Аттестация вибростендов с помощью приборов серии Экофизика

Операции испытаний вибростендов

Виброметры и анализаторы спектра Экофизика-111В и Экофизика-110А (HF) применяют при следующих видах испытаний вибростендов по ГОСТ 25051.3-83:

Определение нестабильности ускорения
Определение вибрационного шума вибростенда
Определение диапазонов и погрешности воспроизведения ускорения
Определение коэффициента гармоник вибростенда
Определение коэффициента поперечных составляющих вибростенда
Определение коэффициента неравномерности распределения ускорения вибростенда

Примечание.

По дополнительному запросу измерительная система может быть дооснащена программным обеспечением для измерения частоты. Однако на практике контроль стабильности и диапазонов задания частоты вибростенда осуществляется путем поверки или калибровки его задающего генератора. Проверка метрологических характеристик генератора не рассматривается в данном материале.

Определение нестабильности ускорения и вибрационного шума вибростенда

Определение нестабильности ускорения

Описание процедуры испытания:

Вибростенд работает в режиме генерации синусоидального сигнала на частоте $\sqrt{f_1f_2}$ (f₁ и f₂ – нижняя и верхняя частоты номинального диапазона стенда), либо 400 Гц, либо другая характерная частота.
Уровень ускорения 0,7 от верхнего предела вибростенда.
Оценивается максимальное отклонение виброускорения (в направлении генерации) стенда a_t от заданного значения a₀в течение длительного периода времени (несколько часов): $\varphi _a=max\frac{\left | a_t-a_0 \right |}{a_0}$
Измерения проводят только в направлении генерации. При работе с трёхкомпонентным датчиком AP2038P-10 используют только тот его измерительный канал, который соответствует рабочей оси вибростенда.

Рекомендация по применению приборов Экофизика

Используемый вибропреобразователь: АР2037 или АР2038-10
Способ измерения:
А) Измерение и обработка средствами встроенного в прибор ПО
Б) Измерение с записью результатов в память прибора и последующая обработка в ПО на компьютере
Режим измерения:
- Локальная вибрация (с некоторыми ограничениями можно использовать режим 1/3-октавного анализатора)
- Запись в память результатов:
Ручная: «Групповая запись» (для последующей обработки без ПО).
Автоматическая: «Автозамер», шаг 5-10 с или «Мультизапись»; продолжительность 1-2 ч
Обработка результатов:
Вариант А) Вызвать файл из памяти на индикатор; для измерений в автоматическом режиме (автозамер, мультизапись) следует перейти в конец файла и выбрать значения 5с-СКЗ-max и 5с-СКЗ-min для для частотной коррекции Fh; в случае ручной записи в режиме группового замера в окне сводки для величины Fh-Leq выбрать максимальное и минимальное значение величины ускорения a_Fh. Рассчитать $\varphi _a=max\frac{\left | a_F_h-a_0 \right |}{a_0}$
Вариант Б) Открыть файл измерений на компьютере в п/о Signal+3G, построить историю изменения уровня корректированного ускорения Fh 5с-СКЗ для канала, соответствующего рабочей оси вибростенда; выделить участки интереса ("зона обработки") и использовать функцию «Обработка» для расчета максимальных, средних и процентных уровней. Максимальный и минимальный уровни в дБ (La) пересчитать в линейные единицы (м/с²), а затем рассчитать коэффициент нестабильности аналогично варианту А.

Определение вибрационного шума на столе вибростенда

Процедура испытания аналогична приведенной выше для нестабильности ускорения со следующими отличиями:

испытание проводят при включенной установке, но при отсутствии сигнала возбуждения;
продолжительность измерения (записи данных) выбирают исходя из условия представительности (ориентировочно, 3-5 мин);
при обработке результатов группового замера (ручная запись в память) за результат измерения принимают среднее арифметическое по всем представительным замерам; при обработке файла автоматической записи в память (автозамер, мультизапись) за результат измерения принимают среднеквадратичное значение (Leq) для выделенного участка временной истории длительностью не менее 60 с, который следует выбирать так, чтобы на нем отсутствовали внешние помехи.

