ГОСТ 30652-99 Вибрация. Калибровка датчиков вибрации и удара. Часть 3. Вторичная вибрационная калибровка методом сличения.

ГОСТ 30652-99

(ИСО 5347-3-93)

Группа П18

 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

 Вибрация

 КАЛИБРОВКА ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ И УДАРА

 Часть 3

 Вторичная вибрационная калибровка методом сличения

 Vibration. Calibration of vibration and shock pick-ups.

Part 3. Secondary vibration calibration by comparison methods

ОКС 17.160

ОКП 42 7746

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 полный аутентичный текст международного стандарта ИСО 5347-3-93 "Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 3. Вторичная вибрационная калибровка" и содержит дополнительные требования, отражающие потребности экономики страны

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 18 апреля 2000 г. N 112-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30652-99 (ИСО 5347-3-93) введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2001 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 11, 2008 год

      1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на датчики (преобразователи) ускорения, скорости и перемещения линейной вибрации и удара и устанавливает метод и средства их вторичной вибрационной калибровки.

Дополнительные требования, отражающие потребности экономики страны, по тексту стандарта выделены курсивом.

Стандарт распространяется на датчики со следующими параметрами.

- диапазон частот: 1

10000 Гц;

- динамический диапазон: 0,1 мкм

10 мм (в зависимости от частоты), 1 мм/с

10 м/с (в зависимости от частоты), 10

1000 м/с

(в зависимости от частоты);

- пределы допустимой относительной погрешности:

для датчиков скорости и перемещения в

диапазоне частот

1

20 Гц -

±10%

, в диапазоне частот 20

1000 Гц -

±4%;

для датчиков ускорения в диапазоне частот 20

1000 Гц -

±2%,

в диапазоне частот 20

2000 Гц -

±3%,

в диапазоне частот 20

5000 Гц - +5%,

в диапазоне частот

1

10000 Гц -

±10%

.

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ ИСО 5347-0-95 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 0. Общие положения

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

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

      3 Определения

Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их определения - по ГОСТ 24346 и ГОСТ ИСО 5347-0.

      4 Средства калибровки и вспомогательные устройства

4.1 Оборудование для поддержания комнатной температуры (23±3) °С.

4.2 Эталонный датчик ускорения, откалиброванный вместе с согласующим усилителем методом лазерной интерферометрии по ГОСТ ИСО 5347-1 с погрешностью в пределах

±(0,5

1,0)%

при выбранных частоте и ускорении.

4.3 Генератор низкочастотный со следующими характеристиками:

- допускаемая относительная погрешность измерения частоты - в пределах ±0,1%;

- нестабильность частоты - в пределах ±0,1% от показания за время измерения;

- нестабильность амплитуды - в пределах ±0,1% от показания за время измерения.

4.4 Комплекс усилитель мощности/вибростенд со следующими характеристиками:

- суммарный коэффициент нелинейных искажений - не более 10%;

- поперечное и вращательное (ротационное) ускорения должны быть по возможности минимальными и не превышать 10% от ускорения в основном направлении на заданной частоте (для частоты свыше 1000 Гц допускается 30%);

- фон и шум: не менее чем на 40 дБ ниже уровня выходного сигнала;

- нестабильность амплитуды ускорения - в пределах ±0,1% от показания за время измерения;

- поверхность, к которой крепят датчик, не должна вызывать деформации датчика, влияющей на результат калибровки.

4.5 Вольтметр среднего квадратического значения (СКЗ) и согласующий усилитель калибруемого датчика со следующими характеристиками:

- диапазон частот:

1

10000 Гц

;

- допускаемая относительная погрешность - в пределах

±(0,1

0,5)%

.

Для получения амплитудного значения, используемого в формулах, измеренное СКЗ ускорения умножают на

.

4.6 Измеритель нелинейных искажений со следующими характеристиками:

- диапазон частот:

1

30000 Гц;

- динамический диапазон: 0

10%;

- допускаемая относительная погрешность - в пределах ±10%.

