GB T 20485.11-2006 振动与冲击传感器校准方法 第11部分 激光干涉法振动绝对校准.pdf

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1、B ICS 17. 160 A 57 国家标准国中华人民共和GB/T 20485. 11-2006/ISO 16063” 11 : 1999 代替GB/T13823. 2一1992振动与冲击传感器校准方法第11部分：激光干涉法振动绝对校准Methods for the calibration of vibration and shock transducers Part 11 : Primary vibration calibration by laser interferometry CISO 16063 11:1999,JD丁）2006-09-12发布2007-02-01实施中华人民共和国

2、国家质最监督检验检战总同巾回国家标准化管理委员会发布GB/T 20485. 112006/ISO 16063翩11:1999 罔次ill 寻咨自.川刷a川.w1 1在图2规范恢引用文件町3 i1iltl！景不确定El4 仪将设备要否求”.a国“.2 4. 1 总则刷阳”川自.2 4. 2 频率发生爆洲指示然”，刷刷24. 3 功率放大器和掀动台.”24 4 拨动台和激光干涉仪的自铺板块”.刷刷” 2 4 5 激光器自国 2 4. 6 干涉仪. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ，町，. 2 1. 7 汁数器（用于方法1) 4. 8 可调谐带通滤波器直立

3、i普分析仪（用于JiIt; 2) ” 3 4. 9 零值检测仪f用于方法们”，.3 4. 10 测堕加迷度计输出的巢有效值咆应我.”，”刷刷34. 11 失真应测盘仪，自.，“.3 4.12 11汲苦苦（口Jj在）.，自， 3 4. 13 带计算。机接口的波形记录仪（用于方法3）.-. 3 4. 14 具有数低处现税序的计算机（用于方法：ll.，.4 4. 15 其他要求.4 5 环城条件.自，门，”46 优党逃用的加迷应及领狼似u”，.47 三种测盘方法的通则步骤“. 8 方法l2条纹计数法E8. 1 总则8. 2 测簸步骤8. 3 测轰轰绒果的表达.9 方法2：巍小点法. 6 9. 1 总

4、则9. 2 测怪步骤.9. 3 测釜结果的表达10 方法3刷正弦i垦近法.E-. 8 10. 1 总则川，.,.,.,.,.,. . . 8 10. 2 测景步骤，- 4 啕4. . . . 8 10. 3 数据采集自，” 自.”.9 10. 4 数据处理”，.刷”.9GB/T 20485. 11-2006的。16063“11:1999 11 校准结果报告，司.，”，川10附录A（规范性附法）搬动与冲击传感吉普激光干涉法绝对校准中的不确定It分鳖. 12 附录B（规范性附最）加速度计算参考文献.20 Il GB/T 20485. 11 2006/ISO 16063唰11,1999前言本部分理事

5、同采用ISO16063-1l:1999振动匀冲击传感吉普校液方法第11部分：激光干涉法振动绝对校准（英文版）。本部分经搬动与冲击传感器校狱方法系列和f,？脏第二大灾中的个标准。斗qi;歹iJl啦？佳GB/T20485 搬运与冲击传感苦苦的校准方法主望苍白以下几火类组成，一一第I类：基本概念；一一第2类：绝对法校准（如：激光干涉法振动绝对校f捷、激光干涉法冲击绝对校准等h第3类：比较法校推（如：振动比较法校F院、冲击比较$；校？在等），一一第4类：环境模拟校樵（如$礁灵敏度、声灵敏胶、基炼成变淀敏!l、横向振动灵敏度等，本部分代替GB/T13823. 2 1992振动与冲击传感器的校准方法激光干

6、涉法振动绝对校被（一次饺哥室门。为便于使用本部分做了以F编辑性修改z一用“本部分”代给“；本国际标准”；一用小数点“”代辈辈作为小数点的i豆旷”3按照6日IT1. 1的主要求删去自国际你准rp资料性概述姿棠，增加了寻？宣部分；按照GB/T1. 1的要害求增补了数据表标是道，对正文和附泌的公式进行了编号。本部分与GB/T13823. 2 1992相比主要哥变化如下：对G日IT13823. 2 1992技术内容作了较大的修订（如：扩大赖事和动态混阁z附录A的内穷改为振动与冲击传感将激光干涉法绝对校准中的不确IE度分簸）；一增加了新的条款（方法3:iE弦ii近法；校撤销泉报告；附录A中的A.1. 3

