---

5.5. Ограничение смещений

Все вибраторы имеют ограничения смещений. Может оказаться необходимым подключение фильтра верхних частот на вход усилителя мощности с целью снижения максимальных смещений.

Примечание. Если СПУ должна быть уменьшена в области низких частот с целью ограничения смещений вибратора, то значение уменьшения должно быть зарегистрировано и согласовано между изготовителем и заказчиком.

6. ВЫБОР МЕТОДА ПОДТВЕРЖДЕНИЯ

В качестве рекомендуемых предлагаются три метода подтверждения спектра СПУ, изложенные в приложениях А-С.

6.1. Критерии для выбора

При выборе метода подтверждения необходимо учитывать следующие факторы:

заданный диапазон частот;

специальные требования, указанные в соответствующей НТД;

механические характеристики испытуемого образца;

выталкивающую силу вибратора;

размер, жесткость и массу подвижной системы вибратора;

жесткость и массу крепежного приспособления;

тип применяемого оборудования;

характеристику применяемого оборудования (например, ширину полосы частот фильтра, динамический диапазон, диапазон частот, скорость качания, фон, шум).

6.2. Применимость рекомендуемых методов подтверждения

Рекомендуемые методы подтверждения, указанные в приложениях А-С, применимы при условии, что основные погрешности, возникающие при использовании этих методов, позволяют проводить испытание.

Обычно используют метод подтверждения с помощью перестраиваемого фильтра, который описан в приложении А. Применение этого метода требует много времени по сравнению с другими методами подтверждения. Если диапазон частот большой, а длительность выдержки мала, то для подтверждения спектра СПУ этим методом может потребоваться использование магнитной записи временной функции ускорения во время выдержки и последующий ее анализ.

Метод подтверждения, основанный на применении аппаратуры с фиксированными фильтрами и представленный в приложении В, может быть использован, если ширина полосы частот фильтра мала и в моменты резонанса реакция образца на всю систему незначительна. Для некоторых образцов при отдельных значениях ширины полосы пропускания фильтров этот метод подтверждения оказывается неприемлемым на низких частотах. При этом методе подтверждения может быть также необходимой магнитная запись.

Метод подтверждения, основанный на качании частоты синусоидального сигнала и представленный в приложении С, может иметь преимущество в тех случаях, когда имеется несложное оборудование, а образец очень жесткий или мал по сравнению со всей массой подвижной системы, например, малогабаритные электронные элементы, закрепленные на жестком крепежном приспособлении. Узкополосные выравниватели при этом методе не используются. Методика подтверждения не требует сложной аппаратуры, необходимой для анализа при каждом эксперименте.

6.3. Смешанные методы подтверждения

Рекомендуемые методы подтверждения предназначены для обеспечения одной и той же воспроизводимости. В одних случаях погрешности анализа или остаточная пульсация (см. приложения А и В) могут быть слишком большими на некоторых участках диапазона частот. В других случаях время анализа может оказаться слишком длительным. Это вызывает необходимость применения различных методов подтверждения для разных участков диапазона частот.

Следует обратить внимание на то, что при применении смешанных методов подтверждения испытание следует проводить одновременно по всему диапазону частот. Испытание не должно разделяться даже для спектров с несколькими заданными уровнями СПУ.

7. ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Измеряют электрические параметры образца и проверяют его механические характеристики в соответствии с требованиями соответствующей НТД.

Если в соответствующей НТД предусматривается испытание на обнаружение резонанса до и после выдержки, испытание в полной последовательности, включая обнаружение резонансов, следует провести для одного направления и повторить для других. Методика определения резонансных частот приведена в п.4.3.

8. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ИСПЫТАНИЕ ПЕРЕД ВЫДЕРЖКОЙ

При применении синусоидальной вибрации для снятия частотной характеристики или обнаружения резонанса время, в течение которого образец подвергается воздействию синусоидальной вибрации, должно быть сведено к минимуму. Амплитуда синусоидального возбуждения указана в п.4.1.