4.7 Осциллограф (необязательно) для контроля формы сигнала на выходе датчика в частотном диапазоне

1

30000 Гц

.

4.8 Усилитель калибруемого датчика, требующего согласования выходных параметров с входными параметрами согласующего усилителя, должен обеспечивать следующее условие:

,                                                   (1)

где

- входное сопротивление согласующего усилителя, Ом;

- суммарная емкость, состоящая из емкости датчика с кабелем и входной емкости согласующего усилителя, Ф;

- нижний предел частоты датчика, Гц;

- значение неравномерности АЧХ на нижнем пределе диапазона частот датчика, относительные единицы.

      5 Рекомендуемые амплитуды и частоты

Шесть значений амплитуд ускорения и шесть значений частот, равномерно распределенных по рабочему диапазону датчика, следует выбирать из следующих рядов:

амплитуда - 1, 2,

3

, 5, 10, 20,

30

, 50, 100, 200,

300

, 500, 1000 м/с

;

частота - 1, 2, 3, 5, 10, 20, 40, 80, 160, 315, 630, 1250, 2500, 5000, 10000 Гц.

Отклонения выбранных значений амплитуд и частот от значений, при которых откалиброван эталонный датчик ускорения, не должны выходить за пределы ±10%.

      6 Порядок проведения калибровки

Эталонный и калибруемый датчики крепят друг к другу и устанавливают на стол вибростенда. Структурная схема вторичной вибрационной калибровки датчика приведена на рисунке 1.

1 - вибростенд; 2 - опора вибростенда; 3 - эталонный датчик; 4 - калибруемый датчик;

5 - усилитель мощности; 6 - согласующий усилитель калибруемого датчика; 7 - согласующий усилитель

эталонного датчика; 8 - низкочастотный генератор сигналов; 9 - электронный вольтметр;

10 - измеритель нелинейных искажений; 11 - электронный осциллограф

Рисунок 1 - Структурная схема вторичной вибрационной калибровки датчика

Проверяют значения нелинейных искажений и поперечного движения стола вибростенда в месте крепления датчиков при частотах и амплитудах калибровки (выполнение этих операций допускается только при метрологической аттестации).

Задают вибрацию с выбранными частотой и амплитудой ускорения и измеряют напряжения на выходе датчиков.

Определяют базовый коэффициент преобразования на базовой частоте (для датчиков ускорения предпочтительно 160 или 80 Гц) и базовой амплитуде (для датчиков ускорения предпочтительно 100 или 10 м/с

). Затем определяют коэффициенты преобразования датчика при других частотах и амплитудах. Результаты измерений выражают в виде отклонения от базового коэффициента преобразования в процентах.

С целью уменьшения погрешности калибровки на частотах свыше 5000 Гц рекомендуется учитывать эффект "относительного движения" датчиков, обусловленного резонансом корпуса эталонного датчика, нагруженного массой калибруемого датчика.

      7 Правила обработки результатов калибровки

Если оба датчика чувствительны к одному и тому же параметру вибрации, коэффициент преобразования калибруемого датчика рассчитывают по формулам:

- для датчика в комплекте с усилителем

,                                                                 (2)

где

- коэффициент преобразования калибруемого датчика с усилителем;

- коэффициент преобразования эталонного датчика с усилителем;

- выходной сигнал эталонного датчика;

- выходной сигнал калибруемого датчика.

- для датчика без усилителя

,                                                    (3)

где

- коэффициент преобразования калибруемого датчика без усилителя;

- коэффициент передачи усилителя калибруемого датчика.

Если датчики чувствительны к различным параметрам вибрации, коэффициент преобразования калибруемого датчика рассчитывают по формулам:

,                                                          (4)

,                                                    (5)

,                                                        (6)

где

- коэффициент преобразования датчика скорости;

- коэффициент преобразования датчика ускорения;

- коэффициент преобразования датчика перемещения;

- частота, Гц.