7、. 2和A.2. 2相移校准的不确定I!l分盘）； 标揪斗自称和j文中的”激光干涉法掀动绝对校被（次校惟）”均改为“激光干涉法掀动绝对校F佳”。增加了附送队增加了文献臼录；一除增加引育部分外，本部分的内容与段落划分等问于ISO16063 11, 19991与GB/T 13823. 2-1992相比有较大变化。本部分的附录A、附录日均为规范性附录。本部分由rp司计最科学研究院提出本部分囱全目司机械振动与冲标准化技术委员会SAC/TC53）归口。本部分包；革单位z巾国汁：鼓科学研究院、中网航空工业雪在一虫草创公简北京长城计盘测试技术研究所、中国测试技术研究院机械测试研究所。本部分主姿过主主主人z子

8、梅、孙桥、曾瓷、主严新ti!.、乡长沙。山GB/T 20485. 11一2006/ISO16063斗1:1999 引GB/T 13823. 21992已经实施十多年，它在促进我自司机械搬动测数技术水平援肉和发展方程耳边丑3llJ了鳖婆的作用。GB/T13823. 2一1992参照的主要哥闺际你准是ISO5347 l: 1987“激光干涉讼振动绝对校准，。ISO丁C108/SC 3在对该随目前你准做了较大的技术修订后，于1999年将其改版为ISO 16063-11, 1999“激光干涉法振动绝对校准”。自司际贸易迅猿发展和级济余球化进程的新形势，使林准在国际贸易与凶际交流中的作用显得日趋熏栗。本

9、部分的制定和实施将对促进科技进步和消除技术续垒，提高我国振动测擎的猿体技术水平和相关产业的竞争力，保证我网振动测最方法国家标准与网际标液体系的协调一致起到积极的作朗。N GB/T 20485. 112006/ISO 16063什1:1999 振动与冲由传感器校准方法第11部分：激光干涉法搬动绝对校准1 范围本部分规定了绝对法校准直线加速度计（带放火器或不带放大器的仪器设备和操作稳序，以及采朋稳司草原弦振动和激光干涉测最法获得加速度计复灵敏度的隔债和相移的方法。本部分适用的频率frf.嗣为1Hz 10 kHz，动态在E目可（帽古军）为0.1 m/sI 000 m/s2 ( 1f;频率而5:E）。

10、本部分雪白3置在规定的测盛；不确主运皮夜盗了上述f包围着校P能频男轻低于1HzC如：其他E国际标准中的参考锁容为0.4日z）和加速度。因值小子队1m/ s2 （如，l Hz时为0.004 m/s勺，可逃用一个合适的低锁掀动台，并采用半部分中规定的方法3,方法！（条纹计数法）适F日子频率范自自为lHzsoo Hz的！.敏皮帽筒校准。特殊条件下，可用于较高频率段见第8章）。方法2（最小点法）适用于频率ft1围为800Hz 10 kHz的灵敏度幅值校准（见第9寨人方法3( iE弦j革i丘法）适用于频率范网为1日z10kHz的灵敏度翩僚和相移的校准（见第10京）。方法l及方法3规定在不同频察点、阴泛的

11、加速度恼住在r进行校准q方法2贝iJ要求在巨网定的Ur移椭值进行校准（;II;加速度幡值随频率变化）。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过GB/T20485的本部分的引用附成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，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部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这必文件的最新版本。凡是不注日期的引用虫；件，其最新版本适附于本部分。GB/T 3240 1982 声学测量中的常网频且在GB/T 13823. 1 2005 振动与冲击传感器校推方法第1部分：若在本概念CISO16063-1 :1998, IDTJ ISO 2041 .j

12、j运动与冲岱词汇3 测般不确定康应用本部分达到的测黛不确定度为：a) 灵敏度申高低参考条牛下，测最僚的不确定为口，5%;林参考条件下，测续僚的不确定度不忍过！%。b) 灵敏度相移参考条牛下，测数值的不确定成为0.5; 斗卡参考条件下，视u适值的不确定Ii:f超过！，推荐参考条件为，频率Hzl,160、80、40、16、8（或者：角锁惑w=1 000、500,250、100、50rad /s); 加速度（m/s2)（加速度幅债或有效傻），100、50、20、10、5、2、LGB/T 20485. 11-2006月so16063-11: 1999 放大器设置的选择!SJ.考虑噪声、失真及截止频凉的