Полный цикл испытания, включая снятие частотной характеристики, любое обнаружение резонанса и выдержку следует проводить, не снимая образец с вибратора. Затем полный цикл испытания повторяют для других направлений.

Перед тем как подвергнуть образец испытанию на воздействие случайной вибрации на заданном уровне, может оказаться необходимым предварительное возбуждение образца сигналом случайной вибрации на более низком уровне для выравнивания частотной характеристики и предварительного анализа, при этом уровень воздействия случайной вибрации и время, в течение которого она приложена, должны быть сведены к минимуму.

При предварительном возбуждении образца сигналом случайной вибрации допускаемое время установки режима регламентируется следующим образом:

при уровне менее 25% заданного - время не ограничивается;

при уровне от 25 до 50% заданного - составляет 1,5 заданного времени испытания;

при уровне от 50 до 100% заданного - составляет 10% заданного времени испытания.

При этом указанные значения времени установки режима не следует вычитать из заданной длительной выдержки.

9. ВЫДЕРЖКА

Если в соответствующей НТД не указано особо, образец подвергают воздействию случайной вибрации поочередно в трех взаимно перпендикулярных направлениях, которые должны быть выбраны таким образом, чтобы дефекты образца можно было легко выявить. Степени жесткости следует указывать в соответствующей НТД. Для того чтобы выявить механические повреждения и ухудшение рабочих характеристик во время выдержки, оборудование должно находиться в рабочем состоянии, когда это возможно, если иное не указано в соответствующей НТД.

Для элементов в соответствующей НТД следует указывать необходимость проведения электрических измерений во время выдержки и на какой стадии выдержки они должны быть проведены.

Во время выдержки следует измерять и контролировать кумулятивное среднее квадратическое значение ускорения в пределах заданного диапазона частот. Соответствующие значения приведены в табл.3а и 3б, допуски указаны в п.5.3.

В начале и в конце выдержки необходимо измерить среднее квадратическое значение ускорения выше .

Среднее квадратическое значение ускорения в полосе частот от до 10 или 10 кГц (берут меньшее значение) не должно превышать 70% (-3 дБ) от общего среднего квадратического значения ускорения, требуемого в пределах заданного диапазона частот.

При применении методов подтверждения, указанных в приложениях А и В, с целью подтверждения спектра СПУ во время выдержки должны быть измерены и зарегистрированы мгновенные значения ускорения в заданные моменты времени. Длительность измерения ускорения должна быть минимальной и равной удвоенному максимальному времени усреднения аппаратуры, применяемой для анализа. Для выдержек продолжительностью до 10 мин достаточно одного значения. Для более длительных выдержек мгновенные значения следует брать в начале и в конце выдержки. Если во время испытания происходят изменения в настройке вибрационной системы, то в этом случае, а также для больших длительностей выдержки рекомендуется регистрировать дополнительные мгновенные значения ускорения.

Подтверждение спектра СПУ допускается проводить либо во время, либо после выдержки в соответствии с применяемым методом подтверждения.

10. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

У образца должны быть измерены электрические параметры и проверены механические характеристики в соответствии с требованиями соответствующей НТД.

Если обнаружение резонанса необходимо, то заключительное испытание на обнаружение резонанса должно быть проведено в соответствии с п.4.3.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Рекомендуемое

МЕТОД ПОДТВЕРЖДЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫХ ФИЛЬТРОВ

А1. Описание

При этом методе требуется применение анализатора с качанием частоты для подтверждения того, что испытание на воздействие случайной вибрации соответствует заданным требованиям.

Так как точность результатов анализа спектра зависит от характеристик анализатора и анализируемого спектра, то приводятся кривые, иллюстрирующие полученные в результате анализа ошибки (далее по тексту - ошибки анализа). Расчет кривых ошибок анализа основывается на обычном воздействии образца и крепления на вибрационную систему генератора.

