---

    

    

1 - область положительных пиков, превышающих пороговое значение (+70%); 2 - область отрицательных пиков, превышающих пороговое значение (-70%)

Рисунок 1 - Пример отклика осциллятора на заданный временной сигнал возбуждения

         

     Примечание 1 - Подсчет числа пиков в сигнале отклика используют потому, что цикличность этого сигнала маскируется наличием переходных процессов.

    

     Примечание 2 - Под пиком сигнала понимают его отклонение от нуля в сторону положительных или отрицательных значений между двумя последовательными пересечениями нулевого уровня (см. рисунок 2).

    

     Примечание 3 - Согласно настоящему стандарту предпочтительным является определение числа больших пиков по расчетам, а не измерениям, поскольку последние не всегда возможно выполнить.

    

1 - 1-й пик; 2 - 3-й пик; 3 - 2-й пик; 4 - точки пересечения нуля

Рисунок 2 - Пример идентификации пиков отклика, превышающих пороговое значение (70%)

              

    

     3.14 осциллятор(oscillator): Система с одной степенью свободы, способная производить или поддерживать механические колебания.

    

     3.15 пауза(pause): Интервал времени между двумя последовательными воспроизведениями заданного возбуждения.

    

     Примечание - Длительность паузы , в секундах, следует выбирать такой, чтобы избежать значительных наложений отклика образца. Рекомендуемое значение  должно удовлетворять условию

    

,

    

где  - первая собственная частота незатухающих колебаний образца, в герцах;

    

       - коэффициент критического демпфирования на частоте , в герцах.

    

    

     3.16 предпочтительные направления воздействия(preferred testing axes): Три взаимно ортогональных направления, выбираемых таким образом, чтобы при воздействии вибрации в этих направлениях вероятность повреждения образца была максимальной.

    

     3.17 добротность(Q-factor): Величина, характеризующая степень остроты резонанса или избирательность по частоте колебательной механической системы с одной степенью свободы и обратная удвоенному коэффициенту демпфирования.

    

     3.18 заданный ударный спектр(required SRS): Ударный спектр, форма которого установлена соответствующим нормативным документом (см. рисунок 3).

    

     Примечание - Нормативным документом может быть определено несколько ударных спектров для разных значений добротности, каждый из которых используют в конкретном случае.

    

    

1 - заданный ударный спектр; 2 - реальный ударный спектр; 3 - область допуска (±1,5 дБ); 4 - ВЧА; 5 - точки ударного спектра за пределами области допуска

Рисунок 3 - Типичный график ударного спектра (в логарифмическом масштабе)

         

    

     3.19 ударный спектр(shock response spectrum, SRS): График зависимости максимального отклика (перемещения, скорости или ускорения) на заданное входное воздействие ансамбля осцилляторов с заданным значением добротности от собственных частот колебаний этих осцилляторов без учета демпфирования.

    

     Примечание 1 - При расчетах, если иное не обусловлено, используют линейные системы с одной степенью свободы с вязкостным демпфированием.

    

     Примечание 2 - Нормативным документом для одних и тех же испытаний может быть установлено несколько ударных спектров для разных значений добротности, из которых выбирают то, что в наибольшей степени соответствует испытуемому образцу.

    

    

     3.20 частота дискретизации(sampling frequency): Число выборочных значений сигнала в единицу времени (секунду) при записи или представлении сигнала в цифровом виде.

    

     3.21 допуск на сигнал(signal tolerance): Величина, выражаемая в процентах и определяемая формулой

    

,

    

где - среднеквадратичное значение задающего сигнала;

    

       - среднеквадратичное значение сигнала, воспроизведенного на вибростоле.

    

     Примечание 1 - Данный параметр не зависит от того, какой параметр вибрации (ускорение, скорость или перемещение) используют для управления испытаниями.

    

     Примечание 2 - Данный параметр применяют только для возбуждения синусоидальной вибрацией.

    

    

     3.22 значимая часть временного сигнала(strong part of the time-history): Участок временного сигнала между двумя моментами времени, когда сигнал в первый раз достигает уровня 25% пикового значения и когда он в последний раз опускается ниже этого уровня (см. рисунок 4).

