ГОСТ Р ИСО 16063-21-2009

Группа П18

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация

МЕТОДЫ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ И УДАРА

Часть 21

Вибрационная калибровка сравнением с эталонным преобразователем Vibration. Methods for the calibration of vibration and shock transducers.

Part 21. Vibration calibration by comparison to a reference transducer

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 872-ст

4 Настоящий стандарт является идентичным по отношению к международному стандарту ИСО 16063-21:2003* "Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 21. Вибрационная калибровка сравнением с эталонным преобразователем" (ISO 16063-21:2003 "Methods for the calibration of vibration and shock transducers - Part 12: Vibration calibration by comparison to a reference transducer").

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

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 метод калибровки преобразователей поступательной вибрации методом сравнения в диапазоне частот от 0,4 Гц до 10 кГц. Настоящий стандарт рассматривает сравнение с преобразователем, калиброванным одним из первичных методов, однако аналогичный метод может быть применен для любой ступени поверочной схемы.

________________

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

Установленный метод калибровки применяют для преобразователей, предназначенных преимущественно для измерений в лабораторных условиях, где допустимая неопределенность измерений относительно мала. Однако допускается применение метода для калибровки преобразователей и в случаях, когда требования к неопределенности измерений не столь строги.

Калибровку методом сравнения проводят в тех же условиях, в которых была проведена калибровка эталонного преобразователя.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:

_______________

* Таблицу соответствия национальных (межгосударственных) стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

ИСО 266 Акустика. Предпочтительные ряды частот (ISO 266, Acoustics - Preferred frequencies)

ИСО 2041 Вибрация и удар. Термины и определения (ISO 2041, Vibration and shock - Vocabulary)

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 concept)

ИСО 16063-11:1999 Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 11. Первичная вибрационная калибровка методами лазерной интерферометрии (ISO 16063-11:1999, Methods for the calibration of vibration and shock transducers - Part 11: Primary vibration calibration by laser interferometry)

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)]

     3 Неопределенность измерений

3.1 Перед проведением калибровки должен быть составлен бюджет неопределенности измерений в соответствии с приложением А для оценки расширенной неопределенности измерений коэффициента преобразования (см. пример в приложении D).

Поскольку неопределенность измерений при калибровке определяется ее условиями, метод калибровки сравнением, установленный настоящим стандартом, показан на двух примерах, отражающих типичные условия калибровки. Данные примеры могут быть использованы в качестве ориентиров при выборе пользователем испытательного оборудования. Пример 1 является типичным для калибровки в лабораторных условиях при хорошо контролируемых факторах окружающей среды, что позволяет достигнуть высокой точности измерений. Пример 2 является типичным для калибровок, допускающих меньшую точность измерений или проводимых в условиях, где не удается соблюсти узкие допуски на влияющие величины.

a) Пример 1. Эталонный преобразователь калиброван первичным методом и имеет документированную неопределенность измерений. Эталонный преобразователь используют для калибровки рабочего эталона или рабочего преобразователя. Температуру и другие влияющие величины поддерживают в узких пределах в течение всей процедуры калибровки.

b) Пример 2. Эталонный преобразователь калиброван не первичным методом, но является рабочим эталоном. Рабочий эталон используют для калибровки рабочего эталона следующего разряда или рабочего преобразователя. Требования к условиям калибровки и испытательному оборудованию указаны в соответствующих разделах.

3.2 Минимальное требование к определению условий испытаний состоит в задании частоты и амплитуды сигнала возбуждения и температуры окружающего воздуха. Обычно условия испытаний выбирают по ИСО 16063-11:

- диапазон частот от 20 до 5000 Гц с допустимым расширением от 0,4 до 10000 Гц (см. примечание).

- динамический диапазон (для средних квадратических значений ускорения) от 10 до 1000 м/с с допустимым расширением от 0,1 до 1000 м/с (в зависимости от частоты).

Примечание - Указанные диапазоны частот не являются обязательными. Допускается проведение калибровки в одной точке диапазона.

Для каждой заданной частоты и амплитуды ускорения, скорости или перемещения динамический диапазон ограничен шумовым порогом и искажениями формы сигнала, воспроизводимого вибростендом (при отсутствии фильтрации сигнала), а также мощностью вибростенда. Искажения сигнала, наблюдаемые при больших значениях перемещения у вибростендов с подпружиненным вибростолом, компенсируют, изменяя соответствующим образом форму задающего сигнала. Типичные максимальные значения параметров вибрации, воспроизводимой электродинамическим вибростендом в диапазоне частот от 10 Гц до 10 кГц, равны: от 200 до 1000 м/с для среднего квадратического значения ускорения; от 0,5 до 1 м/с для среднего квадратического значения скорости; до 5 мм для пикового значения перемещения. На практике предельные значения ниже из-за шумов в обоих каналах измерений и расширения диапазона частот. Поэтому типичными рабочими диапазонами являются: для среднего квадратического значения ускорения до 50-100 м/с, для среднего квадратического значения скорости до 0,1 м/с. Чаще всего калибровку проводят для диапазона средних квадратических значений ускорения от 1 до 10 м/с. При рассмотрении диапазонов измерений полезно использовать номограмму, приведенную в приложении С.

