GB/T 5170.13-2018 环境试验设备检验方法 第13部分:振动(正弦)试验用机械式振动系统
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振动系统横向振动比应不大于50%。横向运动的测量仪需在规定的频率范围内进行。在特殊情 况下,例如对小样品振动试验,有关规范可以规定允许横向运动的振幅不大于25%。在某些情况下,对 于大尺寸、大质量的样品振动试验或在某些频率上要达到上面的要求是困难的,则应给出横向运动比的 实测值。
振动系统的加速度波形失直度不超过25%
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振动系统在所要求轴线上的基本运动幅值与标称值的偏差应在下列容差范围内: a)位移幅值示值误差和定振偏差: 振动系统的位移幅值示值误差应不超过土15%,扫描幅度偏差不超过士1.5dB。 b)振动系统台面位移幅值均匀度: 振动系统工作时,振动试验系统台面位移幅值均匀度应不大于25%。在额定的频率范围内,允许 有1个~2个均匀度较大的频带肉制品标准,在该频带内最大位移幅值均匀度不大于50%,频带宽度不超过最大均 匀度对应频率的土10%
振动系统在规定的频率范围内作扫频振动,扫频方式为对数形式,扫频速率为1oct/min,扫频速率 误差应不超过士1%。
5.1振动幅值测量仪器
采用由加速度计(包括三向加速度计)或位移计,带积分和滤波网络的放天器,显示器或动态信号 义组成的振动幅值测量系统,振动幅值测量系统的扩展不确定度:加速度优于3%(k=2);位移优 (k=2)。
按照JJF1059.1一2012测量不确定度评定与表示,测量不确定度应使用扩展不确定度U来表 部分的使用者参考附录A所作的不确定度估计来证实其不确定度水平(见第5章)
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按以下环境条件进行检验: a)环境温度为15℃~35℃,相对湿度不大于80%; b)电源电压的变化应在额定电压的土10%范围内; C 振动系统应保持清洁,周围无腐蚀性气体、液体; d) 振动系统在检验时的其他条件应符合GB/T5170.1一2016中第4章的规定
统的外观和安全条件应符合GB/T5170.1一201
检验用负载应由金属材料制成外形对称的刚性体,其质量、质心高及安装偏心距应符合有关规定。 负载与振动系统面连接表面的平面度应优于0.1mm,表面粗糙度Ra优于5.0um。负载与台面刚性连 接,固定点均包分布目不少于4个
加速度计应刚性地固定在台面中心及离台面中心最远的4个安装点上
9.1外观和工作环境条件的检查
对振动系统的工作环境条件和外观进行
根据检验要求选择空载或安装检验用负载, 检验用负载应满足第8章的要求。
振动系统按规定准备完毕,按第8章的要求,在振动系统台面或负载上安装加速度计,并连接好 系统。
振动系统空载或满载。位移计(或加速度计,含适调放大器)连接多通道动态信号分析仪。如果采 加速度计,需进行二次积分。在振动系统规定的工作频率范围内,均匀选取6个频率值(包括上、下限 页率值),在所选频率下以振动试验系统主振方向所允许最大振动幅值的50%进行振动,从动态信号分 所仪上同时测量三个方向的位移时域信号,按式(5)计算出横向振动比T。其结果应符合4.2的规定。
&T() X100=max Vai(t)+as(t) =max, a a
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T 振动试验系统台面位移幅值横向振动比,%; aT(t) 一t时刻垂直于主振方向平面内的横向位移,单位为毫米(mm); a(t)、a,(t) t时刻垂直于主振方向平面内两个正交的横向位移,单位为毫米(mm) 主振方向的位移幅值.单位为毫米(mm)
9.5加速度波形失真度
振动系统空载或满载。在振动试验系统的工作频率范围内,均匀选取不少于6个频率值(包括上 限,下限频率值),在所选频率下最大振动幅值50%的大小振动。动态信号分析仪采用平顶窗函数,测 量其基波和至少5次谐波。按式(3)计算谐波失直度。其结果应符合4.3的规定
9.6台面位移幅值均匀
振动系统空载或满载。在振动系统工作频率范围内,至少均匀选取6个频率值(包括上、下限频率 值)及相应频率下最大振动幅值的50%进行测量,在同次测量中,采用动态信号分析仪测得各个位置的 振动位移幅值,并按式(6)计算出台面幅值均匀度N,其结果应符合4.4b)的规定,
N 振动试验系统台面位移幅值均匀度,%; IAmaxI 同次测量中,各点与中心点位移幅值的最大偏差,单位为毫米(mm); A 同次测量中,中心点的位移幅值,单位为毫米(mm)
