Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

27 страниц

456.00 ₽

Купить ГОСТ 27955-88 — официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Распространяется на магнитострикционные преобразователи, изготовленные из шихтованных металлических материалов и из ферритов и предназначенные для излучения звуковой и ультразвуковой акустической мощности в жидкие или твердые среды, а также для процессов ультразвуковой обработки различного рода, например резания, сварки, химической обработки, и на специальные преобразователи например преобразователи, предназначенные для воздействия на расплавленные металлы и т. п. Преобразователи звуковые и ультразвуковые работают на резонансной частоте и получают питание от генераторов электрической мощности. В настоящем стандарте рассматривают преобразователи только с одной рабочей резонансной частотой. Стандарт не распространяется на преобразователи, предназначенные для создания сигналов, передающих информацию

  Скачать PDF

Оглавление

1. Область применения

2. Назначение

3. Классификация преобразователей

4. Перечень основных характеристик

5. Определение характеристик и их обозначения

5.1 Входная электрическая мощность Ре

5.2 Электроакустический коэффициент полезного действия преобразователя

5.3 Амплитуда колебательного смещения

5.4 Резонансная частота

5.5 Ширина полосы

5.6 Электрический импеданс преобразователя Z

5.6.1 Электрический импеданс на резонансной частоте Zрез

5.6.2 Электрический импеданс заторможенного (демпфированного) преобразователя Zd

6. Условия измерений

6.1 Общие требования

6.2 Рабочие параметры

6.3 Акустическая жидкостная нагрузка

6.4 Подготовка к измерениям преобразователей категории Р

6.4.1 Подготовка преобразователя

6.4.2 Подготовка воды

6.5 Общие требования к контрольно-измерительной аппаратуре

7. Процедура измерений характеристик

7.1 Входная электрическая мощность

7.1.1 Метод ваттметра

7.1.2 Импедансный метод

7.1.3 Метод трех вольтметров

7.2 Электроакустический КПД

7.2.1 Метод калориметра-ваттметра

7.2.2 Метод потока мощности

7.2.3 Ваттметровый метод

7.2.4 Метод импеданс-диаграмм

7.3 Амплитуда колебательного смещения

7.3.1 Метод оптического микроскопа

7.3.2 Метод виброметра

7.4 Резонансная частота преобразователя

7.4.1 Метод максимальной мощности

7.4.2 Метод максимальной амплитуды

7.4.3 Метод импедансных характеристик

7.5 Ширина полосы и механическая добротность

7.5.1 Метод частотной характеристики входной мощности

7.5.2 Метод амплитудно-частотной характеристики

7.6 Электрический импеданс преобразователя на резонансной частоте

7.6.1 Метод вольтметра и ваттметра

7.6.2 Мостовой метод

7.6.3 Метод вольтметра и фазометра

7.6.4 Метод трех вольтметров

7.7 Электрический импеданс заторможенного (демпфированного) преобразователя

Приложение 1. Условия измерений

Приложение 2. Обоснование использования калориметрического методы измерений акустической мощности и его ограничения

Приложение 3. Обоснование использования ваттметрового методы и метода импеданс-диаграмм для измерения КПД преобразователя

Приложение 4. Виброметры для бесконтактных измерений амплитуды смещений

Показать даты введения Admin

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЕ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

ГОСТ 27955-88 (МЭК 782)

БЗ 11—88/797

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ М о с к ■ а

УДК 534.232.45:006.354    Группа    П04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ГОСТ

27955—88

(МЭК 782)

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЕ

Методы измерения характеристик

Ultrasonic magneloslrictive transducers Methods of measuring characteristics

ОКСТУ 6666

Дата введения 01.01.90

I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на магнитострикцион-ные преобразователи (далее—преобразователи), изготовленные из шихтованных металлических материалов и из ферритов и предназначенные для излучения звуковой и ультразвуковой акустической мощности в жидкие или твердые среды, а также для процессов ультразвуковой обработки различного рода, например резания, сварки, химической обработки, и на специальные преобразователи например преобразователи, предназначенные для воздействия на расплавленные металлы и т. п.

Преобразователи звуковые и ультразвуковые работают на резонансной частоте и получают питание от генераторов электрической мощности.

В настоящем стандарте рассматривают преобразователи только с одной рабочей резонансной частотой.

Стандарт не распространяется на преобразователи, предназначенные для создания сигналов, передающих информацию.

