GB T 14412-2005 机械振动与冲击 加速度计的机械安装.pdf

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1、ICS 17. 168 J 04 道国中华人民共和国国家标准G/T 14412-2005/ISO 5348: 1998 代替GB/T14412-1993 机械振动与冲击加速度计的机械安装Mechanical vibration and shock-Mechanical mounting of accelerometers (ISO 5348 :1 998 , IDT) 2005-05-13发布2005-10-01实施050928077365 中华人民共和国国家质量监督检验检瘦总局也舍中国国家标准化管理委员会&叩GB/T 14412-2005/ISO 5348: 1998 前言本标准等同采用IS

2、O5348 :1998(机械振动与冲击加速度计的机械安装)(英文第二版)。本标准代替GB/T14412-1993(机械振动与冲击加速度计的机械安装。本标准等同翻译ISO5348:1998。为便于使用，本标准做了下列编辑性修改:a) 本国际标准一词改为本标准;b) 用小数点，代替作为小数点的逗号Jpc) 删除国际标准的前言。本标准与GB/T14412-1993相比，主要变化有:一一-给出了影响安装方法的各项准则;一一提出了各类安装方法对响应曲线的影响因素;一一提供了粘接安装方法的安装谐振频率fc的估算公式。本标准由中国计量科学研究院提出。本标准由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归口。本标准起草

3、单位:浙江大学分析测试中心、上海市计量测试技术研究院、江苏联能电子技术有限公司、中国计量科学研究院。本标准主要起草人:陈锋、刘立群、洪连明、冯源。I G/T 14412-2005/ISO 5348: 1998 引-一-罔确定一个结构或物体S的振动飞，通常的方法是采用机电式传感器To振动监测传感器可分成两大类，即接触式和非接触式传感器。非接触式传感器在安装时紧紧地靠近该结构，用于测量此结构的振动响应，其通常的型式诸如电涡流或光学接近探头。而接触式传感器，则机械地固定在结构上，通常包括压电式、压阻式加速度计和惯性式速度型传感器。本标准是涉及当前获得广泛应用的接触式加速度计的有关问题。采用此类传感器

4、应关注加速度计和被测结构的祸合可能显著地改变加速度计、结构或这两者的振动响应。本标准试图对加速度计安装到结构上的方法所相关的因素进行分析。本标准讨论了采用机械安装F的方法将加速度计连接到运动结构的表面上的若干问题(见图1)。此类加速度计所给出的信息是一种电信号U，它是由于加速度计自身运动VT所产生的。该信号就期望它能表示结构S上某一安装点的振动Vs。加速度计所产生的电信号u值，可能与其所测量的加速度真实值有所偏离，这是由于结构的振动只不能完全传递到加速度计T的敏感元件所致。加速度计示值的偏差，也可能是由于加速度计的灵敏轴与振动的轴线不一致、底座弯曲、温度的瞬变、安装力矩和电缆的扰动等因素的影响

5、。机械安装方式可能改变在给定的精度条件下加速度计的幅值与相位响应曲线的可用频率区间(见5.4.5)。H GB/T 14412-2005/ISO 5348: 1998 机械振动与冲击加速度计的机械安装1 范围本标准规定了制造厂家应给出的加速度计的安装特性，并对用户提出关于安装加速度计的建议。本标准的应用限定于在运动结构的表面安装加速度计的方式，其简图如图1所示。本标准不适用对于其他类型的传感器，如测量相对运动的测振探头。s S 结构;F 安装器件;T一一加速度计;Vs一-结构的振动;VT 加速度计的振动。固1加速度计安装2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注

6、日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T 13823.12-1995 振动与冲击传感器的校准方法安装在钢块上的无阻尼加速度计的共振频率测试(eqvISO 5347-14 :1 993) GB/T 13824一1992对振动烈度测量仪的要求(eqvISO 2954: 1987) ISO 2041 :1990机械振动与冲击术语ISO 5347-22 :1 997 振动与冲击传感器的校准方法第22部分:加速度计的共振试验通用方法ISO 8

7、042: 1988 冲击与振动的测量描述惯性式传感器特性的规定3 术语和定义ISO 2041 :1990确立的术语和定义适用于本标准。4 加速度计制造厂家应提供的特性资料制造厂家应说明下列有关特性:a) 与加速度计相配套的安装器件，其安装表面的特性，即表面抛光的粗糙度、表面的平面度、螺孔的垂直度和螺纹精度;b) 加速度计的几何尺寸，包括:GB/T 14412-2005/ISO 5348: 1998 一-加速度计作为一整体，其重心的位置;一一加速度计的惯性质量的重心位置;c) 校准时的安装技术;d ) 推荐的和最大的(即在使用频率范围内改变小于2%时)安装力矩;e) 加速度计和紧固装置的温度限制