Затем следует рассчитать общую погрешность калибровки при соответствующей доверительной вероятности, как указано в приложении А.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Расчет погрешности

А.1 Расчет общей (суммарной) погрешности

Общую погрешность калибровки при доверительной вероятности 95%

рассчитывают по формуле

,                                                  (A.1)

где

- случайная погрешность;

- систематическая погрешность.

Случайную погрешность при доверительной вероятности 95%

рассчитывают по формуле

,                              (А.2)

где

,

, ...,

- отклонение от среднего арифметического значения результатов единичных измерений;

- число измерений;

- коэффициент распределения Стьюдента для установленных доверительной вероятности и числа измерений.

Систематическая погрешность должна быть исключена или учтена.

Неисключенную систематическую погрешность

рассчитывают по формуле

,                                               (А.3)

где

- коэффициент, зависящий от доверительной вероятности (для доверительной вероятности 95%

2);

- абсолютная погрешность коэффициента преобразования калибруемого датчика на частотах калибровки, амплитуде и коэффициенте усиления усилителя (см. А.2).

А.2 Расчет погрешности коэффициента преобразования на частотах, амплитудах и коэффициентах усиления усилителя, на которых проводят калибровку

Относительную погрешность коэффициента преобразования калибруемого датчика рассчитывают по формуле

     

,  (А.4)

где

- коэффициент преобразования эталонного датчика;

- коэффициент преобразования калибруемого датчика;

- абсолютная погрешность комплекта - эталонного датчика и усилителя (не более 0,5%), рассчитанная методом вычисления общей погрешности при калибровке эталонного датчика по ГОСТ ИСО 5347-1; она зависит от выбранных частоты, амплитуды и коэффициента усиления усилителя (см. А.3);

- выходной сигнал датчика, В;

- абсолютная погрешность вольтметра, В;

- общее искажение, %, рассчитанное по формуле

,                                           (А.5)

где

- общее среднее квадратическое значение ускорения, м/с

;

- среднее квадратическое значение ускорения на частоте возбуждения, м/с

;

- среднее квадратическое значение поперечного и ротационного ускорений, м/с

;

- отношение максимальной поперечной чувствительности эталонного датчика к чувствительности датчика в направлении измерительной оси, %;

- отношение максимальной поперечной чувствительности калибруемого датчика к чувствительности датчика в направлении измерительной оси, %;

- среднее квадратическое значение ускорения фона и шума, м/с

.

Если коэффициент преобразования датчика рассчитан по формулам (4) и (6) настоящего стандарта, формулу (А.4) следует дополнить слагаемым

; если коэффициент преобразования датчика рассчитан по формуле (5) настоящего стандарта, формулу (А.4) следует дополнить слагаемым

, где

- абсолютная погрешность измерения частоты, Гц;

- частота, Гц.

A.3 Общую абсолютную погрешность коэффициента преобразования эталонного датчика в комбинации с усилителем

в случае их использования за пределами базовых частот и амплитуд рассчитывают по формуле

     

,         (А.6)

где

- коэффициент преобразования датчика на базовых частоте и амплитуде, В·с

/м;

- абсолютная погрешность коэффициента преобразования датчика на базовых частоте и амплитуде, В·с

/м;

- отклонение амплитудно-частотной характеристики усилителя, %;

- отклонение амплитудно-частотной характеристики датчика, %;

- нелинейность амплитудной характеристики усилителя, %;

- погрешность от нестабильности коэффициента усиления и входного импеданса усилителя, %;

- погрешность от нестабильности усилителя, %;

- погрешность от нестабильности датчика, %;

- погрешность коэффициента усиления по диапазону усилителя (погрешность коэффициента усиления для различных настроек усилителя), %;

- погрешность, вызванная воздействием окружающих условий на усилитель, %;

- погрешность, вызванная воздействием окружающих условий на датчик, %.