2. НАЗНАЧЕНИЕ

Настоящий стандарт устанавливает основные характеристики и предпочтительные методы измерений для оценки работы преобразователей.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Издание официальное ★

3.1. Преобразователи подразделяют на две категории:

Перепечатка воспрещена

© Издательство стандартов, 1989

С. 2 ГОСТ 27955-88

Категория Р (ультразвуковые излучатели) — преобразователи, предназначенные для излучения акустической мощности в жидкость. Металлическая диафрагма или поршень, присоединенные к излучающему концу преобразователя для лучшего согласования со средой, могут рассматриваться как часть самого преобразователя.

Категория А (ультразвуковые инструменты) — преобразователи с механическими трансформаторами для увеличения амплитуды колебаний или иного способа согласования с нагрузкой или без них, предназначены для ультразвукового резания, сварки и т. п. Инструмент или наконечник, присоединенный к выходному концу трансформатора, может рассматриваться как часть измеряемого преобразователя.

4. ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

4.1. Основные измеряемые характеристики совместно с соответствующими методами и с указанием категории преобразователя приведены в таблице.

Метод измерения

Характеристика

Категория

преобразо

вателя

основной

дополнительный

Номер пункта

Входная электрическая мощность Ре , Вт

р

А

Ваттметра

7.1.1

р

А

Импеданс-

ный

7.1.2

р

А

Трех вольтметров

7.1.3

Электроакустический КПД

Леа, %

р

Калоримет

ра-ваттметра

7.2.1

А

Потока мо- , щности

7.2.2

Р

А

Ваттметро-

вый

7.2.3

Р

А

Импеданс-

диаграмм

7.2.4

Амплитуда колебательного смещения 5. мкм

А

Оптического

микроскопа

7.3.1

Р

А

Виброметра

7.3.2

Характеристика


Категория прсобрязо-ва геля


Метод измерения


основной


дополнительный


Продолжение


Номер пункта


Электрический импеданс заторможенного (демпфированного) преобразователя 2d, Ом


Резонансная частота fres, кГц

Ширина полосы Д/, кГц; механическая добротность Q

Электрический импеданс на резонансной частоте z res, Ом

Р А

Максимальной мощности

А

Р Л

Р А

Частотной характеристики входной мощности

А

Р А

Вольтметра и ваттметра

Р А

Р А

Р А

Р А

Вольтметра и ваттметра

Р А

Р А

Р А

Максимальной амплитуды

Им педа целых характеристик

Амплитуд

но-частотной

характеристи

ки

Мостовой

Вольтметра и фазометра

Трех вольтметров

Мостовой

Вольтметра и фазометра

Трех вольтметров


7.4.1


7.4.2


7.4.3


7.5.1


7.5.2


7.6.1


7.6.2

7.6.3


7.6.4


7.7


7.7


7.7


7.7


5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ

5.1.    Входная электрическая мощность Ре

Ре — активная мощность переменного тока h, потребляемая преобразователем от электрического генератора, определяется но формуле

P*~Vih cos ср,

где Vj — напряжение возбуждения на зажимах преобразователя, В;

/т — ток, протекающий через обмотку, А;

9    —    сдвиг фаз между напряжением и током.

Примечание. Для всех синусоидальных меняющихся напряжений и токов соответствующие обозначения означают средние квадратические значения.

Полная электрическая входная мощность Ре может быть выражена через составляющие ее части

Ре = Р*+Рт1+Р>=Р*+Рт,

РттУ+Рш,

где Рл — акустическая выходная мощность, Вт;

Pd — мощность магнитных потерь из-за магнитного гистерезиса и вихревых токов, Вт;

Рт 1 — мощность внутренних механических потерь, Вт;

Рт — общая механическая мощность преобразователя, Вт. Преобразователи, подмагничиваемые постоянным током или переменным током низкой частоты /тР , потребляют дополнительна к мощности переменного тока Ре мощность тока подмагничивания Рер в ваттах

Р =I2 -R

еР Тр »

где /тр — ток подмагничивания, А;

/?w — активное сопротивление обмотки, Ом.

5.2.    Электроакустический коэффициент полезного действия преобразователя Леа

Леа — отношение, выраженное в процентах, акустической выходной мощности Ра к электрической входной мощности Яе:

Ъ.    -ЮОО/о.

Значение л еа может быть выражено как

77еа=/]ет * 'ima >

где г|еа — электромеханический КПД нагруженного преобразователя;

Л п-а — механоакустический КПД.

ГОСТ 27955-88 С. 5

Электромеханический КПД т]ет

г) сш— отношение, выраженное в процентах, общей механической мощности Рт к электрической входной мощности Ре

Механоакустический КПД i]ma

т)п,а — отношение, выраженное в процентах, акустической выходной мощности Ра к общей механической мощности Рт

-100% =

rm

Ра+Рщ1

•100%.

5.3.    Амплитуда колебательного смещения!