Если измерения выполняют вблизи нижней границы диапазона частот, то предельная вибрация обычно обусловлена допустимым перемещением. На частоте 1 Гц типичными предельными значениями для длинноходовых вибростендов являются среднее квадратические значение ускорения от 1 до 2 м/с или среднее квадратическое значение скорости от 0,1 до 0,3 м/с.

3.3 Достижимая расширенная неопределенность измерений, вычисленная в соответствии с ИСО 16063-1 с использованием значения коэффициента охвата, равного двум, приведена в таблице 1 для обоих примеров, определенных в 3.1. На практике эти границы могут быть увеличены в зависимости от неопределенности измерений при калибровке эталонного преобразователя, вида амплитудно-частотных характеристик калибруемого и эталонного преобразователя, характеристик возбуждаемой вибростендом вибрации и используемых средств измерений. Ответственность за достоверность сведений о неопределенности измерений при калибровке несет лаборатория, проводящая калибровку.

Таблица 1 - Достижимая неопределенность измерений модуля и фазового сдвига комплексного коэффициента преобразования преобразователя

     4 Требования к испытательному оборудованию и средствам измерений

4.1 Общие положения

Требования установлены для примеров калибровки по 3.1. При выполнении всех установленных требований следует ожидать, что неопределенность измерений не превысит значений, указанных в таблице 1, во всем диапазоне частот измерений. Однако даже при невыполнении некоторых из нижеперечисленных требований неопределенность измерений может оставаться в границах, указанных в таблице 1. Чтобы обеспечить неопределенность измерений, не превышающую значений таблицы 1 на частотах ниже 1 Гц, может потребоваться применение специальных средств. Расширенная неопределенность должна быть указана в протоколе калибровки в соответствии с приложением А.

4.2 Условия окружающей среды

Калибровку проводят при следующих условиях окружающей среды:

4.3 Эталонный преобразователь

Предпочтительно, чтобы эталонный преобразователь был калиброван совместно с усилителем.

а) Пример 1

Преобразователь должен быть калиброван одним из методов первичной калибровки или методом сравнения с преобразователем, калиброванным одним из методов первичной калибровки. Расширенная неопределенность измерений коэффициента преобразования (при значении коэффициента охвата, равном двум) не должна превышать 0,5% для модуля и 0,5° для фазового сдвига для заданных опорных значений амплитуды и частоты ускорения. На высоких и низких частотах диапазона измерений допускается большее значение неопределенности измерений.

b) Пример 2

Преобразователь должен быть калиброван одним из известных методов в соответствии с поверочной схемой, обеспечивающих расширенную неопределенность измерений коэффициента преобразования (при значении коэффициента охвата, равном двум) не более 2% для модуля и 2° для фазового сдвига для заданных опорных значений амплитуды и частоты ускорения. На высоких и низких частотах диапазона измерений допускается большее значение неопределенности измерений.

Эталонный преобразователь может предусматривать крепление калибруемого преобразователя на свою верхнюю монтажную поверхность (метод установки "спина к спине") (см. рисунок 1). Другой способ установки преобразователей - соосное крепление снизу и сверху на одну вибрирующую поверхность. Не рекомендуется устанавливать преобразователи рядом друг с другом, поскольку угловые колебания вибростола могут вызывать значительные погрешности измерений. Используют также эталонные преобразователи, постоянно установленные на подвижном элементе вибростенда для калибровки других преобразователей методом сравнения.

1 - вибростенд; 2 - усилители; 3 - усилитель мощности; 4 - генератор сигнала; 5 - эталонный преобразователь; 6 - калибруемый преобразователь; 7 - вольтметр; 8 - измеритель коэффициента гармоник; 9 - осциллограф (необязательный элемент); 10 - измеритель фазового сдвига (необязательный элемент)

Рисунок 1 - Блок-схема испытательной установки для вибрационной калибровки сравнением с эталонным преобразователем

4.4 Вибростенд

Характеристики вибростенда должны удовлетворять требованиям, указанным в таблице 2.