GB T 13823.18-1997 振动与冲击传感器的校准方法 互易法校准.pdf

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1、GB/T 1 3823. 1 8 - 1 997 前 2主仁3本标准是根据同际标准ISO/DIS5347-20，1989(振动与冲击传感器校准方法丘易议次较准编制的，在技术内容和测试方法七号谈国际标准等同.但奋几处微小的差异，同J.()3.1初附注1巾凡是出现不确定度之处，统通将国际标准原文中的士去掉，(2)根据我国的气候条件，将TF34;tLf1的室温和相对湿度分别改为20C士5C和小于75%川3)附录A3中:xJ符号R的说H吁国际标叫ijLt立:1号际准系数i里写成标准灵敏度，本标准作了更正。本标准中使用的名词、专业词汇、基本概念均引自(;nIT13823.1-93(振动17N|TIltf

2、F感器的较准方法基卒概念儿本标准的附录A是标准的附录。本标准由全国机械振动与冲击标准化技术委员会提出并归口q本标准由中国汁量科学研究院起草。本标准主要起草人z谷毅。1 范围中华人民共和国国家标准振动与冲击传感器的校准方法互易法校准Methods for the calibration of vibration and shock pick-ups _Pdmary vibration calibration by reciprocity method GB/T 13823.18-1997 本标准详细规定了互易法对加速度传感器进行绝对校准所用仪器及测试步骤。本标准适用于直线型加速度传感器，校准频率

3、范围401250 Hz.加速度1100m/s本方法在参考点(160Hz. 100 m/s2)和放大器增益档位置于参考位置时，校准不确定度为1%。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所杀版本均为高效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性GB/T 13823. 1-93 振动与冲击传感器的校准方法基本概念3仪器设备3. 1 仪器设备所处的环境条件应满足第4章中的要求和规定。3. 2 信号发生器和频率计频率不确定度。.01% , 频率稳定度优于队01%, 帽值稳定度优于().01 %。3. 3 振动发生器系统总失真

4、度2%。横向、弯曲、摇摆加速度应小于主轴方向10%.在1000 Hz以上真最大值可以允许为20100f吉噪比应优于满功率输出的70dBo 加速度幅值稳定度z在测量周期内优于0.05%。由加速度传感器安装而引入的基座应变应不影响灵敏度的测量。3.4 激振器底座的质量激振器底座应具有比激振器运动部件(紧固件及传感器)至少大2000倍的质量.Jt由低阻厄弹簧悬起，如果地面振动有影响的话，悬浮共振频率不论是水平的还是垂直方向的都应小于2Hz. 3- 5 比率计(电压表)频率范围dOl250 Hz , 不确定度.分辨率及短期稳定度为读数的0.1%0 3-6 相位计频率范围，401250 Hz , 国家技

5、术监督局19970606批准614 1998OlOl实施 不确定度10u3- 7 电阻器GB/T 13823. 18-1997 F节使用低感元件，JjJ率参数应远大于实际功耗，在校准频率范围内和有妓功耗下不喝定理三0.05%。3-8 质量块选10个等质量间隔的质量块，最大的应选为激振器可动部件的1至2俏。不确定度:0.051403.9 失真度测量仪测量范围，010%, 频率范围，40Hz10 kHz , 不确定度z最大读数的10%。3.10 示波器频率范围，405000 Hz. 3. 11 其他要求加速度传感器与放大器应作为体进行年稳定度校准。加速度传感器的结构应紧固;基座应变灵敏度在参考值为

6、2.5XI0时应小于0.2XI0m/.，横向灵敏度应小于1% .:IJU速度汁和放大器套组年稳定度应优于0.2%。4 环境条件校准应在下列环境条件下进行:室温:20士5C , 大气压力100kPa士5kPa, 相对湿度:小于75%。5优先选取的幅值及频率加速度，10，20，50，100m/s , 参考加速度，100m/s(第二选择为10m/s) , 频率，40，80，160，315，630，1250Hz , 参考频率160Hz(第二选择为80Hz)。6 操作步骤6. 1 一般说明互易法校准使用线性、可逆、无源的电动式传感器，其输入、输出端具有机电等效转换互易位，该传感器是电动激振器的线圈。激振