I — амплитуда механических колебаний рабочего конца ультразвукового инструмента, т. е. выходного конца механического трансформатора, присоединенного к преобразователю.

5.4.    Резонансная частота /res

/res — частота, соответствующая максимальному значению электрической входной мощности Ре или максимальному значению амплитуды колебательного смещения | (амплитуды колебательной скорости |<1>).

г,еа зависит от электрического выходного импеданса Zg out возбуждающего генератора. Если Zg out очень мал по сравнению с электрическим импедансом Z преобразователя и напряжение возбуждения при изменении частоты остается постоянным (Vr *= =const), то /res приблизительно совпадает с антирезонансной частотой /а. Если Zg ouf очень велик по сравнению с электрическим импедансом преобразователя и ток возбуждения сохраняется постоянным при изменении частоты (/т = const), то /res приблизительно совпадает с частотой последовательного резонанса /г. В реальных условиях резонансная частота находится между /г и /а.

Частота резонанса /г

/, — резонансная частота для случая, когда преобразователь возбуждается электрическим генератором тока постоянной величины (выходной импеданс Zg out очень велик по сравнению с Z). Частота /г приблизительно равна частоте, соответствующей максимуму электрического импеданса преобразователя или максимальной амплитуде колебательной скорости и максимальной входной мощности при постоянном значении тока возбуждения.

Частота антирезонанса /а

/а — резонансная частота для случая, когда преобразователь возбуждается электрическим генератором напряжения постоянной величины (выходной импеданс Zg out очень мал по сравнению с Z). Частота /а приблизительно равна частоте, соответствующей минимуму электрического импеданса преобразователя или максималь-

ной амплитуде колебательной скорости и максимальной входной мощности при постоянном значении напряжения возбуждения.

5.5. Ширина полосы Af

Af — частотный интервал в области резонанса на частотной характеристике преобразователя, ограниченный с обеих сторон fres частотами, соответствующими либо значениям Ре, равным половине максимального значения, либо значениям £, равным 0,7 максимального значения.

Частотная характеристика (при постоянном напряжении) —

график зависимости Ре или £ от частоты при постоянном значении Vi . Частотный диапазон характеристики берут достаточно широким, чтобы правильно описать преобразователь в условиях нагрузки.

Частотная характеристика (при постоянном токе) —

график зависимости Рс и | от частоты при постоянном значении 1т. Частотный диапазон характеристики берут достаточно широким, чтобы правильно описать преобразователь в условиях нагрузки.

Механическая добротность Q преобразователя является мерой его механических потерь и определяется как

5.6. Электрический импеданс преобразователя Z

Z — отношение переменного напряжения возбуждения на зажимах преобразователя к соответствующему переменному току, протекающему через его обмотку, выражается в виде

Z=\Z\ei\

где модуль импеданса преобразователя равен

Ф — угол сдвига фаз между напряжением возбуждения и током. Другая форма для выражения импеданса

Z=R-]-jX,

где R — действительная, X — мнимая его составляющие.

При этом имеют место следующие соотношения:

Z3=/?a+X2, tg<P=4 •

5.6.1. Электрический импеданс на резонансной частоте Z,t% , Zres — значение электрического импеданса преобразователя на его резонансной частоте.

ГОСТ 27955—SS С 7

5.6.2. Электрический импеданс заторможенного (демпфированного) преобразователя ZA

Z — электрический импеданс преобразователя в отсутствии механических колебаний.

6. УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИИ

6.1.    Общие требования

Измерения характеристик преобразователя следует проводить при условиях, максимально приближенных к услбвиям реальной работы в ультразвуковых устройствах:

температуры окружающей жидкости или воздуха; охлаждения;

крепления преобразователя;

граничных сред на боковых и тыльной поверхностях (воздух или пористый материал); режима подмагничивания; нагрузочных режимов.

Измерения характеристик PQ, £, f,es , Af, Q, ZICS и Za преобразователей категории А допускается проводить без внешней нагрузки, если импеданс нагрузки достаточно мал по сравнению с внутренним механическим импедансом преобразователя.

Измерения КПД (см. п. 7.2) в каждом случае следует проводить с соответствующим импедансом нагрузки. Поскольку преобразователь категории А обычно работает с переменной нагрузкой, нагрузка, при которой измеряют КПД, должна быть описана подробно.

6.2.    Рабочие параметры

Во время измерений рабочие параметры (переменное напряжение возбуждения или входная мощность) должны быть в соответствии с номинальными значениями, которые имеют место в реальных рабочих режимах. Экстрополяция значений параметров, полученных в результате измерений при низком уровне мощности, на рабочие режимы при большой мощности не рекомендуется. Значения уровня мощности, напряжения возбуждения и другие параметры, которые могут повлиять на результаты измерений, должны быть приведены совместно с результатами измерений (см. приложение 1, п. 1). Во время измерений необходимо следить за тем, чтобы пределы мощности и амплитуды, установленные изготовителем, не превышались.

