Примечание 2 - Фазу выходного сигнала (напряжения, заряда, тока, сопротивления и др.) определяют по отношению к установленному положительному вектору ускорения или его производных (скорости или перемещения).

3.4 коэффициент преобразования линейного преобразователя (коэффициент преобразования) (sensitivity): Отношение выходного сигнала к входному при гармоническом воздействии, приложенном к монтажной поверхности преобразователя параллельно соответствующей оси чувствительности.

Примечание 1 - В общем случае коэффициент преобразования включает в себя информацию об амплитуде и фазе и, соответственно, является комплексной величиной, зависящей от частоты.

Для гармонического воздействия справедливы следующие формулы:

,               (1)

     
,        (2)

     
,             (3)

     
,              (4)

где - комплексное перемещение;

- комплексная скорость;

- комплексное ускорение;

- комплексная величина выходного сигнала;

- амплитуда сигнала перемещения;

- амплитуда сигнала скорости;

- амплитуда сигнала ускорения;

- амплитуда выходного сигнала;

  - фазовые углы;

- угловая частота;

- время;

- мнимая единица.

Коэффициент преобразования по перемещению в единицах выходного сигнала на метр определяют по формуле

,                                        (5)

где - модуль коэффициента преобразования по перемещению;

() - сдвиг фаз.

Коэффициент преобразования по скорости в единицах выходного сигнала на метр в секунду (м/с) определяют по формуле

,                                 (6)

где - модуль коэффициента преобразования по скорости;

() - сдвиг фаз.

Коэффициент преобразования по ускорению в единицах выходного сигнала на метр на секунду в квадрате (м/с) определяют по формуле

     
,                                    (7)

где - модуль коэффициента преобразования по ускорению;

() - сдвиг фаз.

Обычно коэффициент преобразования по перемещению определяют для преобразователей перемещения, по скорости - для преобразователей скорости, по ускорению - для преобразователей ускорения. В общем случае модули и фазовые углы коэффициента преобразования являются функциями частоты .

Примечание 2 - Преобразователи перемещения, скорости и ускорения, у которых коэффициент преобразования на нулевой частоте не равен нулю, называют преобразователями с откликом на нулевой частоте (откликом по постоянному току). Сдвиг фаз коэффициента преобразования на нулевой частоте равен нулю. Примерами преобразователей с откликом на нулевой частоте являются преобразователи ускорения, использующие в качестве чувствительных элементов тензорезисторы, потенциометры, дифференциальные трансформаторы, маятниковые акселерометры компенсационного типа, индукционные акселерометры. Преобразователи инерционного типа (пьезоэлектрические, электродинамические) являются примером преобразователей, не имеющих отклика на нулевой частоте.

3.5 относительный коэффициент поперечного преобразования (transverse sensitivity ratio): Отношение выходного сигнала преобразователя, ориентированного основной осью чувствительности перпендикулярно к направлению входного сигнала, к выходному сигналу этого же преобразователя, основная ось чувствительности совпадает с направлением входного сигнала.

3.6 вибростенд (vibration generator): Устройство для создания и передачи контролируемого движения монтажной поверхности преобразователя.

     4 Измеряемые характеристики

4.1 Общие положения

Основной целью калибровки преобразователя является определение его коэффициента преобразования в рабочем диапазоне частот и амплитуд в направлении, соответствующем назначению преобразователя. Также может представлять интерес информация о коэффициенте преобразования для движений по остальным пяти степеням свободы. Например, для преобразователей, измеряющих поступательную вибрацию, может потребоваться знание коэффициента преобразования для вибрации в поперечном направлении и для угловой вибрации. Другими важными характеристиками являются демпфирование, сдвиг фаз, нелинейность (изменение отклика при изменении амплитуды входного воздействия), чувствительность к изменениям температуры, давления и к другим внешним условиям, например к движению соединительного кабеля.