7、器能给紧靠它安装的加速度传感器提供振源q包括支被校加速度传感器在内，实验共需兰支传感器，至少高一支传感器(线阁)具有上述三种特性;在实验一中，艺作为驱动线圈，在实验二中，它作为速度线圈。为了使包括驱动线圈和传感器在内的结构系统，由共振所引起的相位失真度保持最小，校准时的激振频率必须远远低于其共振频率。在两种不同的情况下(见6.2. 1和6.2. 2)激振被校加速度传感器，第一种情况F需在有质坠块和无质量块的两种条件下进行测量.将适调放大器的档位开关设置在参考位置，优选频率160Hz (第三选择点工80 Hz)，加速度100 m/s2(第三选择点为10或20m/s)，经这样优化设景之后进行校准，

8、并给出其参寺灵敏度。选择其仨的加速度值和频率点进行校准.并给出这些校准结果与参考灵敏度的百分比偏呆。615 GB/T 1 3823. 1 8 1 997 在实验-和实验二巾，线圈在磁隙中的平衡位肯应保持相同，此外.在测监过于电1.干衡古LYf不允;1偏离这li定量。对于每年个频率点和加速度值其尖真度、横向、弯曲、摇摆加速度、噪卢和哼声必须进行Y!lj址，而r婆满足前面仪器设备中给出的限制条件。在校准时不用的仪器、设备最好关七电源。6. 2 方法1+1两个激振器或-个双驱动线图激振器做下列二组实骑自6. 2. 1 实验一驱动线圈电流与传感器输出电压比的测量由驱动线圈传感器输出电压之t得出导纳。其

9、lt且在无质量块时为孔，在己知质医!、的比值.j动罔电流可由串联电阻的电FIi测定n见阁1。J!J率旋k黯1日甘发生器气相卒iI 阳ft-. 放V大器/ 、It丰11电阻Y ttfilEvl 图1实验一方框网6.2.2 实验二传感器输出电压与线圈开路输出电压比的测量由加速度传感器输出电压与线圈m再输出电压的比口J得出传输比。导纳lji量中的驱动线性!被101速度线圈，该驱动线圈是一个辅助激振器或第二动罔。这个比值在无质量条件下为此见￥j2. i16 GB!T 1 3823. 1 8. 1 997 功率放大器信号世生器Lj睹中川.-线国 相p/ f古!噩器X / 、$:k/ 昂括:功台比率HR

10、生真度计计图2实验二方框罔7 灵敏度的计算用.面两种方法计算灵敏度:作图法和曲线拟合(UP最小二乘法)。儿yc和Y的实部、虚部计算如下zRt=Rsny，二YcosR,=Rcos Y，=Ysin 7. 1 竹图法计算关敏度(见图3)Z 一旦旦my yh u 门根据不同的质量M商标出离散点作直线。Zllli二z-二EVnn 0; 故直线.z卫LYR Y门 斜率Q士等Le lli句VM, 图3作图法计算灵敏度。17GB!T 13823. 181997 罔中各离散点叮以看成是质量的统一加权.或者说图中各离散JZ被加权后iE比于顷蛙.例如个质量块是最小质量块的5倍，加权系数就是5，选择点iv1r 由曲线

11、可得Q，MpZp和Rn.y实部、虚部的相关测量，从而得到ls )R_o2卢l J i211:f 1 Qpy)，1 由经验得出在大多数情况下Q是可以忽略不计的.Q屯。，吁加速度汁的!贡曾与激振器j孟动部件质量之比很小时.Y，二孔，这时上面方程可简化为:s=J事7.2 曲线拟合法计算灵敏度对于质量的统一加权最小二乘法曲线拟合由F式给出:M. ZM: X Z E叮Y. YO N X SM; (ZM.) ,1: 一zy_y川冈加权与质量成正比，这祥就有Zo= n几fnptAflZnAJ: x Z一一-J-ZPZB几.x Z . yYo Y，Y Zn X ZnM; (ZnM)2 式中，n对应M.的力日权

12、系数$N一一使用的质量总数。灵敏度用F式计算。E币?3 符号和定义5 灵敏度.V!(ms);11 安装质量，kg;n一质量块序数，1，2，3，(从最小开始h且传感器输出电压/开路线圈输出电压;Y 驱动线圈电流/传感器输出电压;J 振动频率，Hzo脚标。表示没有安装附加质量块;脚标表示安装附加质量块序数。报告校准结果时，总的校准不确定度和相应的置信系数应根据附录来计算.最纣选Jj99 %的宵节系数(或选用95%)。618 GB/T 13823.18- 1997 附录(标准的附录)不确定度的计算A 总的校准不确定度的计算飞1付子规定liit信水平口、的校附不确但度XL用式(A1HI贷(在本标准中自

