3.11 пик-фактор(crest factor): Отношение пикового значения к среднеквадратичному значению сигнала.
3.12 стратегия суперпозиции(super positional strategy): Стратегия, определяющая метод расчета спектральной плотности ускорения воспроизводимой вибрации для каждой частотной составляющей по заданному гармоническому сигналу и спектральной плотности ускорения случайного сигнала.
3.13 ширина пика на уровне минус 3 дБ(-3 dB bandwidth): Ширина полосы частот между двумя точками частотной характеристики, расположенными на уровне 0,708 ее максимального значения, в предположении, что частотная характеристика в данной полосе частот описывает пик одиночного резонанса.
3.14 спектральная плотность ускорения(acceleration spectral density); СПУ: Функция частоты, определяемая как предельное отношение среднего квадрата значения сигнала ускорения после его прохождения через узкополосный фильтр, среднегеометрическая частота которого совпадает с заданной, к ширине полосы фильтра при стремлении ширины полосы к нулю, а времени усреднения - к бесконечности.
3.15 смещение(bias error): Систематическая погрешность оценки спектральной плотности ускорения случайного сигнала или амплитуды гармонического сигнала.
Примечание - Для случайного сигнала смещение обусловлено конечным разрешением сигнала по частоте, которое присуще используемому методу обработки, а для гармонического сигнала (в смеси со случайным шумом) - конечностью интервала усреднения.
3.16 спектральная плотность ускорения сигнала управления(control acceleration spectral density): Спектральная плотность ускорения сигнала, измеренного в контрольной точке (реальной или воображаемой).
3.17 цепь системы управления(control system loop): Электронный тракт, позволяющий выполнять совокупность следующих операций:
- оцифровку сигнала в контрольной точке;
- процедуру обработки сигнала;
- преобразование обработанного сигнала в аналоговую форму для подачи на усилитель мощности виброустановки [см. также раздел В.1 (приложение В)].
3.18 отсечка [клиппирование] задающего сигнала(drive signal clipping): Ограничение максимального значения задающего сигнала на уровне, определяемом значением пик-фактора.
3.19 эффективный диапазон частот испытаний(effective frequency range): Диапазон между частотами ниже и выше (рисунок 1), составляющие которых реально присутствуют в сигнале вследствие недостаточно резкого спада кривой спектральной плотности ускорения.
Рисунок 1 - Границы спектральной плотности ускорения (см. также 5.1.1)
3.20 погрешность воспроизведения спектральной плотности ускорения(error acceleration spectral density): Разность между заданной спектральной плотностью ускорения и спектральной плотностью ускорения сигнала управления.
3.21 коррекция(equalization): Процедура приведения к минимуму погрешности воспроизведения спектральной плотности ускорения.
3.22 спад на высоких частотах(final slope): Участок заданной спектральной плотности ускорения на частотах выше (см. рисунок 1).
3.23 разрешение по частоте(frequency resolution): Ширина интервала приращения частоты в представлении спектральной плотности ускорения (выражаемая в герцах).
Примечание - Эта величина обратно пропорциональна длине записи сигнала, используемой в цифровом анализе. Число интервалов приращения совпадает с числом спектральных линий в данном диапазоне частот.
3.24 наблюдаемая спектральная плотность ускорения(indicated acceleration spectral density): Оценка спектральной плотности ускорения на считывающем устройстве анализатора, включающая в себя инструментальную погрешность, случайную погрешность и смещение.
3.25 спад на низких частотах(initial slope): Участок заданной спектральной плотности ускорения на частотах ниже (см. рисунок 1).
3.26 инструментальная погрешность(instrumental error): Совокупность погрешностей, вносимых каждым аналоговым устройством входной части системы управления и каждым аналоговым устройством в составе системы управления.
3.27 случайная погрешность(random error): Погрешность оценки спектральной плотности ускорения, изменяющаяся от одного измерения к другому и обусловленная конечным временем усреднения сигнала и конечной шириной полосы фильтрации.
3.28 запись сигнала(record): Совокупность отсчетов процесса, взятых через равные промежутки времени, которую используют при реализации процедуры быстрого преобразования Фурье.
3.29 воспроизводимость(reproducibility): Близость результатов измерений одной и той же величины с одним и тем же значением, проводимых:
- разными методами;
- с использованием разных средств измерений;
- разными операторами;
- в разных испытательных лабораториях;
- в разные моменты времени, интервал между которыми значительно больше времени проведения одного измерения;
- разными способами применения имеющихся средств испытаний и измерений.
Примечание - Термин "воспроизводимость" применяют также в случаях, когда принимают во внимание только одно или несколько из вышеперечисленных условий.
3.30 среднеквадратичное значение(root-mean-square value): Квадратный корень из среднего значения квадрата функции на заданном интервале (для спектральной плотности таким интервалом является полоса частот между и - см. рисунок 1).
Примечание - В данном методе испытаний среднеквадратичное значение может быть рассчитано для разных видов возбуждения: чисто широкополосного случайного процесса, совокупности широкополосного случайного и гармонического процессов (SoR) или совокупности двух случайных процессов (RoR) - см. В.2.4 (приложение В).
3.31 контролируемый параметр(signal value): Значение спектральной плотности ускорения для случайной составляющей воспроизводимого процесса или амплитуды для гармонической составляющей воспроизводимого процесса.
