ГОСТ ISO 16063-31-2013 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 31. Определение коэффициента поперечного преобразования

     5 Определение коэффициента поперечного преобразования с использованием вибровозбудителя с поворотным столом

5.1 Испытательное оборудование

5.1.1 Общие положения

Испытательная установка включает в себя однокомпонентный вибровозбудитель и поворотный стол.

Примечание - Некоторые изготовители акселерометров с целью удовлетворить требованиям [6] применяют испытательную установку, подобную изображенной на рисунке 2 (подробнее - в [7]), которая в дальнейшем рассматривается в качестве примера.

В испытательной установке, изображенной на рисунке 2, кривошип приводится в движение с постоянной угловой скоростью с помощью электродвигателя и зубчатой ременной передачи. Шатун перемещает каретку, движение которой ограничено двумя стержнями с бронзовыми втулками. На каретке находится поворотный стол, управляемый шаговым двигателем. Каретка движется с частотой приблизительно 12 Гц и с полным ходом (размахом перемещения) 25,4 мм, что соответствует среднеквадратичному значению ускорения 51 м/с.

1 - вращающийся диск; 2 - шатун; 3 - поворотный стол, управляемый шаговым двигателем; 4 - скользящая или воздушная опора; 5 - калибруемый преобразователь; - ускорение; - угловая частота


Рисунок 2 - Пример виброустановки с поворотным столом

Калибруемый акселерометр закрепляют, например, в резьбовом отверстии, высверленном в центре поворотного стола. При измерении коэффициента поперечного преобразования акселерометр устанавливают таким образом, чтобы его ось чувствительности была перпендикулярна направлению движения каретки. При измерении коэффициента преобразования для установки акселерометра, при которой ось чувствительности совпадает с направлением движения каретки, применяют специальный адаптер. Коэффициент преобразования определяют на той же частоте, что и коэффициент поперечного преобразования. При определении коэффициента поперечного преобразования акселерометр устанавливают так, чтобы его ось чувствительности была перпендикулярна направлению движения, и поворачивают вокруг оси чувствительности под различными углами для определения зависимости коэффициента поперечного преобразования от угла поворота (см. рисунок 3). Время полного оборота акселерометра вокруг оси чувствительности может быть от 30 до 120 с в зависимости от разрешения по углу поворота (высокое разрешение особенно важно в направлении, соответствующем наименьшему значению коэффициента поперечного преобразования).

Возбуждаемую вибрацию рекомендуется постоянно или периодически контролировать с помощью установленного на каретке акселерометра, ось чувствительности которого совпадает с направлением движения каретки. Двойное интегрирование выходного сигнала акселерометра позволяет получить сигнал перемещения и, следовательно, определить полный ход каретки, который должен совпасть с заданным значением (например, 25,4 мм).

Калибровку на вибровозбудителе с поворотным столом обычно проводят на фиксированной частоте (в диапазоне от 5 до 15 Гц) с фиксированным размахом перемещения (обычно 25,4 мм).

1 - согласующий усилитель (усилитель заряда); 2 - фильтр; 3 - цифровой вольтметр; 4 - датчик углового положения (А); 5 - каретка; 6 - калибруемый преобразователь, закрепленный на поворотном столе; 7 - датчик углового положения (В); 8 - контроллер углового положения для датчиков 4 и 7; 9 - шаговый двигатель; 10 - контроллер; 11 - процессор; 12 - привод; 13 - двигатель переменного тока; 14 - панель управления поворотным столом

Рисунок 3 - Пример блок-схемы системы преобразования сигнала и сбора данных

5.1.2 Вибровозбудитель

В примере, приведенном в 5.1.1, основными элементами вибровозбудителя являются трехфазный синхронный двигатель переменного тока и кривошипно-ползунный механизм, который приводит в движение каретку с поворотным столом и закрепленным на нем калибруемым преобразователем. Движением поворотного стола управляет шаговый двигатель. При использовании переменного тока с частотой 50 Гц и четырехполюсного двигателя синхронная частота вращения равна 1500 мин.

Примечание - Использование трехфазного четырехполюсного синхронного двигателя не является обязательным. Для упрощения конструкции вибровозбудителя можно использовать специальный однофазовый двигатель с последовательным возбуждением, работающий синхронно с частотой сети.

5.1.3 Система преобразования сигнала и сбора данных

Как правило, выходной сигнал испытуемого преобразователя требует соответствующего преобразования, включая усиление и фильтрацию. В состав средств обработки сигнала могут входить источник питания, усилитель заряда или напряжения и узкополосный аналоговый полосовой фильтр, который может представлять собой комбинацию фильтров верхних и нижних частот. Фильтрованный сигнал подается на цифровой вольтметр, соединенный с компьютером через соответствующий интерфейс. Пример блок-схемы системы преобразования сигнала и сбора данных показан на рисунке 3.

5.2 Процедура калибровки

Калибруемый преобразователь закрепляют на вибрационной установке таким образом, чтобы возбуждаемая вибрация в плоскости, перпендикулярной к оси чувствительности преобразователя, была по крайней мере в 100 раз больше вибрации в направлении этой оси. Частота и амплитуда возбуждаемой вибрации должны быть в пределах номинальных диапазонов частот и амплитуд преобразователя. Поворачивая калибруемый преобразователь вокруг оси чувствительности, определяют направления, в которых значение коэффициента поперечного преобразования достигает максимума и минимума, а также коэффициент поперечного преобразования в направлении, где его значение максимально.

Примечание - Обычно наиболее важными параметрами являются значение коэффициента поперечного преобразования (максимальное) и направление, в котором этот коэффициент минимален.

5.3 Представление результатов калибровки