    

    

Рисунок 4 - Типичная форма временного сигнала возбуждения

    

     3.23 синтезированный временной сигнал(synthesized time-history): Временной сигнал, созданный искусственно таким образом, чтобы его ударный спектр был всюду не ниже заданного ударного спектра.

    

     3.24 диапазон частот испытаний(test frequency range): Диапазон частот между нижней  и верхней  границами, соответствующими низшей и высшей частотам используемых для синтезирования временного сигнала вейвлетов, который зависит от формы заданного ударного спектра и возможностей испытательного оборудования с установленным образцом.

    

     Примечание - Диапазон частот, в котором задан ударный спектр, шире диапазона частот испытаний и теоретически бесконечен (см. 3.10).

    

    

     3.25 реальный ударный спектр(test SRS): Ударный спектр, рассчитанный по сигналу в контрольной точке вибростенда теоретически или с помощью средств анализа ударных спектров (см. рисунок 3).

    

     3.26 временной сигнал(time-history): Запись ускорения, скорости или перемещения как функции времени.

    

     3.27 временное окно(time window): Длительность синтезированного временного сигнала, включающего в себя все заданные вейвлеты.

    

     Примечание - Некоторые системы управления предусматривают удвоение временного окна и центрирование синтезированного временного сигнала относительно этого окна.

    

    

     3.28 вейвлет(wavelet): Временной сигнал на некоторой частоте, используемый для формирования сигнала возбуждения при испытаниях с воспроизведением заданного ударного спектра.

    

     Примечание - Термин "вейвлет" в том смысле, как он применен в настоящем стандарте, не следует путать с аналогичным термином, используемым в теории вейвлетов или вейвлет-анализе.

    

    

     4 Требования к испытательному оборудованию

    

     Устанавливаемые характеристики испытательного оборудования относятся ко всему испытательному оборудованию в целом. В случае вибрационной установки электродинамического или гидравлического типа это оборудование включает в себя усилитель мощности, вибростенд с устройством крепления образца и систему управления.

    

     Требования, установленные в 4.1-4.3, проверяют при возбуждении гармоническими колебаниями.

    

     4.1 Воспроизводимое движение

    

     При поверке испытательного оборудования воспроизводимое движение представляет собой гармонические колебания, которые во всех точках крепления образца должны быть приблизительно одинаковыми и поступательными в пределах ограничений, установленных в 4.2 и 4.3.

    

     4.2 Поперечные колебания

    

     В диапазоне частот до 1000 Гц пиковое значение ускорения или перемещения в проверочных точках в любом направлении, перпендикулярном к направлению возбуждения, не должно превышать 50% пикового значения ускорения или перемещения в основном направлении возбуждения. На частотах свыше 1000 Гц допускается, чтобы это отношение достигало 100%. Это требование контролируют только в заданном диапазоне частот испытаний. В ряде случаев, например для образцов малых размеров, допускается устанавливать более жесткие ограничения на поперечные колебания (например, до 25%), если это предусмотрено соответствующим нормативным документом.

    

     Если на результаты испытаний большое влияние оказывают паразитные угловые колебания вибростола, допустимый уровень этих колебаний должен быть установлен в нормативном документе и отражен в протоколе испытаний.

    

     Иногда, например для образцов больших размеров или большой массы, не удается соблюсти вышеуказанные ограничения на поперечные колебания на отдельных частотах или во всем диапазоне частот испытаний. В этом случае в нормативном документе должна быть использована одна из следующих формулировок:

    

     - поперечные колебания, превышающие заданный уровень, должны быть зафиксированы и указаны в протоколе испытаний;

    

     - поперечные колебания не представляют опасности для образца и контролю не подлежат.

    

     4.3 Измерительная система

    

     Характеристики измерительной системы должны предусматривать возможность проверки выполнения условия, что истинное значение параметра вибрации в контрольной точке в заданном направлении движения не выходит за пределы установленного допуска.

    

     На точность измерений оказывает существенное влияние частотная характеристика измерительной цепи, включающей в себя датчик вибрации, согласующее устройство и устройства сбора и обработки данных.

