---

Так как электретный метод является бесконтактным, он пригоден для определения резонансных частот деталей любых размеров.

В. Емкостный метод

В этом методе для определения резонансных чисел используют увеличение сигнала емкостного датчика при резонансе, которое происходит в результате изменения емкости между неподвижным искусственным электродом и вибрирующим испытываемым образцом. Принципиальная схема метода представлена на черт.4. Исследуемый образец крепят на плате к столу вибростенда. Над ним на расстоянии 1-3 мм располагают искусственный электрод. К промежутку образец - искусственный электрод прикладывают постоянное напряжение =400-500 В.

Принципиальная электрическая схема определения резонансных частот емкостным методом

1 - стол вибростенда; 2 - приспособление для крепления образца; 3 - образец;

4 - искусственный электрод датчика; 5 - пьезодатчик контрольный; 6 - сопротивление 2 МОм;

7 - батарея элементов на 500 В; 8, 9 - ламповые вольтметры (ВЗ-2);

10 - осциллограф; 11 - задающий генератор стенда

Черт.4

Во время вибрации вследствие периодического изменения расстояния между образцом и электродом меняется емкость образованного ими воздушного промежутка и в цепи через сопротивление потечет переменный ток , который так же, как и в электретном методе, будет пропорционален скорости вибрации.

Таким образом, напряжение на сопротивление будет пропорционально виброскорости .

Если сигнал с сопротивления подают на ламповый вольтметр и вертикальные пластины осциллографа, а на горизонтальные пластинки осциллографа подают сигнал от задающего генератора стенда, то момент резонанса (т.е. значение резонансной частоты испытываемого образца) будет соответствовать увеличению напряжения на ламповом вольтметре и повороту эллипса на экране осциллографа на 90°.

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Рекомендуемое

ВЫБОР ДЛИТЕЛЬНОСТИ УДАРА ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ

МНОГОКРАТНЫХ УДАРНЫХ НАГРУЗОК

Испытания на воздействие ударных нагрузок рекомендуется проводить при длительностях удара, вызывающих резонансные возбуждения изделий, если эти длительности лежат в диапазоне, оговоренном техническими требованиями на изделия.

В таблице для каждой величины нормированного ускорения приведены значения критичных для изделий длительностей удара в зависимости от значений резонансных частот изделий: испытание следует проводить при одном значении длительности, взятой из указанных в таблице пределов.

Данное испытание можно проводить при закреплении изделия в одном наиболее опасном для него положении. Если изделие представляет собой сложную многомассовую систему, имеющую множество резонансных частот, то испытание следует проводить при значениях длительности, соответствующих наинизшим резонансным частотам, так как при возбуждении низких частот в изделиях возникают наибольшие деформации и напряжения.

Количество ударов при этих испытаниях должно соответствовать табл.14 настоящего стандарта.

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Рекомендуемое

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УДАРА

1. Общие положения и требования к измерительной аппаратуре.

1.1. При измерении параметров удара необходимо регистрировать:

ускорение (амплитуду ударного импульса);

длительность;

форму ударного импульса.

Кроме того, для характеристики испытательного режима, в случаях, когда амплитуда наложенных колебаний превышает 5% амплитуды ударного импульса, необходимо регистрировать относительную амплитуду и число периодов наложенных колебаний. Рекомендуется также регистрировать время нарастания ударного ускорения.

1.2. Для измерений рекомендуется аппаратура, структурная схема которой представлена на черт.1.

1 - измерительный преобразователь; 2 - согласующий усилитель;

3 - фильтр низких частот; 4 - регистрирующий прибор.

Черт.1

1 - измерительный преобразователь (ИП) предназначен для преобразования ускорения в электрический сигнал; в качестве ИП следует использовать пьезоэлектрический преобразователь ускорения (пьезоэлектрический акселерометр);

2 - согласующий усилитель (СУ) служит для согласования выходного сопротивления пьезоэлектрического измерительного преобразователя с входным сопротивлением регистрирующего прибора. (Для этой цели могут быть использованы катодный или истоковый повторитель, усилитель заряда и т.п.);

3 - фильтр необходим для снижения уровня шумов согласующего усилителя, исключения влияния резонанса измерительного преобразователя и уменьшения амплитуды наложенных колебаний на кривой ударного импульса с целью улучшения различимости осциллограммы при измерении;

4 - регистрирующий прибор (РП) служит для непосредственного наблюдения формы ударного импульса и отсчета его параметров.

В качестве РП рекомендуется использовать электронные осциллографы со ждущей разверткой и с длительным послесвечением (типы С1-4, С1-19, С1-29, С1-37 и С1-51 и аналогичные им по техническим данным).

Для документального оформления результатов измерения параметров удара рекомендуется фотографировать осциллограммы ударного импульса или переводить их с экрана осциллографа на прозрачную бумагу.

1.3. При измерении параметров удара измерительный преобразователь должен быть жестко закреплен в контрольной точке. Измерительный преобразователь с резьбовым креплением должен быть ввернут до упора с моментом затяжки, указанным в документации. При отсутствии в документации такого указания рекомендуется:

для резьб с диаметром до 6 мм момент затяжки 1,5-2 Нм,

для резьб большего диаметра момент затяжки должен увеличиваться на 1,5 2 Нм на каждый миллиметр увеличения диаметра резьбы.

