Никитин, Бойко - Методы и средства измерений, испытаний и контроля - 2004

Продолжение таблицы 17.14.

Примечание: - допускается использовать, например, вольтметр типа В753, частотомер типа Ч3-54, мегаомметр типа М-1101; - для определения относительного коэффициента поперечных составляющих колебаний вибростола следует выбрать вибродатчик с минимальной собственной поперечной чувствительностью (не более 1-2 %).

Требования безопасности.

При проведении поверки необходимо соблюдать следующие требования безопасности:

- заземление вибростенда должно осуществляться посредством клеммы “ЗЕМЛЯ”, расположенной на задней панели вибростенда;

- недопустимо нахождение соединительных кабелей рядом с вращающимися объектами.

Необходимо руководствоваться “Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей”.

Условия поверки.

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

-температура окружающего воздуха – (15 ÷ 25) °С;

-относительная влажность – (40 ÷ 80) %;

-атмосферное давление – (84 ÷ 106,7) кПа;

Вибростенд должен быть откалиброван с помощью лазерного измерителя вибрации на частоте 45,0 Гц при размахе виброперемещения 100 мкм и при среднем квадратическом значении виброскорости 10 мм / с, а затем опломбирован. Перед проведением поверки должен быть произведен внешний осмотр вибростенда с целью выявления дефектов. Проведение поверки. Проверку частот воспроизводимой вибрации, диапазонов воспроизводимых значений размаха виброперемещения, среднего квадратического значения виброскорости, максимального виброускорения воспроизводимой вибрации и определение основной относительной погрешности воспроизведения размаха виброперемещения, среднего квадратического значения виброскорости и амплитуды виброускорения производить раздельно на частотах 45; 64 и 79,6 Гц при массе нагрузки на вибростоле ± 1 кг. Рекомендуемая форма записи результатов измерений и вычислений приведена в конце настоящей методики поверки. Приведенные в таблицах значения размаха виброперемещения, среднего квадратического значения виброскорости и виброускорения (Sин, Vин, аин) устанавливать с помощью лазерного измерителя параметров вибрации, для чего закрепить на вибростоле уголковый отражатель. После установки заданных в таблицах значений произвести измерения соответствующих параметров по цифровому индикатору вибростенда (Sст, Vст, аст). Относительную погрешность воспроизведения среднего квадратического значения виброскорости (δVотн.) в процентах можно определить по формуле

(17.47)

Относительную погрешность воспроизведения размаха виброперемещения (δ Sотн.) в процентах можно определить по формуле (17.48)

Относительную погрешность воспроизведения виброускорения можно найти по формуле (17.49)

Результаты измерений и расчетов проверяемых параметров должны удовлетворять соответствующим требованиям ТУ 4277-031-00205435-01, приведенным в "Руководстве по эксплуатации".

Проверку коэффициента нелинейных искажений проводить при нагрузке массой 1 кг и при виброускорении 10 м/с2 на частотах 45; 64 79,6 Гц после десятиминутного прогрева вибростенда.

Закрепить на вибростоле вибростенда с помощью резьбового соединения М10х1 цилиндр массой (1 ± 0,01) кг. Выход согласующего усилителя, расположенного внутри вибростенда, подключить к входу измерителя нелинейных искажений. Включить вибростенд и установить частоту вибрации 79,6 Гц. Установить амплитудное значение виброускорения 10 м/с2. Измерить коэффициент нелинейных искажений. Повторить испытания по методике п.п. 3.3.3, 3.3.4 на частотах 45 и 64 Гц, для которых установить колебания соответствующие амплитудному значению ускорения 10 м/с2 на этих частотах.

Значения коэффициента нелинейных искажений должны быть не более 1 %.

Проверку относительного коэффициента поперечных колебаний вибростола (по ускорению) производить на частотах 45; 64; 79,6 Гц при амплитудном значении виброускорения 10 м/с2.

Закрепить на вибростоле восьмигранник, к торцу которого прикрепить вибродатчик, выход которого через согласующий усилитель подключить к цифровому вольтметру. Измерить напряжение на выходе согласующего усилителя (Uв) при колебаниях в основном направлении на частотах 45; 64; 79,6 Гц при амплитуде виброускорения 10 м/с2, задаваемом по показаниям индикатора вибростенда. Последовательно закрепляя вибродатчик на боковых гранях восьмигранника, поочередно произвести измерения напряжения на выходе согласующего усилителя (Ui). При этом значение виброускорения в основном направлении контролировать перед каждым измерением и поддерживать постоянным. Вибродатчик, закрепленный на боковой плоскости, вырабатывает напряжение, пропорциональное поперечным колебаниям вибростенда и собственной основной и поперечной чувствительности.