    

     Нижняя граница диапазона частот измерительной системы не должна превышать 0,67 ( - частота самого низкочастотного вейвлета), а верхняя граница не должна быть менее 1,5 ( - частота самого высокочастотного вейвлета). В указанном диапазоне частот амплитудно-частотная характеристика измерительной цепи должна быть постоянной в пределах ±5%.

    

    

     5 Требования к режимам испытаний

    

     5.1 Управление испытаниями

    

     Временной сигнал возбуждения должен представлять собой совокупность вейвлетов в пределах заданного временного окна. Этот сигнал должен быть определен соответствующим нормативным документом для заданного ударного спектра, как показано в 9.3.

    

     Если нормативным документом не установлено иное, значение коэффициента демпфирования принимают равным 5% (что соответствует значению добротности , равному 10). Значения коэффициента демпфирования (добротности) могут быть уточнены по результатам исследований частотной характеристики образца (см. 9.2). Результаты таких исследований помогают также определить, какое значение  необходимо использовать, если в нормативном документе приведено несколько ударных спектров для разных значений добротности.

    

     Расстояние между соседними частотами вейвлетов выбирают в зависимости от заданной добротности равным:

    

     -1/3 октавной полосы для добротности  не более 5;

    

     - 1/6 октавной полосы для добротности  в интервале от 5 до 25;

    

     - 1/12 октавной полосы для добротности  не менее 25.

    

     Примечание - Ряд среднегеометрических частот октавных полос установлен ГОСТ 17168.

    

    

     5.2 Допуски на ударный спектр

    

     Реальный ударный спектр, полученный по измерениям в контрольной точке, не должен отличаться от заданного более чем на 1,5 дБ (см. рисунок 3).

    

     Допускается, чтобы в некоторой области или областях частот (в сумме не превышающих 20% диапазона частот испытаний) кривая ударного спектра выходила за пределы указанного допуска (не превышая при этом кривую заданного ударного спектра более чем на 3 дБ), если только эта область или области не включают в себя критические частоты образца. Отклонение от заданного ударного спектра должно быть зафиксировано в протоколе испытаний.

    

     Отклонения реального ударного спектра от заданного проверяют на частотах, расстояния между которыми те же, что установлены в 5.1 (в зависимости от значения добротности), или менее.

    

     5.3 Требования к вычислению реального ударного спектра

    

     Чтобы свести к минимуму погрешность оценки реального ударного спектра, необходимо особое внимание уделить выборке и фильтрации сигнала в контрольной точке.

    

     Рекомендуется, чтобы частота выборки, по меньшей мере, в 10 раз превышала верхнюю границу , если только при расчете ударного спектра не применяют процедуру интерполяции временного сигнала.

    

     Примечание 1 - При выполнении вышеуказанного условия погрешность оценки отклика осциллятора с максимальной собственной частотой  не будет превышать 5%. Если же частота выборки будет всего в 2,56 раза превышать  (что является обычным требованием для частотного анализа сигналов), эта погрешность может превышать 60%.

    

    

     Если перед расчетом ударного спектра используют процедуру интерполяции временного сигнала, то достаточно, чтобы частота выборки в четыре раза превышала верхнюю границу .

    

     Для предотвращения эффекта наложения спектров перед оцифровкой аналогового сигнала необходимо применять низкочастотную фильтрацию. Рекомендуется, чтобы в точке спада частотной характеристики фильтра нижних частот, где ее уровень понижается в два раза, частота была равна 1,5. Крутизна спада должна быть, по крайней мере, минус 60 дБ/октава. Выполнение этих требований обеспечивает регистрацию неискаженного отклика осциллятора с собственной частотой . При этом будут подавлены также фазовые погрешности, связанные с применением фильтра нижних частот. Фазочастотная характеристика фильтра должна быть линейной.

    

     Если на результаты испытаний могут оказывать влияние низкочастотные помехи или постоянное смещение сигнала, необходимо применять фильтр верхних частот. Рекомендуется, чтобы в точке спада частотной характеристики фильтра нижних частот, где ее уровень понижается в два раза, частота не превышала максимального из двух следующих значений: 2 Гц или одна десятая нижней границы .