1.4. Измерительная аппаратура и отдельные ее узлы должны удовлетворять следующим требованиям:

а) амплитудно-частотная характеристика аппаратуры (включая измерительный преобразователь) указана на черт.2. При этом неравномерность амплитудно-частотной характеристики в децибеллах должна определяться относительно частоты 400 Гц;

Черт.2

зависимость нижней и верхней частот среза фильтра низких частот, а также частоты, за пределами которой характеристика может подниматься выше 1 дБ от длительности представлена в таблице:

б) первая резонансная частота закрепленного измерительного преобразователя должна быть:

не менее 50 кГц для измерения импульсов с длительностью фронта 0,05 мс;

не менее 25 кГц для измерения импульсов с длительностью фронта 0,1 мс;

не менее 10 кГц для измерения импульсов с длительностью фронта 0,5 мс;

в) нелинейность амплитудной характеристики измерительного преобразователя не должна превышать ±1 дБ в диапазоне измеряемых ускорений.

Примечание. Значение первой резонансной частоты закрепленного ИП и нелинейность амплитудной характеристики ИП определяют по паспортным данным или по результатам поверки.

д) постоянная времени входной цепи согласующего усилителя должна быть не менее 0,2 с, где - входное сопротивление согласующего усилителя в омах. - суммарная емкость измерительного преобразователя, кабеля и входа усилителя в фарадах.

1.5. Аппаратура для измерения параметров удара должна проходить периодическую поверку. Поверка должна проводиться государственными или ведомственными метрологическими службами согласно ГОСТ 8.002-86* и ГОСТ 8.049-73, ГОСТ 8.513-84**.

_______________

* На территории Российской Федерации действуют ПР 50.2.002-94.

** На территории Российской Федерации действуют ПР 50.2.006-94.

2. Измерение ускорения.

2.1. Измерение ускорения следует производить по осциллограммам ударного импульса и по известному коэффициенту преобразования измерительного преобразователя.

Примеры осциллограмм приведены на черт.3.

а - с крутым фронтом; б - с пологим фронтом.

Черт.3

Величину ускорения рассчитывают по формуле:

,

где - чувствительность осциллографа по оси У, мВ/мм;

- амплитуда усредненного импульса, изображенного на чертеже пунктирной линией, мм;

- коэффициент преобразования ИП, определенный совместно с согласующим усилителем СУ, мВ/g или мВс /м (напряжение и ускорение в амплитудных значениях).

Для повышения точности измерения ускорения за счет исключения погрешности, вносимой осциллографом, величину рекомендуется определять с помощью поверенных приборов класса не менее 2,5 (звукового генератора с ламповым вольтметром или источника постоянного напряжения с вольтметром).

Если ударный импульс не содержит наложенных колебаний (черт.3б), за величину следует принимать максимальное отклонение луча по вертикали.

Если ударный импульс содержит наложенные колебания (черт.3а), то для определения необходимо:

а) отметить точки, соответствующие серединам участков осциллограммы, заключенных между двумя соседними экстремумами (максимумами и минимумами) наложенных колебаний;

б) соединить эти точки плавной линией (пунктирная линия на черт.3а);

в) максимум этой линии принять за .

Коэффициент преобразования должен определяться при градуировке в ударном режиме. При этом для измерения ускорения 9810 м/с и длительности 0,5 мс допускается градуировка в вибрационном режиме (по согласованию с органами Госстандарта).

3. Измерение длительности и времени нарастания ускорения ударного импульса.

3.1. За величину длительности ударного импульса следует принимать время, в течение которого действуют мгновенные значения ускорения одного знака, удовлетворяющие условию:

.

Для измерения длительности необходимо зафиксировать на экране осциллографа или на осциллограмме (черт.3б) горизонтальное отклонение луча , соответствующее отрезку времени между значениями и , равными 0,1 ( = =0,1 ) и расположенными на переднем и заднем фронтах импульса и рассчитать длительность по формуле

,

где - масштаб горизонтальной оси осциллографа, с/мм.

Для импульсов с крутыми фронтами (полусинусоидальной, пилообразной, трапецеидальной и т.п.) за величину длительности удара допускается принимать время, определенное в основании импульса (черт.3а).

3.2. За время нарастания ускорения ударного импульса (время фронта удара) следует принимать время, в течение которого происходит нарастание величины ускорения от нуля до значения , где - амплитуда ускорения ударного импульса.

Для измерения времени фронта необходимо зафиксировать горизонтальное отклонение луча (мм) от нуля до величины (черт.3) и произвести подсчет по формуле:

.

4. Определение формы ударного импульса.

4.1. Определение формы ударного импульса следует производить путем сравнения с формами импульсов, изображенными на черт.4.

а - пилообразная, б - полусинусоидальная, в - трапецеидальная.

Черт.4

Для определения формы исходного импульса необходимо получить его изображение на экране осциллографа. При этом временная развертка должна быть выбрана такой, чтобы наблюдать на экране импульс на временном участке, включающем в себя время 0,4 до начала импульса, длительность удара и время, равное после ударного импульса.

Если осциллограмму ударного импульса можно заключить между пунктирными линиями, соответствующими допуску на пилообразный импульс, изображенный на черт.4а, то форму ударного импульса следует классифицировать как пилообразную (или треугольную).

Если осциллограмму ударного импульса можно заключить между пунктирными линиями, соответствующими допуску на полусинусоиду, изображенную на черт.4б, то форму ударного импульса следует классифицировать как полусинусоидальную.