Вычислить относительные коэффициенты поперечных колебаний в различных направлениях Кiпп в процентах можно по формуле (17.50)

Значения относительного коэффициента поперечных колебаний вибростола должны быть не более 2 % на частоте 45 Гц и не более 5 % - на остальных частотах. Проверку сопротивления изоляции проводят с помощью мегаомметра путём подключения его между закороченными контактами питания вибростенда и корпусом. Сопротивление изоляции должно быть не менее 20 МОм. Проверку нестабильности воспроизведенных параметров вибрации проводить по методике через 4 мин после включения вибростенда, через 30 мин. при максимальной нагрузке и раздельно на частотах 45; 64; 79,6 Гц. Значение нестабильности параметров вибрации не должны превышать

0,5 %.

Определение основной погрешности воспроизведения частоты вибрации проводить на частотах 45; 64 и 79,6 Гц с помощью электронно-счетного частотомера, подключенного к разъему “Вых. лин.” или “Вых. синхр”.

На вибростенде установить частоту вибрации 45 Гц, при которой записать в таблицу частоты колебаний по показаниям частотомера.

Вычисленные значения округляются с точностью до 0,01 Гц. Повторить операции по методике на частотах вибрации 64 и 79,6 Гц. Значение основной погрешности воспроизведения частоты вибрации не

должно превышать ± 0,2 Гц.

Оформление результатов проверки. Положительные результаты поверки должны быть оформлены свидетельством о поверке, а также записью в паспорте (формуляре) результатов и даты поверки. Допускается не оформлять свидетельство о поверке, а соответствующая запись может быть сделана в формуляре стенда и заверена подписью поверителя, оттиском его клейма и голографической маркой Госстандарта.

Вибростенд, прошедший поверку с отрицательными результатами, к эксплуатации не допускается, и на него оформляется извещение о непригодности.

Системы управления вибростендом К-5201, К-5201/П.

Виброиспытательные системы по технологии виртуальных приборов. Существует обширный класс задач, связанных с использованием вибраторов (или вибростендов), где обязательно используются вибрационные измерения:

1)виброиспытания продукции;

2)прозвучивание конструкций;

3)поверка (калибровка) средств виброизмерений;

4)определение инерционно-жесткостных характеристик материалов, образцов, изделий;

5)виброукладка и т.д.

Реализация подобных задач с использованием технологии «виртуальных приборов» является на сегодняшний день оптимальной формой решения, которая позволяет:

-минимизировать количество используемой аппаратуры. Из дискретных приборов остаются только усилитель мощности (как правило, соответствующий усилитель всегда приобретается вместе с вибратором или уже входит в комплект поставки вибратора) и согласующие усилители для акселерометров. Функции всех остальных приборов (генерация сигналов возбуждения, обработка и анализ вибросигналов, ведение Баз Данных, формирование отчетной документации и т.д.) принимает на себя ПК с соответствующими встроенными устройствами ввода/вывода и программным обеспечением;

-автоматизировать весь процесс решения задачи, увязав единым алгоритмом процесс генерации сигналов возбуждения и анализа соответствующих им вибрационных откликов;

-избавиться от субъективизма и ошибок операторов;

-сформировать автоматизированную Базу Данных испытаний;

-обеспечить формирование и выпуск оперативной и отчетной документации по результатам испытаний;

-удобный пользовательский интерфейс, наглядное представление хода и результатов испытаний;

-увеличение количества задач, решаемых в едином взаимосвязанном алгоритме функционирования системы. Например, виброиспытания продукции. Одной из наиболее широко распространенных задач здесь является задача виброиспытаний различных приборов на тряску. При этом закрепленный на платформе вибратора прибор включен и выполняет некую отдельную тестовую программу, контролирующую его работоспособность в процессе тряски. В рамках технологии «виртуальных приборов» задача контроля работоспособности испытуемого прибора в процессе тряски также в большинстве случаев может быть увязана с общим алгоритмом функционирования системы. Такая возможность обусловлена тем, что используемые устройства ввода/выводы (платы АЦП/ЦАП) имеют не менее 8 или 16 аналоговых входов и не менее 8 разрядов цифровых входов/выходов, т.е. практически всегда существует возможность как аналоговые, так и цифровые сигналы испытуемого прибора завести на компьютер и их анализ увязать с общим алгоритмом работы;

