Способ определения метрологических характеристик виброакустической аппаратуры

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 601 А М 7/02 51)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Сущность изобретеруемой аппаратуры шума, Определяют (АЧХ) и фазо-частотики измерительного Определяют спектпогрешность из вытельной аппаратуры. ния; на вход контроли подают сигнал белого амплитудно-частотную ную (ФЧХ) характерист и образцовых каналов ральную динамическую ражения н(о = где Но( в ) - отношение Аго и образцового каналовизмерительного канала,тельно ФЧХ образцового ЧХ измеритель ЛО (в) - Ф сдвинутая отно канала.но- ЧХ ни не чи АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(72) В.И.Конычев, В.Б,Митенков и Л.П.Рябов (56) ГОСТ 25965-83. Средства измерения вибрации с пьезоэлектрическими виброиэмерительными преобразователями.ГОСТ 8.009 - 84. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. С 34-37.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИБРОАКУСТИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ(57) Использование: в виброизмерительной технике для определения спектральных метрологических характеристик измериие относится к виброизмерие и может быть использовано ия спектральных метрологиристик сквозных регистрируизмерительной аппаратуры, для формирования спектралькой погрешности, возникаюрении амплитудных спектров рационных или акустических об рекомендуется использоро- и агрегатостроительной сти, преимущественно в тех решают целевую задачу в обионной надежности, свяэаности с прогнозированиемпрочности (усталостной долнструкции изделия в ожидаевиях, отличающихся и или акустическими нагруиборы и агрегаты,Изобретентельнойтехникдля определенческих характеющих каналовпрежде всегоной динамичесщей при измеслучайных вибнагрузок. Спасвать в прибопромышленнослучаях, когдаласти вибрацную в частнвибрационнойговечности) ком ых усл.овибрационнымжениями на пр Целью изобретения является повышение достоверности информативности путем формирования спектральной динамической погрешности с учетом совместной псгреш ности АЧХ и ФЧХ измерительного канала.Для достижения цели производят фор- (Л мирование в частотной области спектраль с, ной динамической погрешности сквозных 1(-) регистрирующих каналов виброизмерительной аппаратуры, Определяют спектральные метрологические характеристики средств измерений, спектральную динамическую погрешность применительно к слу- ф чайным виброакустическим процессам с широкополосными спектрами. В итоге оценивается доля погрешности виброиэмерений, вносимый регистрирующей аппаратурой, Полученный способ определея динамической погрешности позволяет посредственно решать прикладные зада-0( И=-Н Н ) =Н дН Нэ Нэ для ФЧХ Нэ Н дН г,Нэ НзЛО(в) = агсто 10 15 в),ст В частности, когда получаетсяНэ - Н дН- 0,2, а - , - , - =0,2,то 1 - Н 0( в ) )г=Нэ пэ20 018 Автономные спеалгоритмам усредноценок ры вычисляются по ия статистических уу( в)= У 0 хх( в)= ХО ескои повиде 25где 1 пфОху( Ви ВеЮху( В)1 - мнимаЯ идействительная части взаимного спектра.Функция когерентности Сой ху( в ) исгпользуется как спектральный фильтр дляочищения выходного сигнала 30ЧЧуу (в) от возможных непроизводительных помех, чем и обеспечивается качество метрологического эксперимента,Таким образом динамическая погрешность Адин( в) подтверждена и обеспе- З 5чена экспериментальными материалами испособами для образования ее слагаемых, т.е,г,в) -дО 4 Н 0 зи сь составляе О - язв =( 7 - т) Если в хвыявлено, чт ботк статистическо Н 0( в"-4 Н 0(- 7 э в= 5,10 с,то для находи В итоге 1=2=Н; Нэ( Нэ, 45 ву=01 0,54 (54% 0 О( в) Оэ Второи вар АЧХи ФЧХоценками, По условию антредст В ходе статической обработки устанавиваются усреднения для рабочего диапа она частот ны несмещенны ан Нэ=Н гэ =0 О=О+д 55 1 - Н 0( в)1 г =0.0- соп ху(в), ф в г Взаимный спектр 9/ху( в ) создаетсяпутем усреднения статистических ошибок Первыи вариант, Статистические оценкидля вычислениЧХ и ФЧХ являются смещенными. задается условие, вытекающее из определенияд Нз д Н,дО д О образцового регистратора.Первое слагаемое динамической погрешности находится по формуле: Нэ - Нгде- относительное смещение оценки АЧХ;дН- предельная динамическая соНэавляющая оценки АЧХ,Второе слагаемое динамешности можно представить смещение оценки ФЧХ здеО - тэвПринимая во внимание, что усреднен Оформируется как О - т, в то смещ ние становится равным Первое слагаемое вычисляет торое слагаемое находится путе1815601 4 1, з и (0,2) = 0.16.Значит Л дин - предельный уровень динамической погрешности.В данной задаче возможны два варианта решения.5 Первый вариант, когда имеет место Л лин = 0,04-0,16 = 045,.=1 - (1+ Л )То 10 Тогда фактический ресурс Тр равен Тр = (1 + Лдин) .То. Второй вариант возникает при условии15ЛТ-В Фактический ресурс составляет20 Тр = (1 - Л дин),То,Практический смысл приобретает условие25Тр(1+ Л дин) .