Определение диапазонов и пределов погрешности поддержания виброускорения

Описание процедуры определения диапазонов воспроизведения параметров вибрации вибростенда:

За нижний предел ускорения и перемещения принимают уровень вибрационного шума (см. выше), умноженный на 4.
За верхний предел ускорения и перемещения принимают наименьшие из воспроизводимых в номинальном диапазоне частот при параметрах возбуждения, не превышающих допустимых значений.
За номинальный диапазон частот принимают интервал, в котором обеспечивается воспроизведение ускорений и перемещений в номинальных диапазонах.

Таким образом, при аттестации просто подтверждают заявленные значения диапазонов

Описание процедуры испытаний при определении погрешности поддержания виброускорения в контрольной точке

Вибростенд работает в режиме генерации синусоидального сигнала с перестраиваемой частотой по ГОСТ 25051.3-83 скорость развертки не более 2 октавы в мин, в ряде случаев выполняют измерения на фиксированных частотах; например, 40 Гц, 100 Гц, 400 Гц, 800 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц. Уровень ускорения должен составлять 0,7 от верхнего предела. Измерения проводят только в направлении генерации. При работе с трёхкомпонентным датчиком AP2038P-10 используют только тот его измерительный канал, который соответствует рабочей оси вибростенда.

Оценивается максимальное отклонение виброускорения стенда от заданного значения $\delta _a=max\frac{\left | a_f-a_0 \right |}{a_0}$ , где a_f - измеренное ускорение на частоте f, a₀ - заданное ускорение вибростенда

Рекомендация по применению приборов Экофизика

Используемый вибропреобразователь: АР2037 или АР2038
Режим измерения: "1/3-октавный анализатор X, Y, Z"
Процедура измерений:
- для каждой частоты возбуждения измеряется спектр среднеквадратичных уровней ускорения в дБ; характеристика усреднения СКЗ-5с, СКЗ-10с или Leq.
- для каждого измеренного спектра проводят энергетическое суммирование по 1/3-октавам, охватывающим частотный диапазон стенда (например, 5 Гц – 2 кГц), используя экранные функции прибора или возможности п/о Signal+) либо вручную:
$L_{a,f1-f2}=10\times lg\left ( \sum_{f=f_1}^{f_2}\10^0^,^1^L^_{a,f} \right ),$
$a_f_1_-_f_2=a_{ref} \times 10^{0,05\times L_{a,f_1-f_2}},$
где a_ref - использованный в приборе опорный уровень ускорения.
Чтобы перевести ускорение (a) в перемещение (d) на частоте f можно использовать формулы:
$d(f) \left [ m \right ]=\frac{a(f)\left [ m/s^2 \right ]}{4\pi ^2f^2},$
$L_d_,_f\left [ dB \right ]=L_a_,_f\left [ dB \right ]+20lg\left ( a_{ref}/(4\pi ^2f^2d_{ref}) \right ).$
Автоматический расчёт спектра перемещения по этим формулам можно получить , выбрав функцию двойного интегрирования через меню режима (см. соотв. РЭ)

Диспетчер датчиков

Определение коэффициента гармоник вибростенда

Описание процедуры испытания

Вибростенд работает в режиме генерации синусоидальной вибрации на верхнем пределе воспроизводимого ускорения.
Измеряют коэффициент гармонических искажений аналогового электрического сигнала, поступающего от первичного преобразователя (вибродатчика; рассматривается только одна компонента ускорения в направлении рабочей оси вибростенда) при разных частотах возбуждения в номинальном диапазоне частот установки; например: 20, 40, 63 (60), 80, 100, 125 (120), 160, 200, 400, 630 (600), 800, 1000, 1600 (1500), 2000 Гц.

Рекомендация по применению приборов Экофизика

В данном параграфе излагается методика измерения коэффициента гармонических искажений (КГИ) низкочастотных сигналов (примерно от 2 до 2000 Гц) для тех случаев, в которых достаточна погрешность измерения КГИ порядка 10%. Частота сигнала при этом не должна попадать на границу смежных стандартизованных третьоктавных полос (ГОСТ Р 8.714)

Примечание - Измерения КГИ в более широком частотном диапазоне или для частот, не соответствующих ограничениям настоящих рекомендаций, с помощью приборов Экофизика-110А и Экофизика-111В могут быть выполнены с использованием опций дополнительного программного обеспечения Signal+AudioTest или Signal+ShakerTest, которое обрабатывает цифровые сигналы, передаваемые с выхода прибора во внешний компьютер в режиме телеметрии.