13、影响，使其达到最饺憔能。浊。根据GB/T13823. 1 zoos，测嫌不确定度表示为测燎的扩展不确定)j（简称不确态度）。4 仪器设备鉴求4. 1 总则为了满足第l:l宫中的测最范自司及达到j第3号在中的不确定度要求，本条款绘出了所需仪苦苦设衡的撤辛苦技术指标。允许帘的系统只用于上述测盛；范围的一部分。通常使用不闷的系统（例如掀动台草草盗全部频毒草反动态在2恼。位本条款圳i韭仪骨曾设备包常了本部分描述的三种校F佳方法所在1走到的全部仪苦苦及设备。在特1E1.r 告中使用的仪器设备E.做了单独注明（见m1,00 2、图训。4.2 频率发生楼和指示普普!SJ.满足下列中夺性要要求2a) 频率不确

14、定！主：不施过i卖数的o.05%; b) 频率稳2草皮：测鳖期间不超过i卖数的土o.05%; cl 幡值稳定应测量2期间不越过i主数的士。.05%。4.3 功率放大器和振动台iw.满足下列特性要求：a) 加泼皮的总谐波失真g不超过2%;b) 横向、弯曲反摇摆加迷度g应当足够小，以避免对校准结果产生过大的影响。当幡侥较大，尤其是低赖范围为1Hz 10 Hz时，横向运动应小乎所要求输向运动的1%。频率范围在10 Hz 1 kHz时，允许的最大横向运动为轴向运动的10%。锁司里高于1kHz时，允许的最大横向运动为轴向运动的20%;c) 交流商及曦声：比满最税输ti:烹少低70dB; d) 加速度幅古

15、董稳定做z测最；期间不超过读数的土0.05%。白安装表两引人最小的加速度计恭康成变（见15）。4. 4 振动台剌激光干涉仪的隔振块为了激免大地脉动引起的相对运动和振动食文橡然构的反作用力对校掖结果产tj立大的影响，振动台及干涉仪应安装在延隔振作用的同个大质量最块成两个不同的大质量块上。如果用个商振块，其质登应至少是i孟却J部分质燎的2000倍。由此在加迷1lt讨一句干涉仪之间引起的栩对掀动小子o.05%。如果自留振块的质盘较小，应考虑囱搅动1引起的隔振块的运动。为减小大地扰泊的影响，则在锁率范图为10Hz 10 kHz的附振块应放设在专门设计的阻尼弹簧上，以使干扰影响带来的不确JEt壁分篮i路

16、髦。”1%以内。4.5 激光器IJ1使用发射红光的统统激光缆。在实验室条件（即：大气应100kPa，温度23，相对激度50%）下，激光坦克长为0.632 81问1，本部分采用该值。如果激光器具有手动就自动气压补偿功能，成将其设置为骂牵线关闭。还可以选择其他已知波长并且稳定的单锁激光器。4. 6 干涉仪成选朋迈克尔逊激光干涉仪，该干涉仪具有可检测干涉俗号带的光电接收器，其频率响成具有所笛的带宽。其中，所需最大带宽可根据下式由测得的速度隔债Vmu计算ti:fm，孤VmuX 3罔16;u(uv) 总失真度对加速度计输出叶：il:li测燎的影响u, CSl 3 u（缸，）横向、摇摆和弯曲加速度对力Ol

17、蓝度i十输出咆压测盛的影响U; CS) （横向且这敏且在）4 u( z) 最小点分辨率对立移测擎的影响u,CS) s u(8vn) 司H五扰动对克移测寰的影响（如：交流声和噪声U; (5) 6 u(s) 干扰运动对位移测壁的影响f如z加速度H参考平jij与干涉u, CS) 仪的测量去光点之闷的相对运动）7 uC）的计第A. 1.3. 1 爽敏皮帽值测量量的相对扩展不确定l1tll , （灿的计算灵敏！$高俄测髦的栩对扩展不确定胶u,c sl的t十多字，$.使用农A副3的不确定度分；篮，饺照人1.1 1书的公式主tt1子。表A.3 不确定度分量标樵不确定胶不确定腔最ill不确定度分最I 分最u(