3.32 стандартное отклонение(standard deviation): Характеристика случайного временного сигнала, которая для сигнала вибрации совпадает со среднеквадратичным значением (поскольку среднее значение сигнала вибрации принимают равным нулю).
3.33 статистическая точность(statistical accuracy): Отношение истинной спектральной плотности ускорения к наблюдаемой.
Примечание - Данную характеристику применяют только в отношении случайной составляющей воспроизводимого процесса.
3.34 статистическая степень свободы(statistical degrees of freedom): Величина, характеризующая свойства оценки спектральной плотности ускорения, получаемой по случайным отсчетам методом усреднения по времени, и зависящая от разрешения по частоте и времени усреднения.
3.35 цикл качания (частоты)(sweep cycle): Перемещение (развертка) по заданному диапазону частот по одному разу в каждом из направлений (например, от 5 до 500 Гц и обратно до 5 Гц).
Примечание - В противоположность циклу качания частоты одиночная развертка по частоте означает движение по диапазону частот только в одном направлении: в сторону возрастания или убывания частоты.
3.36 скорость качания (частоты)(sweep rate): Скорость изменения частоты гармонического сигнала, измеряемая либо в октавах в минуту (октава/мин), либо в герцах в секунду (Гц/с).
3.37 истинная спектральная плотность ускорения(true acceleration spectral density): Спектральная плотность ускорения, воздействующего на образец.
4 Общие требования к испытаниям
4.1 Общие положения
Устанавливаемые требования к испытательному оборудованию 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.
Колебания вибростола в заданном и поперечном направлениях следует либо проверить до начала испытаний, либо контролировать в ходе испытаний с помощью дополнительного канала в системе управления. В нормативном документе на испытания должны быть определены уровни воспроизводимой вибрации и последовательность действий во время испытаний.
Стандартизованный метод испытаний включает в себя следующие этапы (применительно к возбуждению в каждом из заданных направлений):
- начальные измерения для определения динамической характеристики образца при низком уровне возбуждения гармонической или случайной вибрацией (см. также 5.4 и 9.2);
- выдержку образца при воздействии вибрацией в заданном режиме;
- заключительные измерения для повторного определения динамической характеристики образца (см. 9.5) и сравнения ее с результатом, полученным на этапе начальных измерений, в целях выявления возможных механических повреждений.
Если динамическое поведение испытуемого объекта хорошо известно или не представляет интереса, то нормативный документ может не устанавливать требований к исследованию динамической характеристики или установить их в ограниченном объеме.
4.2 Система управления
Управление испытаниями требует применения специального программного обеспечения, позволяющего проводить анализ данных и управление испытаниями в разных режимах возбуждения.
4.3 Воспроизводимое движение
Установленные нормативным документом на испытания воспроизводимые колебания во всех точках крепления образца должны быть приблизительно одинаковыми и поступательными. Если условие идентичности колебаний в разных точках крепления выполнить не удается, применяют многоточечное управление испытаниями.
Воспроизводимое движение должно иметь гауссовское распределение для случайной составляющей и быть гармоническим для периодической составляющей вибрации.
4.4 Поперечная вибрация
Поперечную вибрацию либо проверяют до проведения испытаний, возбуждая образец случайной или гармонической вибрацией, уровень которой установлен нормативным документом, либо контролируют во время испытаний, используя для этого дополнительный канал системы управления.
Значение контролируемого параметра на каждой частоте в каждой проверочной точке и в каждом из направлений, перпендикулярных к направлению основного движения, не должно превышать установленного значения в диапазоне частот свыше 500 Гц, а в диапазоне частот до 500 Гц не должно превышать уровня, который на 3 дБ ниже этого установленного значения. Среднеквадратичное значение ускорения (во всей полосе частот) для любого направления, перпендикулярного к заданному направлению движения, не должно превышать 50% этой величины для заданного направления движения. Например, для образцов небольших размеров нормативным документом может быть установлено требование, чтобы значение контролируемого параметра поперечной вибрации не превышало значение этого же параметра для воспроизводимого движения, уменьшенное на 3 дБ.
Для образцов больших размеров или большой массы может оказаться затруднительным выполнение ограничений на поперечную вибрацию во всем диапазоне частот испытаний. Трудности в выполнении установленных ограничений могут возникнуть также и в том случае, если нормативным документом предписано проводить испытания в широком динамическом диапазоне. В этом случае в нормативном документе должна быть использована одна из следующих формулировок: "поперечная вибрация, превышающая заданный уровень, должна быть зафиксирована и указана в протоколе испытаний" или "контроль поперечной вибрации не проводят".
4.5 Установка образца
Образец должен быть закреплен на вибростоле в соответствии с требованиями ГОСТ 30630.0.0.
4.6 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 0,5, a верхняя граница - не должна быть менее 2 (см. рисунок 1). В указанном диапазоне частот амплитудно-частотная характеристика измерительной системы должна быть постоянной в пределах ±5%.
5 Требования к воспроизводимой вибрации
Метод испытаний, установленный настоящим стандартом, предусматривает воздействие на образец широкополосной случайной вибрацией в сочетании либо с узкополосной случайной вибрацией, либо с гармонической вибрацией, либо с вибрацией обоих указанных типов. Нормативным документом может быть предусмотрено, что возбуждение узкополосной случайной или гармонической вибрацией осуществляют с качанием частоты в заданном диапазоне. При проведении испытаний данного вида необходимо принимать во внимание следующее.
