ГОСТ 30652-99 (ИСО 5347-3-93)
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ВибрацияКАЛИБРОВКА ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ
И УДАРА
Часть 3
Вторичная вибрационная калибровка методом сличения
Издание официальное
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
Минск
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 № 16—99 от 8 октября 1999 г.)
За принятие проголосовали:
Наименование государства |
Наименование национального органа по стандартизации |
Азербайджанская Республика |
Азгосстандарт |
Республика Армения |
Армгосстандарт |
Республика Беларусь |
Госстандарт Республики Беларусь |
Республика Казахстан |
Госстандарт Республики Казахстан |
Киргизская Республика |
Киргизстандарт |
Российская Федерация |
Госстандарт России |
Туркменистан |
Главная государственная инспекция Туркменистана |
Украина |
Госстандарт Украины |
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. № 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
© ИПК Издательство стандартов, 2000
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Госстандарта России
И
ГОСТ 30652-99 (ИСО 5347-3-93)МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТВибрацияКАЛИБРОВКА 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
Дата введения 2001—01—01
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/с2 (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.
Издание официальное
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: h10000 Гц;
- допускаемая относительная погрешность — в пределах ±(0,1+0,5) %.
Для получения амплитудного значения, используемого в формулах, измеренное СКЗ ускорения умножают на V2.
4.6 Измеритель нелинейных искажений со следующими характеристиками:
- диапазон частот: h-ЗОООО 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 h-30000 Гц.
4.8 Усилитель калибруемого датчика, требующего согласования выходных параметров с входными параметрами согласующего усилителя, должен обеспечивать следующее условие:
R■ С =
где R — входное сопротивление согласующего усилителя, Ом;
С — суммарная емкость, состоящая из емкости датчика с кабелем и входной емкости согласующего усилителя, Ф;
/ — нижний предел частоты датчика, Гц;
у — значение неравномерности АЧХна 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/с2; 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 %.
2
ГОСТ 30652-996 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/с2). 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)
3
где S2 — коэффициент преобразования калибруемого датчика с усилителем; S{ — коэффициент преобразования эталонного датчика с усилителем;
Xj — выходной сигнал эталонного датчика;
Х2 — выходной сигнал калибруемого датчика.
- для датчика без усилителя
где S2 — коэффициент преобразования калибруемого датчика без усилителя;
К2 — коэффициент передачи усилителя калибруемого датчика.
Если датчики чувствительны к различным параметрам вибрации, коэффициент преобразования калибруемого датчика рассчитывают по формулам:
Sv = 2nfSa, (4)
Sd = 4n*pSa, (5)
Sd = 2nfSv, (6)
где Sv — коэффициент преобразования датчика скорости;
Sa — коэффициент преобразования датчика ускорения;
Sd — 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 % Х95 рассчитывают по формуле
x95 = ±VxT7x|, (ал)
где Хг — случайная погрешность;
Xs — систематическая погрешность.
Случайную погрешность при доверительной вероятности 95 % Х(95) рассчитывают по формуле
где ех\, еГ2,. .., ег„ — отклонение от среднего арифметического значения результатов единичных измерений; п — число измерений;
t — коэффициент распределения Стьюдента для установленных доверительной вероятности и числа измерений.
Систематическая похрешность должна быть исключена или учтена.
Неисключенную систематическую погрешность Х(95) рассчитывают по формуле
где К — коэффициент, зависящий от доверительной вероятности (для доверительной вероятности 95 %
К= 2);
eg ~ абсолютная погрешность коэффициента преобразования калибруемого датчика на частотах калибровки, амплитуде и коэффициенте усиления усилителя (см. А2).
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
0 |
|
2 1 |
*)♦ |
I |
Г4оЛ |
_2 |
100 J |
|
<кТг У ( ЩТ2 ' 100 аскз I I 100 аскз |
где Si — коэффициент преобразования эталонного датчика;
S2 ~ коэффициент преобразования калибруемого датчика;
е$ ~ 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.З); и — выходной сигнал датчика, В; еи — абсолютная погрешность вольтметра, В; dtot — общее искажение, %, рассчитанное по формуле
где atot— общее среднее квадратическое значение ускорения, м/с2; аскз — среднее квадратическое значение ускорения на частоте возбуждения, м/с2;
у
at — среднее квадратическое значение поперечного и ротационного ускорений, м/с ;
Т\ — отношение максимальной поперечной чувствительности эталонного датчика к чувствительности датчика в направлении измерительной оси, %;
Т2 ~ отношение максимальной поперечной чувствительности калибруемого датчика к чувствительности датчика в направлении измерительной оси, %;
о,, — среднее квадратическое значение ускорения фона и шума, м/с2.
Если коэффициент преобразования датчика рассчитан по формулам (4) и (6) настоящего стандарта, формулу (А.4) следует дополнить слагаемым (e/fi2\ если коэффициент преобразования датчика рассчитан по формуле (5) настоящего стандарта, формулу (А.4) следует дополнить слагаемым (2 eyj)2, где еу — абсолютная погрешность измерения частоты, Гц;/— частота, Гц.
А.З Общую абсолютную погрешность коэффициента преобразования эталонного датчика в комбинации с усилителем eSi в случае их использования за пределами базовых частот и амплитуд рассчитывают по формуле
где S — коэффициент преобразования датчика на базовых частоте и амплитуде, В с2/м;
es — абсолютная погрешность коэффициента преобразования датчика на базовых частоте и амплитуде, Вс2/м;
LfA ~ отклонение амплитудно-частотной характеристики усилителя, %;
Lfp ~ отклонение амплитудно-частотной характеристики датчика, %;
LaA — нелинейность амплитудной характеристики усилителя, %;
Ьар ~ погрешность от нестабильности коэффициента усиления и входного импеданса усилителя, %;
1А — погрешность от нестабильности усилителя, %;
1р — погрешность от нестабильности датчика, %;
R ~ погрешность коэффициента усиления по диапазону усилителя (погрешность коэффициента усиления для различных настроек усилителя), %;
Еа — погрешность, вызванная воздействием окружающих условий на усилитель, %;
Ер — погрешность, вызванная воздействием окружающих условий на датчик, %.
УДК 620.178.5.05:006.354 ОКС 17.160 П18 ОКП 42 7746
Ключевые слова: вибрация, удар, датчики, калибровка, погрешность, метод сличения
Редактор Т.С. Шеко Технический редактор В.Н. Прусакова Корректор М.В. Бучная Компьютерная верстка Е.Н. Мартпемъяновой
Изд. лиц. № 021007 от 10.08.95. Сдано в набор 10.05.2000. Подписано в печать 13.06.2000. Уел. печ. л. 0,93. Уч.-изд. л. 0,60. Тираж 320 экз. С 5296. Зак. 557.
ИПК Издательство стандартов, 107076, Москва, Колодезный пер., 14.
Набрано в Издательстве на ПЭВМ Филиал ИПК Издательство стандартов — тип. “Московский печатник”, 103062, Москва, Лялин пер., 6.
Плр № 080102