18、x,)大小u,(y) I u(fv) 力Oi主11!.计输出电压测量童（波形i巳袋仪，如楼数转换分辨率）(5) 2 u(u,) 同Bi滤被对力o重庶计输出幅债测攘的影响“ 2 (5) （频率带宽的限制）干扰电且对加i韭11!.i十输出咆Bi测盘的影响（如交流肉和l噪， 、u(u0) “,(5) 声）u( ) 横向、攘攘和弯刷加速度对力Oi粟庶计输tll叶H五测霞的影响u,(S) 4 （横向灵敏IJ!.)于在仪正交输出信号扰动Z才相位调制明幡值测壁的影响U; ($) 5 u(ipM Q) （如：偏格、电应峭值偏差、生090名义角度差的偏差6 u（午M,)干涉仪馆号滤波对栩佼调制项帽值测攘的影响U

19、; ($) （顿丢在带宽的限制）7 u（机2.vnl 电l玉扰动对相位调制琐峭值测擎的影响（如光电测主盖因路u,(5) 中的随机噪声）13 GB/T 20485. 112006/ISO 16063什1,1999 褒A.3（续j标准不确定度不确定度来自E不确定度分盘l 分景时x,)大小问（y8 u（争MMD) 干扰远远自对栩位调制项麟值测量量的影响（声日。在罢移；加速度计 (5) 壁挂帮！阁与于涉仪的测篮光点之闷的丰自J滋滋J)9 u（非M.Pn)相佼扰动对相i5J.调制项隔僚测攘的影响（如干攒仪信号的u,CSJ 相位噪声）10 u（自？M.kE)其他干协效应对中日位调制顶帽值测量量的影响cs干

20、在世仪的功能11 uCfrnl 振动频率的测最（频率发生器和指示器）Un CSJ 12 u(SER) 其他效)iizXj灵敏度测量量的影响（如，重复测量巾的随机影响；u, CS) 算术平均假的实验你准偏毅）A. 1. 3. 2 榈移测量量的扩展不确定康U,.1 l 7 u(cp,.vnl 14 U(ll.gi) = ku,(D.gi) 町的）立百豆豆了表A.4不确定康分量不确定胶来源加速度计输出咆脱栩i5J.!l盘（波形i巳法仪；如筷数转换分辨率咆jf,滤波对由日泼皮i十输出电jf,相佼测燎的影响（频感情就的限制）电底扰动X1加速度计输出电压相位IJ!H量的影响（如交流声和噪芦横向、摇摆和弯曲

21、加i盛ill:对加置在！U十输出叶jf,栩立1副主慧的影响榄l句真敏度干涉仪iE交输出信号扰ijl;X1fiI移相仿测攘的影响（虫日，偏移、叶！，f五阙俄偏巍、与日口。名义角庶靠在的偏去）干涉仪信号滤波对位移相位测最的影响（频率带宽的限制1电应扰动xii主移中首位削擎的影响（如d6也证l篮!ill路中的随相L噪肉( A. 3 ) -求出：a= w2S ) 119A ll RUUM ( P = P电十振动台产线个.iE弦位移gs = Scos(wt十P存）（日13) 加速度if输t!:言辛苦应为：u优Ucos(wt伊）（日.14 ) 一个光咆核收苦苦的输出为2U1 (t) = !11 COSfM

22、叫（t）皿u,co只po十字Mcos(wt十伊.J（日.15 ) 主立中F叫一一词相倪。fM叫pc十ipMcos(wt十P）（日.16 ) 它白光电接收器信号初始相il角料和相仿调制观归级成。其中，相位调制项制的中国僚机与佼移成比例：fM 宇MCO前（vt斗wo) 43 fM ) nj06 lI BUD ( 18 GB/T 20485. 11-2006/ISO 16063副11:1999 上式成立的前链条件经位移山刹.iB主才明位i阁制琐阳（t）之间没有才智移。问E里，另一个光电接收器的iE交输出口I以描述为：U2 (t）二u,sinPM ( tJ二；，sinP, 卡Mcos(wt十O)J .

23、町.CB. 19 ) 式中u,=u,在tott,+TM.，测最周期内，Eil对iE交仿号进行等间隔采祥。在lotto十TMm内采样得到的( U1 (t，川和u,(t,)两路测摄OO:Jf列，其采梓间隔i:;,t=t,z1，为常数。对于两路.iE交信号子，在测爆过稳中可使用下列公式连续计算出它们的调制值如.，（t;),u, (t;) PM叫（t;) = arctan ；，百）mr B. 20 ) 式巾n咽。，I,2，“。上述计算的程序，尤其经用于栩位连续脱开的反正切函数itJ年的程序f见参考文献13），都是数字俗号处理中的标准程序。通过求解N十l个j程构成的方程组，币1以自诩中自值OMod(t；