9.7位移幅值示值误差
振动系统空载,在频率范围的 最大位移幅值范围内均匀选取5个位移幅值进行测量,记录振动系统位移示值及动态信号分析仪 示值。位移幅值示值误差按式(7)计算,其结果应符合4.4a)的规定
式中: 8 位移幅值示值误差,%; A; 振动系统的位移示值,单位为毫米(mm): Ar 分析仪的位移示值,单位为毫米(mm)
9.8扫描速率误差和扫描幅度偏差
....................7
振动系统空载或满载,在额定频率范围内,以1oct/min的速率自动扫频,位移幅值为频率上限 的最大加速度值对应的位移幅值。用动态信号分析仪记录其扫频曲线,幅值采用对数坐标,单位为 dB)。按式(1)计算扫频速率误差,其结果应符合4.6的规定。按式(2)计算扫描幅度偏差,其结果 合4.4a)的规定
在振动系统额定频率范围内,均匀选取6个以上频率点进行测量,记录振动系统频率示值和动态 分析仪频率示值并计算其误差,测量结果应符合4.5的规定
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振动系统满载,在振动系统最大位移幅值与最大加速度幅值的交越频率或振动系统上限频率上 大加速度幅值对应的位移幅值作连续定频振动,每隔10min记录一次分析仪的频率示值,试验时 ,频率稳定度F。按式(8)计算,测量结果应符合4.5的规定
式中: F 频率稳定度,%或Hz; f。 给定的试验频率示值,单位为赫兹(Hz): I△fmx 各次测量中,分析仪频率示值相对于给定频率值的最大偏差,单位为赫兹(Hz)。
检验结果应在检验报告中反映,检验报告应至少包括以下信息: a)标题“检验报告”; 实验室名称和地址; 进行检验的地点(如果与实验室的地址不同); d) 证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识: e 客户的名称和地址; f) 被检对象的描述和明确标识; 8 进行检验的日期,如果与检验结果的有效性和应用有关时,应说明被检对象的接收日期; 检验所依据的标准的标识,包括名称及标准编号; i 本次检验所用测量标准的溯源性及有效性说明; j) 检验环境的描述; k) 对标准偏离的说明; 1) 检验不确定度说明; m)检验人员、核验人员的签名,签发人员的签名、职务或等效标识; n 明确的结论; 0 检验单位公章; P) 检验结果仅对被检对象有效的声明; q 未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。
正常使用的设备,每一年至少进行一次检验。对设备的重要部位(指对试验条件的变化有直接影 部位)维修或更换后.应立即进行检验。设备在安装调试之后或启封重新使用之前均应进行检验。
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A.1测量扩展不确定度(U)的计算
根据国际度量衡委员会(CIPM)推荐的方法一GUM,应该用扩展不确定度U来表述检验中的 不确定度。给出U的目的是提供y一U到十U的一个区间,在这个区间里期望Y值能具有高的 为确信估计y一U
A.1.2分析不确定度来源和建立测量模型
A.1.2.1分析不确定度来源
由测量所得的测得值只是被测量的估计值,测量中可能导致测量不确定度的来源一般股可从以下方 面考: a) 被测量的定义不完整; b) 复现被测量的测量方法不理想; c) 取样的代表性不够,即被测样本不能代表所定义的被测量; d) 对测量过程受环境影响的认识不恰如其分或对环境的测量与控制不完善; e) 对模拟式仪器的读数存在人为偏移: 测量仪器的计量性能(如最大充许误差、灵敏度、鉴别力、分辨力、死区及稳定性等)的局限性导 致的不确定度,即仪器的不确定度; 测量标准或标准物质提供的量值的不确定度; 引用的数据或其他参量的不确定度; 1) 测量方法和测量程序中的近似和假设; 1 在相同条件下重复观测中测得的量值的变化, 测量不确定度的来源必须根据实际测量情况进行具体分析。分析测量不确定度来源时,除了定义 为不确定度外,可从测量仪器、测量环境、测量人员、测量方法等方面全面考虑,特别要注意对测量结果 影响较大的不确定度来源,应尽量做到不遗漏、不重复。修正仅仅是对系统误差的补偿,修正值是具有 不确定度的。在评定已修正的被测量的估计值的测量不确定度时,要考虑修正引人的不确定度。
A.1.2.2建立测量模型
测量中,当被测量(即输出量)Y由N个其他量X1,X2,",X>(即输人量),通过函数f来确定 式(A.1)称为测量模型
Y=f(X,X,,"",Xn)