Используемый вибропреобразователь: АР2037 или АР2038
Режим измерения: "1/3-октавный анализатор X, Y, Z"
Процедура измерений:

В соответствии со схемами подключения руководства по эксплуатации виброметра подключают первичный преобразователь (например, 1-компонентный акселерометр АР2037-10 или соответствующий канал 3-компонентного акселерометра АP2038Р) кo входу измерительно-индикаторного блока (ИИБ).
Включают ИИБ в режим «1/3-октавный анализатор XYZ». В меню режима (клавиша [МЕНЮ]) проверяют, что для соответствующего канала выбран правильный первичный преобразователь.
Включают сигнал возбуждения виброустановки и запускают измерения (клавиша [СТАРТ/СТОП]). Для оперативной оценки спектра удобно выбрать индикацию усредненных спектров «1 сек» в окне «График». Следует убедиться, что в спектре присутствует доминирующая компонента на основной частоте исследуемого сигнала.Примечание - Если такая компонента отсутствует, убедитесь, что на индикатор виброметра выводятся данные правильного канала (обозначение канала в левом верхнем углу), что датчик правильно подсоединен к источнику сигнала и что сигнал действительно включен.
Устанавливают частотный курсор на доминирующую компоненту, дожидаются стабилизации показаний уровня (допустимые вариации +/-0,2 дБ); для средних и низких частот для обеспечения стабильности индикации уровня может потребоваться переключение на усреднение 5 с или 10 с. Регистрируют показания уровней в дБ для основной компоненты, а также второй и третьей гармоник в соответствии с таблицей.

Рекомендуемые частоты сигнала возбуждения, Гц		1/3 октава основной компоненты		1/3 октава второй гармоники (номинальная частота), Гц	1/3 октава третьей гармоники (номинальная частота), Гц
Рекомендуемые частоты сигнала возбуждения, Гц		f_m, точная среднегеом. частота, Гц	Номинальная частота, Гц
от	до	f_m, точная среднегеом. частота, Гц	Номинальная частота, Гц
1,94	2,04	1,995262	2	4	6,3
2,44	2,57	2,511886	2,5	5	8
3,08	3,24	3,162278	3,15	6,3	10
3,8	4,08	3,981072	4	8	12,5
4,8	5,1	5,011872	5	10	16
6,1	6,4	6,309573	6,3	12,5	20
7,7	8,1	7,943282	8	16	25
9,7	10,2	10	10	20	31,5
12,2	12,9	12,58925	12,5	25	40
15,4	16,2	15,84893	16	31,5	50
19,4	20,4	19,95262	20	40	63
24,4	25,7	25,11886	25	50	80
30,8	32,4	31,62278	31,5	63	100
38,7	40,8	39,81072	40	80	125
48,8	51,4	50,11872	50	100	160
61,4	64,7	63,09573	63	125	200
77,3	81,5	79,43282	80	160	250
97,4	102,6	100	100	200	315
122,6	129,2	125,8925	125	250	400
154,3	162,7	158,4893	160	315	500
194,3	204,8	199,5262	200	400	630
244,6	257,8	251,1886	250	500	800
308,0	324,6	316,2278	315	630	1000
387,7	408,7	398,1072	400	800	1250
488,1	514,5	501,1872	500	1000	1600
614,5	647,7	630,9573	630	1250	2000
773,6	815,5	794,3282	800	1600	2500
974,0	1026,6	1000	1000	2000	3150
1226,2	1292,5	1258,925	1250	2500	4000
1543,7	1627,1	1584,893	1600	3150	5000
1943,4	2048,4	1995,262	2000	4000	6300

5. Рассчитывают коэффициент гармонических искажений по формуле:

$THD=\sqrt{10^{0,1(хL_2-L_1)}+10^{0,1х(L_3-L_1)},$

THD - коэффициент гармоник, L₁ уровень основной спектральной компоненты в дБ, L₂ и L₃ – уровни в дБ второй и третьей гармоник соответственно.
Относительная погрешность измерения КГИ (TDH) по настоящей методике не превышает ±8%.