Если время анализа длительное, а время выдержки мало, может оказаться необходимым подтверждение спектра СПУ после выдержки.

А2. Измерение характеристик анализатора с качанием частоты

Необходимо измерить ширину полосы частот на уровнях 3, 12, 30 и 50 дБ ( , , и соответственно).

Предполагается, что форма частотной характеристики фильтра не зависит от средней частоты.

Коэффициент ширины полосы частот рассчитывают как функцию коэффициента формы частотной характеристики фильтра по формуле

при следующих условиях:

1,2< <2,2; 3,8; 6.

Если эти условия не соблюдаются, кривые ошибок, указанные в настоящем приложении, оказываются непригодными. В этом случае анализатор с качанием частоты может оказаться несоответствующим требованиям данного метода.

Относительную ширину полосы частот фильтра определяют как отношение ширины полосы частот на уровне 3 дБ к средней частоте, на которую в данный момент настроен анализатор в процессе анализа.

Примечание. Указанное измерение проводят выборочно.

A3. Оценка погрешностей анализа

Снятие частотной характеристики проводят в соответствии с п.4.2.

Погрешность анализа зависит от эквивалентной относительной ширины полосы частот , рассчитываемой по формуле

,

где ; - отношение частот, указанное на рис.А1 и А2 для соответствующего отношения амплитуд. =1, если частотная характеристика не снимается с достаточной точностью по частоте для определения .

Рис.А1

Рис.А2

Получив значение , на рис.А1 и А2 выбирают соответствующие кривые. Погрешность анализа отсчитывают при значении , рассчитанном как указано выше. Между кривыми допускается линейная интерполяция. Обычно исследуют несколько пар "пик-провал" для обнаружения пары, дающей наибольшую погрешность.

Примечание. Когда этот метод подтверждения комбинируется с методом, указанным в приложении В, и подсчитанная остаточная пульсация меньше, чем отношение , полученное при снятии частотной характеристики, то меньшее значение можно использовать как отношение на рис.А1 и А2 для соответствующей части частотного диапазона при том же значении , определенном согласно методу, приведенному в приложении В.

Пример. Применяют анализатор, у которого ширина полосы качания составляет 4% ширины рабочего диапазона частот.

Проводят измерения формы спектра фильтра анализатора.

При этом коэффициенты формы спектра следующие:

=1,55; =2,4; =4,0;

; .

При снятии частотной характеристики отношение амплитуд пик-провал =7 дБ и соответствующее отношение частоты пик-провал =3,9%.

При =3,9%

.

Таким образом,

Это позволяет определить погрешность анализа 1,9 дБ в области провала и 0,95 дБ в области пика.

Если снятие частотной характеристики не проводят с достаточной точностью по частоте для определения , то =1 и =1·0,75·4=3%.

Погрешность анализа может оказаться большей, т.е. в области провала 3,6 дБ и в области пика 2,3 дБ.

Другие пары "пик-провал" также исследовались, но значения погрешностей, указанных выше, оказались наибольшими.

А4. Подтверждение спектра СПУ

Если позволяет длительность выдержки, рекомендуется одновременное подтверждение спектра СПУ. Если это невозможно, подтверждение проводят после выдержки. В этом случае предварительное подтверждение должно быть проведено в течение времени установки режима.

Анализатор должен исследовать диапазон частот от до . Погрешности, вызванные скоростью качания, могут быть уменьшены до допустимых пределов применением низкой скорости качания. В любом случае погрешности малы, если

,

где - скорость качания, Гц/с;

- ширина полосы частот анализатора, Гц;

- время усреднения, с;

=0,4, если применяется истинное усреднение.

Если для усреднения применяется колебательный контур (цепь ), то и =0,2. Во время анализа могут быть использованы различные полосы частот и время усреднения.

Кроме отклонений от истинной величины, вызванных самим методом анализа и приборами, показания, полученные на каждой частоте, подвергаются изменениям во времени вследствие стохастического характера случайной вибрации.