---

ГОСТ ИСО 5347-1-96

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ВИБРАЦИЯ

КАЛИБРОВКА ДАТЧИКОВ
ВИБРАЦИИ И УДАРА

Часть 1. ПЕРВИЧНАЯ ВИБРАЦИОННАЯ
КАЛИБРОВКА МЕТОДАМИ ЛАЗЕРНОЙ
ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ

Издание официальное

БЗ 2-95/73

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ

ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
Минск

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183

ВНЕСЕН Госстандартом России

2. ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, мет­рологии и сертификации (протокол № 9—96 от 12 апреля 1996 г.)

За принятие проголосовали:

Н

Наименование
государства

Республика Белоруссия Республика Казахстан Республика Молдова Российская Федерация Республика Таджикистан

Туркменистан Украина

аименование национального органа
по стандартизации

Белстандарт

Госстандарт Республики Казахстан

Молдовастандарт

Госстандарт России

Таджикский государственный центр по стандартизации, метрологии и сертификации Главгосинспекция Туркменистана Госстандарт Украины

3. Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст международного стандарта ИСО 5347—1—87 «Вибрация. Кали­бровка датчиков вибрации и удара. Часть 1. Первичная вибрационная калибровка методами лазерной интерферометрии»

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. Постановлением Государственного комитета Российской Федера­ции по стандартизации, метрологии и сертификации от 17 марта 1997 г. № 98 межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 5347—1—96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Рос­сийской Федерации с 1 июля 1997 г.

© ИПК Издательство стандартов, 1997

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспро­изведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Госстандарта РоссииСодержание

1. Область применения 1

2. Нормативные ссылки 1

3. Аппаратура 2

4. Окружающие условия 4

5. Предпочтительные значения амплитуд и частот 4

6. Метод 1 (метод счета интерференционных полос) для диапазона частот 20—800 Гц 4

7. Метод 2 (метод минимумов) для диапазона частот 800—5000 Гц 7

Приложение А Расчет неопределенности 10

Приложение Б Формулы для расчета ускорения 13Введение

Настоящий стандарт распространяется на линейные акселеромет- рические датчики, главным образом пьезоэлектрического типа (далее — акселерометры), и устанавливает методы первичной калибровки акселерометров с помощью лазерной интерферометрии и техничес­кие характеристики используемой при этом аппаратуры.

Курсивом выделены примечания, позволяющие использовать стандарт в расширенных амплитудном и частотном диапазонах.МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Вибрация

КАЛИБРОВКА ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ И УДАРА

Часть 1. Первичная вибрационная калибровка методами
лазерной интерферометрии

Vibration. Calibration of vibration and shock pick-ups. Part 1.
Primary vibration calibration by laser interferometry

Дата введения 1997—07—01

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт устанавливает методы калибровки акселеро­метров, а в случае их использования в областях, попадающих в сферу государственного метрологического контроля и надзора, — методы поверки в диапазоне частот 20—5000 Гц и диапазоне амплитуд уско­рения 10—1000 м/с² (в зависимости от частоты).

Допускаемая погрешность калибровки:

±0,5 % на опорной частоте (160 или 80 Гц), опорной амплитуде (100 или 10 м/с²) и опорной настройке усилителя;

+ 1 % для частот до 1000 Гц включительно;

±2 % для частот свыше 1000 Гц.

Примечание — Методы калибровки и технические характеристики применяемой аппаратуры, устанавливаемые стандартом, могут быть исполь­зованы в диапазонах частот и амплитуд ускорения, выходящих за рамки указанных. При этом погрешность калибровки, рассчитываемая по формулам, приведенным в приложении А, может иметь другие, нежели указанные, числовые значения.

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем стандарте использована ссылка на

МИ 2060—90 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений длины в диапазоне 1 • 10 ^б — 50 м и длин волн в диапазоне 0,2 — 50 мкм.

Издание официальное

3. АППАРАТУРА

   1. Аппаратуру следует использовать при окружающих условиях, соответствующих требованиям, указанным в разделе 4.