8、;f) 有关的机械特性，即:一一总重量;一一基座材料;一一加速度计非安装条件下的最低谐振频率;-在良好安装条件下的频率鸟庐勒蛐在是说明加速度计安装对象的质量、材料和尺寸;5 安装方法选5. 1 一般要求5. 1. 1 程序使用加速度g) 飞/-h 运动;b) 由于加速c) 不应由于加的比发生畸是5.1.2 条件为达到理想的工作条件，E顿确Ea)加速度计时安装只i1平珩(安拼应尽可能的清洁与平整); b) 使安装带来的运动失真最/飞一-c) 加速度计和安装器件的质量与被测结何回百态质量比应尽可能的小(见GB/T13824-1992)。5.2 特别要求5.2.1 工作的频率范围最高工作频率应远低于

9、所选用加速度计的安装谐振频率，如果用无阻尼加速度计(谐振增益因子Q大于30dB)，又按照制造厂家所推荐的安装方法，其工作频率不大于安装谐振频率的20%，多数情况下，其幅值响应的误差仅为百分之几。如果需要对其误差的近似值作某种估计，可以通过在给定阻尼值时，采用等效的线性弹簧一质量系统来计算。注:对于单个冲击测量，如果其安装谐振频率大于该脉冲持续时间倒数的十倍，则其误差估计仅为百分之几。2 GB/T 14412-2005/ISO 5348: 1998 5.2.2 安装力矩采用螺钉安装时，应采用厂家推荐的安装力矩。5.2.3 电缆当采用轴向连接的加速度计时，硬的电缆可能引起壳体应变，应将电缆仔细地夹

10、紧以避免出现上述现象(见图2)。压电式加速度计的电缆松动会引起摩擦静电效应。5. 3 安装谐振频率的确定尽管实际操作有一定困难，但在试验条件下，确定加速度计安装在结构上的安装谐振频率仍是十分有用的。下面的方法可用来获得近似的安装谐振频率，这样可以确认一个安装谐振频率与试验频率的区间。5.3. 1 振动激励法采用一定形状和尺寸的提供此种冲击过l落锤的质量来代在合适的条千持续时间，以显示i铅作衬面)，必须仔影技术得以确定多次jl重复性良好的冲击5.4.1 总则应该仔细地检查安装表面是.轴和测量方向的偏差减到最小，否则、运动时，此类误差将会特别明显。安装表面的状态和安装方法应表述在实验记录中。，此钢

11、质参考体的安装面经精，该参考加速度计紧贴安装对加速度计所推荐的安装方法应能满足制造厂家提供的数据的要求。基于良好的实践经验，各类安装方法的选择准则的一般介绍，在表1中给出。3 GB/T 14412-2005/1805348: 1998 表1影晌安装方法的各项准则(基于良好的实践经验)加速度计的表面平整的谐振频率温度质量和安装刚度谐振增益因子Q重要性螺钉 氨基丙烯酸 甲脂粘接剂蜂蜡 。 双丽胶带。 。 快装夹具 真空安装 磁性座() 。 手持式。O 。a完全和手与被测表面的距离有关。标志:.良好 中等。不好5.4.2 螺钉安装5.4.2. 1 安装表面(加速度计与被测结构)应清洁、平整与加工光滑

12、，达到制造厂家推荐的要求，安装螺孔应垂直于安装表面。5.4.2.2 应根据制造厂家所推荐的安装力矩以达到紧固的结合，同时不致损伤加速度计。5.4.2.3 在结合面之间涂上一层薄静的油或油脂，以获得良好的接触和最大的刚度(见图5)。5.4.2.4 螺钉在螺孔中不能碰到底部，这可能导致两安装面中有一微小间隙，从而使刚度降低。5.4.3 粘接方式如试验的结构无法钻孔，或需要对加速度计电气绝缘，或安装表面的平面度不够，则采用此种方法。经常也使用一种粘接螺钉，一端是有螺纹，另一端作成一平台，以便于粘接在结构上。5.4.3.1 粘接的安装表面按制造厂家所推荐的方式进行清洗。5.4.3.2 粘接剂应形成一薄

13、膜，近似于构成一刚性弹簧。5.4.3.3 可采用丙烯酸类或热凝性固化粘接剂，潜剂干燥后粘接剂趋向于保留某种柔软物性从而导致降低谐振频率(见图的。4 注:安装谐振频率J，可以用下式估算:J, =去俨于式中:K，一粘接层的复合压缩刚度pm-加速度计与某种安装器具的总体质量。粘接层的复合压缩刚度K，可按下式估算:式中:E一一一粘接层的弹性模量(即杨氏模量); rr-粘接层的弹性损耗角正切;A 粘接层的面积;t一粘接层的厚度。粘接层的剪切谐振频率可用下式估算:K , = E(l十句)A/tJ, =去俨于GB/T 14412-2005/ISO 5348: 1998 式中:K, 粘接层的复合剪切刚度。粘接

