ГОСТ Р ИСО 16063-21-2009 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 21. Вибрационная калибровка сравнением с эталонным преобразователем

     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.

Таблица 2 - Требования к характеристикам вибростенда

Требования к помехам и шуму важны в случае, если они действуют в пределах полосы измерения. Для каждого сочетания частоты, амплитуды ускорения и нагрузки, которые используют в процессе калибровки, требования к амплитудам поперечного и угловых ускорений, помехам и шуму должны обеспечивать выполнение требований к неопределенности измерений согласно разделу 3.

Следует убедиться, что на результаты калибровки не окажут существенного влияния статические или динамические деформации поверхности, на которую устанавливают преобразователи.

Поверхности, на которые устанавливают преобразователи, должны удовлетворять требованиям по неплоскостности и шероховатости. Особо жесткими данные требования должны быть при измерениях вблизи верхней границы диапазона частот. Среднее арифметическое отклонение профиля поверхности , на которую устанавливают преобразователь, должно быть менее 1 мкм. Неплоскостность поверхности установки преобразователей не должна превышать 5 мкм на монтажной поверхности калибрируемого преобразователя. Отверстия для крепления преобразователя не должны отклоняться от перпендикуляра к поверхности более чем на 10 мкм, т.е. ось отверстия должна быть в пределах цилиндра диаметром 10 мкм и высотой, равной глубине отверстия.

Поверхность, на которую устанавливают преобразователи, должна быть перпендикулярна к направлению движения. Любое отклонение от перпендикулярности должно учитываться в бюджете неопределенности (см. приложение А).

Примечание - Для калибровки могут использоваться генераторы полигармонических, гармонических и случайных колебаний совместно с частотными анализаторами. Обычно для полигармонических и случайных сигналов применяют анализаторы, реализующие процедуру быстрого преобразования Фурье (БПФ-анализаторы), а для гармонических сигналов - гармонические анализаторы. В случае применения для контроля формы сигнала частотных анализаторов нелинейные искажения обычно не играют роли, поэтому применение частотных анализаторов вместо широкополосных вольтметров, измеряющих среднее квадратическое значение, является предпочтительным. Последние, хотя и обеспечивают в принципе более высокую точность измерений, но результат измерений чувствителен к искажениям формы сигнала и присутствию других сигналов на частотах, отличных от опорной частоты. Для оценки того, находится ли отношение сигнал/шум и линейность преобразователей в пределах установленных границ в случае усреднения спектров, можно использовать функцию когерентности. При случайном возбуждении с усреднением спектра по 64 реализациям при значении функции когерентности не ниже 0,98 погрешность измерений по двум каналам, связанная со значением отношения сигнал/шум и нелинейностью, будет менее 0,9%. Однако в редких случаях широкополосное возбуждение может вызывать нежелательную поперечную вибрацию или выходные сигналы на частоте измерений из-за нелинейного поведения вибростенда или преобразователя.

4.5 Приборы для измерения электрического напряжения