   2. Генератор частоты и индикатор, имеющие следующие харак­теристики:

• допускаемую погрешность по частоте — ±0,01 % показания;

• нестабильность частоты — не менее ±0,01 % показания за время измерения;

• нестабильность амплитуды — не менее ±0,01 % показания за время измерения.

• суммарный коэффициент нелинейных искажений — не более 2 %;

• поперечное ускорение, ускорение от изгиба акселерометра и ускорение от качания акселерометра должны быть, по возможности, минимальными и не превышать (в сумме) 10 % значения ускорения в основном направлении (в частотном диапазоне свыше 1000 Гц допускается 20 %);

• шум — не менее чем на 70 дБ ниже выходного сигнала;

• нестабильность амплитуды ускорения — не более 0,05 % пока­зания за время измерения.

Поверхность, к которой крепят акселерометр, не должна вызывать его деформации.

Сейсмический блок должен быть вывешен на слабодемпфирован- ных пружинах, если вибрация пола оказывает заметное влияние на работу интерферометра или акселерометра; резонансная частота сейсмического блока с пружинами в вертикальном и горизонтальном направлениях должна находиться в пределах 1—2 Гц.

Примечание — Допускаются другие соотношения между массами, если приняты специальные меры, помимо указанных, направленные на демпфи­рование блока вибратора и лазерного интерферометра.

Лазер гелий-неонового типа; в лабораторных условиях (дав­ление воздуха 100 кПа, температура 23 °С и относительная влажность 50 %); длина волны 0,6328 мкм.Если лазер имеет устройство ручной или автоматической атмосфер­ной компенсации, оно может быть выключено.

Примечание — Одночастотный стабилизированный лазер должен быть калиброван по длине волны в соответствии с МИ 2060.

Примечание — Допускается применение модифицированного интер­ферометра Майкельсона, а также интерферометров с другими интерференци­онными схемами, в частности использующими трехгранные уголковые отражатели.

• диапазон частот — 10 Гц — 20 МГц;

• допускаемая погрешность — ±0,01 % показания.

Наряду со счетчиком импульсов может быть использован счетчик отношения с аналогичной погрешностью.

• диапазон частот — 100—10000 Гц;

• ширина полосы — менее 12 % центральной частоты;

• наклон — не менее 24 дБ на октаву;

• отношение сигнал/шум — не менее чем на 70 дБ ниже максималь­ного сигнала;

• динамический диапазон — не менее 60 дБ.

• диапазон частот — 20—5000 Гц;

• допускаемая погрешность — ±0,01 % показания; при частотах ниже 40 Гц — 0,1 % показания.

Для получения значения амплитуды напряжения его среднее квадра­тическое значение должно быть умножено на V~2.

• Аппаратура для измерения нелинейных искажений в диапа зоне 0—5 %, имеющая следующие характеристикидиапазон частот — 5 Гц — 10 кГц;

• допускаемая погрешность — ±10 % показания.

Для достижения погрешности калибровки 0,5 % акселерометр и усилитель акселерометра следует рассматривать как одно целое и калибровать совместно.

Конструкция акселерометра должна быть жесткой. Порог чувст­вительности акселерометра к механическим напряжениям корпуса должен быть менее 0,2 • 10'⁸ м/с²; поперечная чувствительность ак­селерометра должна быть не более 1 %; нестабильность чувствитель­ности акселерометра совместно с усилителем должна быть не более 0,2 % показания в течение года.

4. ОКРУЖАЮЩИЕ УСЛОВИЯ

Калибровку следует проводить при окружающих условиях:

• температура воздуха — (23±3) °С;

• атмосферное давление — (100±5) кПа;

• относительная влажность воздуха — (50+25) %.

5 ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ АМПЛИТУД И ЧАСТОТ

Шесть значений амплитуд ускорения и шесть значений частоты должны быть выбраны из следующих рядов:

Ускорение (только для метода 1):

10 - 20 - 50 - 100 - 250 - 500 м/с².