Определение коэффициента поперечных составляющих вибростенда в ручном режиме

Описание процедуры испытания:

Вибростенд работает в режиме генерации синусоидального сигнала на уровне не менее 0,3 верхнего предела ускорения установки; измеряют среднеквадратичные значения ускорения в номинальном диапазоне частот в трёх направления для разных частот возбуждения в номинальном частотном диапазоне установки; например 20, 40, 63 (60), 80, 100, 125 (120), 160, 200, 400, 630 (600), 800, 1000, 1400, 1500, 1600, 1700, 1900, 2000.

Коэффициент поперечных составляющих рассчитывается как отношение корня из суммы квадратов поперечных составляющих виброускорения к СКЗ ускорения в рабочем направлении вибростенда.

Рекомендация по применению приборов Экофизика

Используемый вибропреобразователь: АР2038Р (3-компонентный), устанавливается на рабочий стол в контрольную точку и подключается ко входам ИИБ виброметра; при этом определяют канал измерений, соответствующий рабочей оси виброметра (z).
Режим измерения: "1/3-октавный анализатор X, Y, Z"
Процедура измерений:
1. Для каждой частоты возбуждения измеряется спектр среднеквадратичных уровней ускорения в дБ по каждому каналу; характеристика усреднения СКЗ-5с, СКЗ-10с или Leq (в данном режиме эти спектры измеряются одновременно);
2. проводят энергетическое суммирование по 1/3-октавам, охватывающим частотный диапазон стенда (например, 5 Гц – 2 кГц), используя экранные функции прибора или возможности п/о Signal+, либо вручную (см. раздел "Определение диапазонов и пределов погрешности поддержания виброускорения");
3. коэффициент поперечных составляющих рассчитывают по формуле: $K_t=\frac{\sqrt{a_x^2+a_y^2}}{a_z}$

Определение коэффициента неравномерности распределения ускорения вибростенда

Описание процедуры испытания

Вибростенд работает в режиме генерации синусоидального сигнала на уровне не менее 0,3 верхнего предела ускорения установки; измеряют среднеквадратичные значения ускорения в направления рабочей оси для разных частот возбуждения в трех различных точках (одна из них – контрольная) в номинальном частотном диапазоне (частоты испытания могут быть аналогичны частотам предыдущего пункта). Коэффициент неравномерности рассчитывают как относительное максимальное отклонение ускорения в дополнительных точках от ускорения в контрольной точке.

Рекомендация по применению приборов Экофизика

Используемые вибропреобразователи: три однокомпонентных акселерометра АР2037 (или 2 шт. АР2037 и 1 шт. АР2038Р, причём к ИБ виброметра подключается только тот выход АР2038Р, который соответствующий рабочей оси вибростенда).
Режим измерения: «1/3-октавный анализато X, Y, Z»
Процедура измерений:
1. Для каждой частоты возбуждения измеряется спектр среднеквадратичных уровней ускорения в дБ по каждому каналу; характеристика усреднения СКЗ-5с, СКЗ-10с или Leq.
2. Проводят энергетическое суммирование измеренных 1/3-октавных уровней виброускорения для частотных полос, охватывающих частотный диапазон стенда (например, 5 Гц – 2 кГц), используя экранные функции прибора или возможности п/о Signal+, либо вручную (см. в пункте )
3. Рассчитывают коэффициент неравномерности:
  $\Theta =\frac{max\left | a_i-a_k \right |}{a_k} \times 100\%,$
  где a_i- ускорение в точке i в м/с², a_k - ускорение в контрольной точке в м/с².

Октава-ЭлектронДизайн

Форма поиска

Аттестация вибростендов с помощью приборов серии Экофизика

Рекомендации по применению

Рекомендуемые средства измерения для аттестации вибростендов в ручном режиме

Операции испытаний вибростендов

Определение нестабильности ускорения и вибрационного шума вибростенда

Определение нестабильности ускорения

Определение вибрационного шума на столе вибростенда

Определение диапазонов и пределов погрешности поддержания виброускорения

Определение коэффициента гармоник вибростенда

Определение коэффициента поперечных составляющих вибростенда в ручном режиме

Определение коэффициента неравномерности распределения ускорения вибростенда