式中大写字母表示量的符号,f为测量函数 设输入量X,的估计值为α:,被测量Y的估计值为y,则测量模型可写成式(A.2)的形式
y=f(,2,*,N
A.1.3标准不确定度的评定
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每个测量不确定度的来源用其概率分布的标准偏差估计值表征,称标准不确定度分量,用u;表示。 标准不确定度分量的评定就是要获得每个分量的标准偏差估计值。根据对X,的一系列测得值;得 到实验标准偏差的方法为A类评定,根据有关信息估计的先验概率分布得到标准偏差估计值的方法为 3类评定。在识别不确定度来源后,对不确定度各个分量作一个预估算是必要的,测量不确定度评定的 重点应放在识别并评定那些重要的、占支配地位的分量上
A.1.3.2标准不确定度的A类评定
A尖评定时,里发测 安装是测量程序的一部分,获得A类评定的数据时应注意每次测量要重新安装加速度计,以使计 次安装的随机变化导致的不确定度分量
A.1.3.3标准不确定度的B类评定
根据有关的信息或经验,判断被测量的可能值区间工一α,十α」,假设被测量值的概率分布,根 率分布和要求的概率力确定k,则B类标准不确定度u,可由式(A.4)得到:
..............................A..
式中: 被测量可能值区间的半宽度, 区间半宽度α根据有关信息确定,信息来源一般有: a) 以前测量的数据; b) 对有关材料和测量仪器特性的了解和经验; c) 生产厂提供的技术说明书; d) 校准证书、检定证书或其他文件提供的数据; e) 手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度; f) 检定规程、校准规范或测试标准中给出的数据; 其他有用的信息
A.1.4计算合成不确定度
当被测量Y由N个其他量X1,X2,,X通过线性测量函数f确定时,被测量的估计值y f(1,2,*,)。 被测量的估计值y的合成标准不确定度u。(y)按式(A.5)计算
r(r,,)u(x,)u(x,) ....(A.5 ax:ax
被测量Y的估计值,又称输出量的估计值:
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; 输人量X;的估计值,又称第i个输人量的估计值; 被测量Y与有关的输入量X,的函数对于工;的偏导数,称灵敏系数: u(;) 输人量;的标准不确定度; r(x ;) 输人量;与;的相关系数,r(;,,)u(;)u(,)=u;,;); u(工; ,工;) 输人量工;与工;的协方差。 当各输人量间均不相关时,相关系数为零。被测量的估计值y的合成标准不确定度u。(y)按 式(A.6)计算:
e(y)= u"(r
单直接测量,测量模型为y时,应该分析和评定测量时导致测量不确定度的各分量,若相 关,则按式(A.7)计算:
A.1.5扩展不确定度
ue(y)= ....( A.7
扩展不确定度U由合成标准不确定度u。乘包含因子k得到,按式(A.8)计算: U=ku
U=kue .....(A.8) 在通常的测量中,一般取k=2。当取其他值时工业标准,应说明其来源。当给出扩展不确定度U时,一般应 主明所取的k值。若未注明尺值,则指k二2。 当y和u。(y)所表征的概率分布近似为正态分布时,且u。(y)的有效自由度较大情况下,若k=2, 则由U=2u。所确定的区间具有的包含概率约为95%。若k=3,则由U=3u。所确定的区间具有的包 含概率约为99%
以便使用者可以正确地利用测量结果
整个频率和位移范围内的位移测量扩展不确定
对于某一个频率、位移和信号适调放大器增益设置,可用式(A.9)计算位移测量的相对扩展不确定 度U:
包含因子; uc,rel (D) 加速度相对合成标准不确定度 式(A.9)中usm(D)可由式(A.10)计算可得:
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D 被测量位移; ; 一输人量X,的估计值; f(1,2,,N)估计位移; f 被测量Y与有关的输量X:的函数对于α;的偏导数,称灵敏系数; u(;) 输人量文:的标准不确定度; r(a,;) 输人量;与,的相关系数,r(a;,,)u(.)u(,)=u(;,,); u(;,,) 输人量;与工,的协方差(如果不相关,为零)。 表A.1列出了一些不确定度来源.该表包含了所有重要的不确定度来源.但不能保证包括了全部
表A.1列出了一些不确定度来源,
取样标准表A.1位移的相对测量不确定度评定
....- 机械标准 环境标准
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