13、信水平一般取99l/if飞., .(jl) X川.工王:式中Xz随机不确定度sXR 系统不确定度。付于规定悍的水平的随机不确也度Xtll.-L)用式(AZ)计算:. . . . . . . . ( j飞2) 41十riz十+ei1I (n-1) X川L! t .( 1. ) 式rll:(.12一一系列中市次测量的算术均方桨，n一测量次数;t一规定Rt(;i水平和测量次数下的学生分布值。杀统误差首先经修正和剔除后，再计算不确定度;X，(CI.)用式(A3)计算:Y ,(Il =乓工盯/3 式中K2.0.x晶:=2.6.JJ主于99%的;写信水平:们一在校准频率、帽值和放大器增益己设定时，校准系数

14、的绝对不确定度，rnMA2 校准频半、幅倡和增益档己定的校准系数的绝对小确定度町的计算A2.1 冉的lHI对于较准频率和幅值及放大器增益已近的校准系数的绝对不确li:度町用式(Al)lt).，( 14 ) 仇吐-ul? 旦出十盯l+ -M + -a a-9年+ 7-nw T-0 22) 十-s斗md-01 仁川VY十数1J系叫-U准IJ人才一飞-55hr ht、ts 校准系数的绝对不确定度(条件是参考频率和幅值及放大器增益己过)，V/(m.5 ); /一一振动频率.Hz;一频率的绝对不确定度.Hz;旦尹:对;a 盹，一-总的加速度有效值，nufs2 振动频束卡的加述度高效值，m/52，的一一横

15、向、掐摆tJ弯曲加速度.m/sz;T一一加速度计最大横向灵敏度，用测量方向加速度幅值的百分数表示，14:(. 1 1一由畴声fJ哼声引起的加速度幅值，m/52;(M一一质tt误差.kg;M版l1IT绝，.H1i.kg; d 总尖真度.d100X忖I9 GB/T 13823.18-1997 e, 限流电阻误差，0号I 限流电阻的绝对值.0;eR 加i里度计输出与驱动线图输出电压比误差pR 电压比的绝对值zey 驱动线圈电流与加速度计输出之比误差gY 驱动线圈电流的绝对值与加速度计输出之比的绝对值.电流由串联电阻i的电I示测山注.在计算灵敏度误差方程中的每4项时，由于频率是一半，每项误差就用1/2

16、来i:以、失真度、喂声初哼吉误差一时以用电压表上的罕带滤波来减小.采用|司一块电压表通过比值法来测电庄巾和内要乘2.主要因为E哽咽l两次，-1X_有质量块，一次没有质量块。A3 校准系数在全频段和帽值范围内的总不确定度的1的计算校准系数的绝对不确定度es仅仅是在有效的校准频率、幅值和放大器增益中位|、的值，在金制段和幅值范围下校准系数的总绝对不确定度eS1用式CA5)计算?=d(号)二(lO) 十(剖+(拮)-;(;阿拉)E可Eh仁(盖了JJtf式中23校准系数，V/Cms);e， 在参考频率、幅度和定放大器增益F的校准系数的绝对不确定度，VI(m川、号eS1一一在全频段和幅值范围内校准系数的

17、总绝对不确定度，VI(m 2)F L , 对应f参考放大器的参考校准系数的频率线性均方12，%zL，p对应于参考加速度汁的参考校准系数的频率线性均方差，F4;LaA-对应于参考放大器的参考校准系数的帽值线性均方差，%;L，p一对应于参考加速度计的参考校准系数的幅值线性均方芫嘈%:h一一参考校推系数的参考放大器增益不稳定度和源阻抗误差，%s1, 参考校准系数的参考加速度计不稳定误差，纠，武一一参考校准系数的参考放大器跟踪范围误差(即不同放大器不同档位的增益i吴左hpjp EA一一参考校准系数由参考放大器的环境影响引入的误差，%;E，一参考校准系数由参考加速度汁的环境影响引入的民差，%。6O (八5)