6.3.    Акустическая жидкостная нагрузка Жидкостью для измерений преобразователей категории Р должна быть вода (см. приложение 1, п. 2). Если оптимальный уровень жидкости над излучающей поверхностью преобразователя задает изготовитель, то измерения должны проводиться при этом уровне.

6.4.    Подготовка к измерениям преобразователей категории Р

6.4.1.    Подготовка преобразователя

До погружения вся поверхность преобразователя и детали, которые будут погружены в воду во время измерений, должны быть тщательно очищены от загрязнений и смазки. Предпочтительно лроводить ультразвуковую очистку.

Если не заданы специальные требования к размещению преобразователя, то во время измерений его помещают таким образом, чтобы пузырьки газа не могли скапливаться на его поверхности (см. приложение 1, п. 3).

6.4.2.    Подготовка воды

Воду следует дегазировать путем нагревания до 70? и затем подвергать воздействию ультразвука в течение 2 ч без дополнительного нагрева при интенсивности ультразвука, достаточной для возникновения кавитации (см. приложение 1, п. 3). Затем воду охлаждают до температуры рабочего режима.

6.5.    Общие требования к контрольно-измерительной аппаратуре

Частота и динамический диапазон мощности генератора возбуждения (и усилителя мощности, если его используют), так же как и для всех измерительных приборов, должны быть адекватны параметрам измеряемого преобразователя. Настройка генератора должна быть тонкой, поскольку в диапазоне 20 кГц изменения в 10 Гц могут быть существенны для преобразователей с высокой механической добротностью.

Выходное напряжение генератора (или усилителя при его использовании) должно быть регулируемым, чтобы измерения можно было проводить при любом заданном значении напряжения возбуждения или уровня мощности.

При проведении измерений магнитострикционных преобразователей с подмагничиванием постоянным током для предотвращения поступления постоянного тока в усилитель и для развязки источника постоянного тока подмагничивания с цепью переменного тока необходимы конденсаторы и катушки индуктивности.

7. ПРОЦЕДУРА ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

7.1.    Входная электрическая мощность

7.1.1.    Метод ваттметра

Метод ваттметра является основным методом, используемым для измерения электрической мощности переменного тока ультразвуковых преобразователей любого типа. Значения Я* определяют отсчетом по шкале ваттметра. К прибору предъявляются следующие требования: прибор должен позволять проводить измерения не только при синусоидальной форме напряжения и тока воз-

ГОСТ 27965-88 С. 9

буждения, но и при искаженной форме напряжения или тока; он должен быть малоинерционным с постоянной времени менее 1 с. Погрешность измерений не должна превышать 5 % при любой нагрузке, включая нагрузки с низким коэффициентом мощности (малые значения cos <р).

7.1.2. Импедансный метод

Импедансный метод является дополнительным и его используют, если ваттметр с требуемыми характеристиками отсутствует, рабочие режимы достаточно линейны, т. е. искажения синусоидальной формы возбуждающего напряжения и тока пренебрежимо малы. Значения Ре рассчитывают по одной из формул:

VI

4

R'+X*


Я.


Pe=l\R=


Ре= V-x h cos <р= щ- cos <р,

Составляющие электрического импеданса |Z| преобразователя, R » X, определенные в п. 5.6, измеряют одним из методов п. 7.6.

Кт — отсчет по шкале электронного вольтметра, измеряющего напряжение переменного тока на зажимах преобразователя, /т — отсчет по шкале высокочастотного амперметра, измеряющего переменный ток, протекающий через обмотку преобразователя. Величину h можно определять, как отношение Kr//?s> где Vr — напряжение на небольшом безреактивном сопротивлении Rs , включенном последовательно с преобразователем. Приборы должны удовлетворять следующим требованиям: погрешность при измерениях VT , /т и Vr не должна превышать ±1 %, а значение Rдолжно быть известно с погрешностью менее 1 %.

7.1.3. Метод трех вольтметров


Метод трех вольтметров является дополнительным, используемым при тех же условиях, что и импедансный метод (см. п. 7.1.2). Значение Р( рассчитывают по формуле

где Vt и Vr — напряжения, соответственно, на преобразователе и сопротивлении Rs , включенном последовательно с преобразователем; Kg — их суммарное напряжение. Основная схема метода представлена на черт. 1.

В метрологической практике рекомендуется использовать переключающее устройство с целью проведения всех измерений напряжений при помощи одного и того же прибора с погрешностью, не превышающей ±2%.