-универсальность схемного решения. Показанный на рисунке вверху пример схемы соединений элементов системы для виброиспытаний остается неизменным практически для любых задач, связанных и использованием вибраторов, которые перечислены в начале раздела. Например, при поверке акселерометра со схемы просто исчезнет объект испытаний, а оба датчика (при этом один будет эталонным, второй поверяемым) будут установлены на платформу вибратора. Таким образом, смена решаемой задачи осуществляется просто сменой рабочей программы ПК;

-гибкость системы в адаптации к конкретным типам используемых в системе дискретных приборов;

-при всех перечисленных достоинствах любая из названных систем может быть реализована при самых минимальных затратах, не превышающих, как правило, $4000-5000. Большинство предприятий, занимающихся реализацией перечисленных задач, уже имеют соответствующие вибраторы, усилители мощности, вибрационные каналы (о компьютерах мы даже и не говорим, где их сейчас нет, и поэтому для них создание современной, автоматизированной системы связано только с приобретением соответствующей платы АЦП/ЦАП и рабочего программного обеспечения.

Виброиспытания и контроль.

Рисунок 17.65 - Название программы: Вибротест. К-5201

Краткое описание.

Основные характеристики. Генерация синусоидального сигнала в диапазоне частот от 5 Гц до 4 000 Гц. Генерация СШВ (белый шум) в заданном оператором частотном диапазоне (от 5 Гц до 4 000 Гц). Автоматическое поддерживание заданных уровней вибрации (компрессия) с заданной точностью. Задание и измерение следующих типов сигнала: виброускорение, виброскорость, вибросмещение. Задание и измерение следующих параметров сигнала: СКЗ (среднеквадратичное значение), Амплитуда, Плотность мощности (только для сигнала виброускорения в режиме генерации белого шума);- усреднение сигнала по показательному закону с выбираемой постоянной времени от 1 с до 10 с. Спектральный анализ в диапазоне 3.125 - 5 000 Гц с заданием количества спектров для усреднения;- вывод на дисплей сигналов во временной и частотной области. Сохранение данных измерений в файле с заданной периодичностью и длительностью. Четыре измерительных канала (в данной версии). Оодин канал генератора.

Рисунок 17.66 – Система управления вибростендом

Рисунок 17.67 - Система управления вибростендом. Название программы: Вибропрочность

Прибор «Вибротест СШВ» предназначен для управления вибростендом и измерения заданных шумовых вибрационных параметров.

Основные характеристики. Генерация СШВ (белый шум) в заданных оператором частотных диапазонах от 5 Гц до 4 000 Гц (до 6-ти поддиапазонов). Задание и измерение следующих параметров сигнала: СКЗ (среднеквадратичное значение), Плотность мощности в каждом поддиапазоне. Спектральный анализ в диапазоне 3.125 - 5 000 Гц с заданием количества спектров для усреднения. Вывод на дисплей сигналов частотной области. Сохранение настроек органов управления частотными полосами. Сохранение данных измерений в файле с заданной периодичностью и длительностью.

Рисунок 17.69 - Прибор "Виброрезонанс"

Прибор «Виброрезонанс» предназначен для управления вибростендом и измерения заданных вибрационных параметров в автоматическом и ручном режимах по программам испытаний определения резонансов .

Основные характеристики. Генерация синусоидального сигнала в диапазоне частот от 5 Гц до 600 Гц. Автоматическое поддерживание заданных

уровней вибрации (компрессия) с заданной точностью. Работа в автоматическом режиме по программам испытаний по определению резонансов. Создание и редактирование программ испытаний, задаются следующие параметры: частотный поддиапазон, тип сигнала вибрации (виброускорение, виброскорость, вибросмещение), измеряемый параметр вибрации (СКЗ, Амплитуда), поддерживаемый уровень вибрации, шаг по частоте, количество поддиапазонов может быть любым. Задание и измерение следующих типов сигнала: виброускорение, виброскорость, вибросмещение. Задание и измерение следующих параметров сигнала: СКЗ (среднеквадратичное значение), Амплитуда. Усреднение сигнала по показательному закону с выбираемой постоянной времени от 1 с до 10 с. Вывод на дисплей сигналов во временной и амплитудно-частотной характеристики измеряемого объекта. Сохранение данных измерений в файле в формате EXCEL. Четыре измерительных канала ( в данной версии). Один канал генератора.

Рисунок 17.70 - К-5201/П. Виброповерка.

Одна из типовых схем поверки виброаппаратуры, имеющей сигнальный выход. Помимо этого система реализует схемы поверки:

-виброаппаратуры с показывающим индикатором, без сигнального

выхода;

-по электрическому сигналу (без вибратора) любой аппаратуры;

-поверку с использованием интерферометра;

-поверку пьезодатчиков на вибраторе;

-поверку пьезодатчиков методом электрического возбуждения (без вибратора).