24、）计算tJ:jEj位移成比例的相位调制项！M(t）的参数仰和机：fMoo (t，）二Acoswl, -Bsinwt，十c.( B. 21 ) 式中i=O.1, 2, N, t式对于参数A、B、cf景线傲的。这！.：A z非MCOS9J,B = ipMSln9J翻（队22) C为常数。N斗时i农辰夜上巡视1锺周期内的同步采丰李玉在数。炳章主小二乘法IE弦j道近）汁雾A、B、C二三个若要数。利用这些倒并通过下冽j公式，问出栩位调制现幅古艾仰和l佼移相位P: 非M工工机如a川1) 竹凡d“今f“ 沁n口( 注为了在本条款中对正弦i道近法（方法3）进行简单的描述，没有引人新的符号以区别一个麓的估计僚（

25、如：公式日23中的制）和它的怕真”值（如t公式B.18中的iM）。参考文献8中介绍了误柔和不确定度的区别。为了建立加速度幅筒计算的关系式，避免直接进行仪移峭值的计算，盯将公式(B.18）代人（日.11) 中得到下隘的公式：il AJ非M .,. ( B.25 J 使用公式（队12l计算加速度栩校。采用场栩位调制项参费ipM和O相同的计算方法，通过对加速度计的.￥：林输tJ:j值序列以t,)）进行il：弦i函近，可分另rj确定力OJ里度计输出u的中画值h和栩位机，参见方市里（日.21)（且24）。降u、伊口和血、俨a的计算约乡在带人；可非黑（忧9）和（日10），可以计算tJ:j加速度l灵敏：壁的

26、脑ms.利,f目移4伊。上述关系式，都经以现实情况下难以达到的现怨：快为自可饶条件，尤;It经j程（日.15）和（日19）。在实际应用中，光电接收苦苦的俗号会偏离它们的峭值队、凯利名义相移2，并可能产生不问的偷移聋Uo,1 ,Uo,2。允要去符合4.6主要求的非理想正交信号对视lj黛的影响，在10.2的改l中做出了简要害的描述Ci羊细的所究见参考文献8).19 GB/T 20485. 11一2006/ISO16063-11 , 1999 20 参考文献1 GB/T .1240 1982，卢学测肇中的常用锁率2 ISO 16063 1，振动与冲击传感糕的校f佳方法第1部分：黎概念ISO 5348

27、，机械运动与冲击加速度计的机械安装f!L移拥戴范目司为10mlm的干涉计数法van Martens H.一.T.Metrologia, 24, No. 4, 1987, pp. 163-170 5 N日S机械振动与冲击校准服务介绍.Robinson D.队，SerbynM. R. and Payne队F.NBS T刷了hnicalNote, 1232, 1987 的用:Jt咆j周制f青年？进行报劝视u鼓.Smith V. A. , Edelman S. , Smith E.民andPierce E. T. I ournal of the Acus ti cal Scietyf Am凹ica,3

28、4, No. 4, 1962, pp. 455458 对参考衍tf佳灿速度i佼f佳的一种改进jt击，ClarkN. H. Metrologia, 19, 1983, pp. 103 107 附加速度计幡相响应绝对校准方法的提案LinkA. and von Martens 日，lISO/TC 108/SC 3/WG 6 N 59, Sept. 199.5 9 .iE交干涉条纹测最误蒙的确定和修！卜HeydemannP. L. M. A户户lied0户tics.20, No. 19, 1981, pp. 33823384 10 外要去干涉$；夜纳米级加泼皮计俩相校攘的成用Link儿，Gerhard

29、t.J. and von Martens H.-J. SPIE, 2868, 1996, pp. 3748 11 J 振动。因栩测量干涉份号的时间间隔分析$；.Wabinski W. and von Martens H.-J. SPIE, 2868 1996 pp. 166 177 12 使ffl.iE交激光干涉仪实现50kHz以内的加迷Illit校准.Sill R. D. Proceedings NC:SL, Worksho户Sym户osium,Session 7，At！nta GA, pp. 767一773, uly 1997 13 一种相佼展开的新算讼.Tribolet J. M啕IEEETransactions on Acousti口，5户时ch,and Signal Prcessing, ASSP 25, No. 2, pp. 170 177, April 1977 14 直线和创转拨动干涉测最不确定度的研究.von Martens H. J刷Shockand u伽ation,4, No. 5/6, 1977, pp. 327340