---

ГОСТ 30652-99

(ИСО 5347-3-93)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Вибрация

КАЛИБРОВКА ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ

И УДАРА

Часть 3

Вторичная вибрационная калибровка методом сличения

Издание официальное

БЗ 11-97/368

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
МинскПредисловие

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:

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 РоссииГОСТ 30652-99 (ИСО 5347-3-93)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Вибрация

КАЛИБРОВКА 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+Ю мм (в зависимости от частоты), 1 мм/с+10 м/с (в зави­симости от частоты), 104-1000 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-И000 Гц - ±4 %;

для датчиков ускорения в диапазоне частот 204-1000 Гц —+2 %, в диапазоне частот 20^-2000 Гц — ±3 %, в диапазоне частот 204-5000 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.

4. Издание официальноеСредства калибровки и вспомогательные устройства

   1. Оборудование для поддержания комнатной температуры (23±3) °С.

   2. Эталонный датчик ускорения, откалиброванный вместе с согласующим усилителем методом лазерной интерферометрии по ГОСТ ИСО 5347-1 с погрешностью в пределах ±(0,5+7,0)% при выбранных частоте и ускорении.

   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.

• 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.

• диапазон частот: 1+10000 Гц;

• допускаемая относительная погрешность — в пределах ±(0,1+0,5) %.

Для получения амплитудного значения, используемого в формулах, измеренное СКЗ ускорения умножают на /2.

• диапазон частот: 1+30000 Гц;

• динамический диапазон: 0+10 %;

• допускаемая относительная погрешность — в пределах ±10 %.

RC = ~—= : , (1)

2лД/——-1

V (Y+ I)²

где R — входное сопротивление согласующего усилителя, Ом;

С — суммарная емкость, состоящая из емкости датчика с кабелем и входной емкости согласующего усилителя, Ф;

1. — 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 %.

5. Порядок проведения калибровки

Эталонный и калибруемый датчики кренят 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 осциллотраф

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.

5. 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

где S₂ — коэффициент преобразования калибруемого датчика с усилителем;

• коэффициент преобразования эталонного датчика с усилителем;

Х_г— 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:

где — коэффициент преобразования датчика скорости;

S_a — коэффициент преобразования датчика ускорения;

S_d— коэффициент преобразования датчика перемещения;

f — частота, Гц.

Затем следует рассчитать общую погрешность калибровки при соответствующей доверительной вероятности, как указано в приложении А.

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)

Расчет погрешности

• .1 Расчет общей (суммарной) погрешности

Общую погрешность калибровки при доверительной вероятности 95 % Й95 рассчитывают по формуле

%95 = ± <ХЇ + ХІ , (А.1)

где Х_г— случайная погрешность;

X — систематическая погрешность.

Случайную погрешность при доверительной вероятности 95 % Х_Т^) рассчитывают по формуле

/ е?1 + «& + <£3 + ■■■ + & (А.2)

X (95) = ± t ] - ’

где е_г], е_г2,. .., е_гя — отклонение от среднего арифметического значения результатов единичных измерений;

п — число измерений;

t — коэффициент распределения Стьюдента для установленных доверительной вероятнос­ти и числа измерений.

Систематическая погрешность должна быть исключена или учтена.

Неисключенную систематическую погрешность JQ(95) рассчитывают по формуле

У к (А.З)

А(95) = ' % ,где К — коэффициент, зависящий от доверительной вероятности (для доверительной вероятности 95 % К=2);

е$₂— абсолютная погрешность коэффициента преобразования калибруемого датчика на частотах калибров­ки, амплитуде и коэффициенте усиления усилителя (см. А.2).

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 где 5^і! — коэффициент преобразования эталонного датчика;

• _тV

100 а_скз I

(А. 4)

-г ² -ЛА-] 100 яскз I

>$2 — коэффициент преобразования калибруемого датчика;

— 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;

е_и — абсолютная погрешность вольтметра, В;

d_tol~ общее искажение, %, рассчитанное по формуле

. inn /^й‘²°¹ ~^дскз (А.5)

“tot = 100 /— ,

V °скз

где a_tot — общее среднее квадратическое значение ускорения, м/с²;

^аскз ~ среднее квадратическое значение ускорения на частоте возбуждения, м/с²;

a_t— среднее квадратическое значение поперечного и ротационного ускорений, м/с²;

Г1 — отношение максимальной поперечной чувствительности эталонного датчика к чувствительности датчика в направлении измерительной оси, %;

?2 — отношение максимальной поперечной чувствительности калибруемого датчика к чувствительности датчика в направлении измерительной оси, %;

а,, — 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 (е//)²; если коэффициент преобразования датчика рассчитан по формуле (5) настоящего стандарта, формулу (А.4) следует дополнить слагаемым (2 ef/fj²-, где ef — абсолютная погрешность измерения частоты, Гц; f — частота, Гц.