14、层的剪切刚度可用下式估算:K , = G(l + i)A/t 式中:G 粘接剂的剪切模最pP 粘接剂材料的剪切损耗角正切。一般说来，为提高安装在结构上的加速度计的使用频率区间，粘合剂应具有很小的阻尼(即可或卢应小于0.01)，较硬(即E和G值较高)，而且此胶层应很薄。5.4.4 安装器件安装器件(包括电气绝缘螺钉)应具有刚度大，质量轻，惯性矩小，且对灵敏轴结构对称。支架之类器件尽可能避免使用，如果必需，建议采用刚度好的小金属立方体。将其牢固地安装在结构上，其表面经机械加工，并有螺纹孔，以用于螺钉连接。如果一定要采用一只复杂的安装器件，则应该考虑它的振型和频率。5.4.5 其他的安装方式很多例行

15、试验，将加速度计底部涂上一层薄薄的固化蜂蜡(见图10)，或采用双面胶带(见图7)，或用磁性座(见图的，或用快速安装夹具(见图11)，或用真空安装座(见图12)等都可能取得良好的结果，但这些办法是严格地限制在某种振幅和频率范围内。在某些难以确定的场合，应根据对其基本频率和振幅的范围用实验方法加以确定。而用手持方式固定加速度计一般不推荐使用(见图的。a) 轴向引线式加速度计1一一不得受力;2 振动体的连接表面;3 不得受力;4 将导线固定在振动表面上。2 2 b) 侧向引线式加速度计圄2轴向和侧向引线式的加速度计5 GB/T 14412-2005/ISO 5348: 1998 6 GB/T 144

16、 12-2005/ISO 5348: 1998 螺钉固定对响应幽线有影响的因素:安装的平面度表面的平面度和粗糙度安装力矩用于试验的安装力矩M5 :1 . 8 N m M3 , 0.6 N m 油脂粘接剂的粘胶的复合温度40 30 图6采用粘接固定方式的加速度计的典型的频率响应曲线(相对于结构在安装点的加速度绝对值)100 7 GB/T 14412一2005/1805348: 1998 双面胶带回定对响应曲线有影响的因素:表面接触的充分程度表面和基座(结构的平面度材料胶带的复合弹性模量双面胶带11m 40 作成垫片状I L : 20 I ，.组J制度:fi10展。-10 O. 1 O. 2 o.

17、 5 1 2 5 10 20 50 100 频率1kHz注:使用的限制见5.4.5。圈7采用双面股带固定方式的加速度计的典型的频率响应曲线(相对于结构在安装点的加速度绝对值)手持式固定对响应曲线有影响的因素:8 测量方向的稳定性接触压力的稳定性合适的压力接触面积取向手持探头飞11 注:使用的限制见5.4.5。40 30 电. 20 组。-10 / 飞O. 1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 频率1kHz圈8手持探头的典型的频率响应曲线(相对于结构在接触点处的加速度绝对值)GB/T 14412-2005/ISO 5348: 1998 磁性座固定对响应曲线有影响的因素:安装方

18、向基座与表面的垂直度磁性座的质量与厚度材料的磁特性/ 40 电20、击军104因铺展30 。磁性座最高温度=直到250.C100 50 20 10 5 2 0.2 0.5 -10 0.1 频率1kHz采用磁性座安装的加速度计的典型的频率响应曲线(相对于结构在安装点的加速度绝对值)注:使用的限制见5.4.50圈9蜂蜡固定对响应曲线有影响的因素z相对于接触面积的蜡层厚度温度传感器的安装表面面积蜡层的复合弹性模最/ 40 30 。20 10 电击得太Mm刷刷口冉薄层蜂蜡孔、最高温度:40.C100 50 20 10 5 2 0.5 0.2 -10 0.1 9 频率1kHz注:使用的限制见5.4.5。

19、固10采用薄层蜂蜡安装固定的加速度计的典型的频率响应曲线(相对于结构在连接点的加速度绝对值)GB/T 14412一2005/1S05348: 1998 快装夹具对响应曲线有影响的因素:10 安装螺钉的适配性安装力矩安装夹具相对于加速度计的尺寸安装表面的质量机械紧固力注:安装夹具和加速度大振帽。由于这圈12真空夹具安装Z!.I2ZZZ iZZZ!2 / 中华人民共和国国家标准机械振动与冲击加速度计的机械安装GB/T 14412 2005/1S0 5348 ,1998 峰中国标准出版社出版发行北京复兴门外三里河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X 1230 1/16 印张1字数22千字2005年9月第一版2005年9月第一次印刷晤书号:155066 1-26034定价12.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533白白F叶冈山。白山DON-N.-叮叮户同阁。