Опорное ускорение — 100 м/с² (или 10 м/с²)..

Частота:

20 - 40 - 80 - 160 - 315 - 630 - 1250 - 2500 - 5000 Гц. Опорная частота — 160 Гц (или 80 Гц).

6. МЕТОД 1 (МЕТОД СЧЕТА ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОЛОС) ДЛЯ ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ 20-800 Гц

   1. Процедура

После надлежащей настройки интерференционного устройства определяют опорный коэффициент преобразования на предпочти- 4тельной частоте 160 Гц (или 80 Гц), при предпочтительном ускорении 100 м/с² (или 10 м/с²) и стандартном положении переключателя диапазонов усилителя путем измерения частоты полос с помощью счетчика полос (3.7) [используют метод счета интерференционных полос в соответствии с рисунком 1 ] либо путем измерения отношения частот вибрации и интерференционных полос с помощью счетчика отношения (3.7). Затем определяют коэффициент преобразования при других значениях ускорений и частот. Результаты должны быть выражены как отклонение в процентах от опорного коэффициента преобразования.

Для каждой пары ускорения и частоты должны быть измерены нелинейные искажения, поперечное ускорение, ускорения от изгиба и от качания акселерометра, шум, значения которых должны быть в пределах, указанных в 3.3.

По результатам измерения частоты интерференционных полос вычисляют амплитуду а ускорения акселерометра, м/с², по формуле а = 3,1228 • 1(Г⁶ • / -f_f

и коэффициент преобразования S по формуле

5=0,3202- Ю⁶.-^,
f ff

где V — амплитуда выходного сигнала акселерометра, В;

f — частота вибратора, Гц;

ff — число периодов (интерференционных полос) за период времени, намного больший периода вибрации, — число периодов, деленное на время, т.е. частота полос, Гц.

Если используют счетчик отношения, амплитуду ускорения а, м/с², вычисляют по формуле

а = 3,1228 • 10"⁶ /² • R_f,
а коэффициент преобразования S — по формуле
5=0,3202 • 10⁶ ■ ,

f R_f

где Rf — отношение частоты полос к частоте вибрации, измеренное за период времени, по крайней мере в 100 раз больший, чем период вибрации.

/ — вибратор; 2 — усилитель мощности; 3 — генератор частоты и индикатор; 4 — плос-
кое зеркало, 5 — интерферометр; 6 — акселерометр; 7—фотодетектор; 8— оптичес-
кий фильтр, 9— лазер; 10 — только для счета отношения; 11 — счетчик (или счетчик
отношения); 12 — усилитель; 13 — вольтметр; 14 — измеритель нелинейных
искажений; 15 — осциллограф

Рисунок 1 — Измерительная система для метода счета интерференцион-
ных полос (метод 1)

Значение коэффициента преобразования следует сопровождать указанием погрешности калибровки и доверительным уровнем, ко­торые вычисляют в соответствии с приложением А.

Должен быть использован доверительный уровень 99 % (или 95 %).

6. МЕТОД 2 (МЕТОД МИНИМУМОВ) ДЛЯ ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ 800-5000 Гц

   1. Процедура

С помощью полосового фильтра с центральной частотой, равной частоте сигнала акселерометра, фильтруется сигнал фотодетектора. Этот отфильтрованный сигнал имеет ряд минимумов, соответствую­щих определенным амплитудам перемещения акселерометра и при­веденных в таблице 1.

После установки частоты амплитуду вибратора регулируют, начи­ная с нулевого значения до достижения максимума отфильтрованно­го сигнала фотодетектора и далее до его минимального значения. Это минимальное значение — первый минимум отфильтрованного сиг­нала — соответствует амплитуде перемещения 0,193 мкм. Амплитуды перемещения для других минимумов указаны в таблице 1. Измери­тельная система для метода минимумов изображена на рисунке 2.

Таблица 1— Амплитуды перемещения для минимумов