То. Р(А( в)Ан а,40где А( а ) = Х со )- реальная вибронагрузка на объект, представленная амплитудным спектром;Ан - вибронормативы, установленные в 45 Нтд;а - вероятностный риск, с каким ожидается выполнение неравенства в квадратных скобках.При изучении статистики находятся усреднения по индексу То Тт.е.Тоили+ =(1 +Лдин) о Л)щЛц)гд Т, - ресурс изделия при вибронагрузке, .определенной входнымспектромХ 0 щ ) 1;. Л Т - поправка ресурса на воздействие вибронагрузки со спектромХ 0 в ) +(Л 0 в)1;пз - показатель степени кривой устало;ти по Велеру, обычно е = 4,6; д- и фд, аР=(д-дР:д( и)=д55 Затем устанавливается аппроксимация Ан=А+ Кн О А Иэ элементарных расчетов явствует, что преобладающую роль в образовании динамической погрешности играет ее фазово-частотная составляющая,Отметим, кстати, что в прототипе при расчете динамической составляющей ФЧХ не придается никакого значения,Динамическая погрешность представляется (наряду с АЧХ, ФЧХ, СоЬ ху в форме спектральной характеристики.Спектральная динамическая погрешность может быть использована для решения целевых задач, являющихся в то же время критериальными признаками для назначения исходной величины этой погрешности.В области прогнозирования в ожидаемых условиях эксплуатации вибрационной надежности изделий в качестве типовых задач служат, например,оценка ресурсной вибропрочности (усталостной долговечности) изделия, устанавливаемого на объекте;оценка вибрационной совместимости изделия с бортом объекта;формирование испытательных вибронормативов для оценки ресурсной вибропрочности изделия по его установки на борт объекта,1. Оценка ресурсной вибропрочности изделия базируется на алгоритме усталостной долговечности при воздействии случайной вибронагрузки с амплитудным спектром,Таким образом фактический вибропрочностный ресурс изделия приобретает интервальные значения и может оказаться неопознанным при больших погрешностях измерений, Задание вариации Л Т/То может служить критерием для назначения исходной погрешности измерений.2. Оценка вибрационной совместимости изделия с бортом объекта производится с привлечением вероятностного неравенства10 1815601 А - АпКн =Од и А - Ап ЛА ад оАВследствие этоинтервальные знач принима рис,.г Тп- =( 50 еНО( в)=Нэ тношение А олируемой апканала,- ФЧХ измея относительно и определяется соответствующее значениеКн Предельное вероятностное неравенство записывается в канонической форме 1, 1 РР - А)Кн а д- ; =а= -Кг(обычно а =0,05).Если теперь принять во внимание, чтоизмерения осуществляются уровнями,включающими динамическую погрешность,ЛА = Л в) т.е. А+ ЛА, то= Кп +ЛК =Кп(1 К )Кп Так, в частности, иучается т.е. вместо ранее принятого риска а = 0,05получаем фактический риск в интервалезначений 3, Формирование испытатель ронормативов осуществляется с и нием алгоритма усталостной долго при воздействии случайных вибро в ЛА- А) =(1)где Ти - заданная продолжительность виброиспытаний при вибронагруэке с уровнем А;Ти - корректируемая и родолжител ьность виброиспытаний, соответствующая вибронагрузке А .ф. Л А.При этом Ти=(1 + ) . Тн,ЛАгде Л А/А - динамическая погрешность. С учетом динамической погрешности ЛА/А воспроизведения вибронагрузок нэ испытательном вибростенде фактическая продолжительность виброиспытаний приобретает интервальное значение,кТи,10 15 20 25 30 35 40 В соответствии с этим в целях достоверности результатов должна производиться корректировка режима виброиспытаний на ресурсную вибропрочность.Таким образом, удалось установить прямое (а не косвенное, как обычно) влияние погрешностей виброизмерений на результаты решения материальных задач, являющихся в свою очередь критериальными признаками для назначения исходной величины погрешностей виброизмерений.Формула изобретения Способ определения метрологических характеристик виброакустической аппаратуры, заключающийся в том, что подают на входы измерительного и образцового каналов контролируемой виброакустической аппаратуры виброакустические воздействия, снимают выходные электрические сигналы измерительного и образцового каналов контролируемой виброакустической аппаратуры, сопоставляют выходные электрические сигналы измерительного и образцового каналов и получают амплитудно-частотную (АЧХ) и фаза-чатсотную (ФЧХ) характеристики контролируемой виброакустической аппаратуры,отл ича ю щийся тем, что, с целью повышения достоверности и информативности путем учета совместной погрешности АЧХ и ФЧХ измерительного канала, на входы образцового и измерительного каналов контролируемой виброакустической аппаратуры подают сигнал белого шума и определяют спектральную динамическую погрешность из выражения измерительного канала конт паратуры к АЧХ образцовог ЛО(в) =(В(в) - т, (в) рительного канала, сдвинута ФЧХ образцового канала.1815667 СоставительТехред М,Моргентал Корректор О,Густи Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1634 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5