机械振动与冲击振动数据采集

1、机械振动与冲击振动数据采集1范围本标准规泄了一组振动测量、分析、报告和存档的参数，用于结构、机器、车辆、敏感设备和英他 动力系统的试验。本标准适用于包括数字信号处理器和使用现成的商业仪器在内的现代数据采集系统所作的测量，它 能用于各种常见类型的振动测虽，包括时间历程、频谱和频响函数。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。ISO 2041 机械振动、冲击与状态监测 词汇(M echantalvjbxatbn, shock and conditbn m onit

2、oriig Vocabulaiy)ISO 18431-2机械振动与冲击-信号处理 第2部分：傅立叶变换分析的时域窗(Mechanical vibration and shock Signal processing Part 2: Time domain windows for Fourier Transform analysis)3术语与定义ISO 2041界立的术语和立义适用于本文件。4缩略语ASCII, American standard code for information interchange： 美国标准信息交换代码UFF, universal file format：通用文件格

3、式EU, engineering unit： 工程单位5参数规定5.1通用参数有关当事人应确左参与振动试验的组织或个人，以及他们的职能和职责。示例：有关为爭人可包括对振动试验和/或由此产生的数据提出需求、要求、操作.证明、审査和/或证明的个人和 /或组织。试验目的应说明试验的目的。5. 1.3试验对象应界左试验对象，并给岀足够详细的描述，以便稍后对其做岀鉴別。试验对象可以是一个结构、机 器、车辆、敏感设备，或其他动态的机械系统。在一系列相关子系统的试验中，每个子系统都应加以界 泄，并有别于其他相关的子系统。如果试验对象先被试验，然后再修改，则应表示为如5. 1.8所述的变 换试验条件的表述。为

4、方便数字数据存储和文件命名等，应为试验对象和/或子系统指左一个名称或代 码，把它们和其他测试对象和子系统区分开。试验场地应规泄试验场地，包括地理位置以及具体的试验地点。示例：试验场地可包括国家、省、城市，或其他地域性的描述，以及试验的实验室、试验范用，或现场试验的地点 位良试验日期应确龙试验日期，包括所有测试活动的年、月、日和时间。5. 1.6测呈值应确定试验过程中的每个测疑值以及相应的工程单位，工程单位应用国际单位制单位。记录和报告 测量值的方法也应给出规定。示例1：测虽?值可为加速度、速度、应变、力，或任何其他描述振动烈度的物理址，包括比值、总和或其他如机械 导纳这样的物理虽的算术组合。测

5、虽值也可是一个像共振频率这样的关注频率。示例2：可能有各种记录和报告测址值的方法，包括振幅、峰值、平均值、均方根值和级。边界条件应确立描述试验对象与其物理环境关系的试验边界条件。如适用，还应采用安装固有频率或连接阻 抗这样的附加数据来描述边界条件。示例：典型的边界条件包括：在原位状态，试验对象位于其标准或通常环境；柔性支承，试验对象安装在柔性支承上，与周碉环境动态隔离，近似为自由边界条件；刚性支承，试验对象安装在一个底板或其他庞大的刚性物体上，近似为固定边界；夹具安装，试验对象安装在一个特别设il的试验结构或设备上，目的是在实验室或其他可控的试验场所而非正常环 境下模拟原位状态。试验与环境条件

6、对每个测量系列，试验对象可采用不同的试验条件，以表征在这些不同条件下特有的振动响应。对 每个试验条件，应提供书面描述，包括二次的、适当的非振动测量的量化。每个试验条件宜产生一个字 母数字代码，作为修改添加到中左义的试验对象代码中。在某些情况下，测试可在变化的条件下 进行，这样就宜说明开始条件、结束条件和条件变化过程。示例：试验对象可在这些条件下进行试验：变化的环境因素（温度、压力等）、运行状态（转速、受控激励信号、 节流工况和/或之前和之后的爭件（损伤、循环、老化、平衡或如喷涂或润滑处理）o5. 1.9测点对每个测量应指泄试验对象的测点位苣。此位登应这样确龙:通过试验对象上某参考点的相对距离、

7、 通过为试验对象左义的坐标原点的相对距离、通过图表或通过不会导致歧义结果的指标组合。当测量不 能由空间的单个点来描述时，如来自膜片式敏感元件的测量，必需用位苣和覆盖的区域来描述。区分每 个位苣的唯一的、不易混淆的字母数字代码，宜设汁出缩写形式，以便在表格、数据存储的文件名等中 使用。注：测址位置的选择可与GB/T 19873. 1-2005/ISO 13373-1:2002附件D中讨论的标准数据库保持一致。测呈自由度和参考系应指左每个测量位苣在参考系中的自由度。每个空间位登可有多达六个自由度，即三个相互正交的 平移自由度和三个相互正交的转动自由度。在参考系中对每个自由度应规定正、负向和大小。可

8、取的做 法是使相对于整体坐标系的自由度及其正、负向和用于立义测量位宜的坐标系保持一致：然而，在某些 情况下，局部坐标系可能更为可取。注：测址的自由度和参考系的选择可与ISO 13373-1:2002附件D中讨论的标准数抵库保持一致。试验文件要求应规宦对试验文件的要求。示例：试验文件可包括试验il划、试验通知、最后的试验报告，以及其他任何所需的文件。适用的试验标准应规左指导振动试验适用的标准。5.2试验设备参数5. 2.1数据采集系统应详细列出用于采集振动数据的数据采集系统的具体组成部分的淸单。淸单应包括所有数据采集设 备的制造商和型号，还应提供序列号和校准日期。示例：数据采集组件可包括：数字信

9、号分析仪、信号适调器、前宜放大器、记录系统和濾波器等设备。传感器应详细列出用来采集振动数据的传感器的淸单。淸单应包括传感器的类型、制造商、型号、安装方 法、序列号和校准日期等。如适用，还应提供制造商的说明书。注：制适商的说明书通常包含以下信息：如尺寸、质址、精度和可重复性、线性度、灵敏度、频率范困、横向灵敏 度、初始校准方法和校准日期等，这些对传感器的选择和使用可能是垂要的因素。5. 2.3振动激励应规左振动的激励。包括激励是来自自激振动还是来自振动发生器系统。如果来自振动发生器系统, 则要提供该系统的制造商、型号、序列号和校准日期。如适用，还应提供英他说明书。示例：说明书可包括振动发生系统的

10、类型（电动、机械直接驱动、液压、不平衡质虽、压电、冲击悽或其他）、推 力、位移、线性度、尺寸、质址和安装方法。5. 2.4与振动测呈无关的其他设备应列出实施振动试验需要的、而与振动测量无关的其他设备的淸单，包含所有设备的制造商和型号。 如适用，还应提供序列号和校准日期。对设备的任何特殊要求都应详细说明。示例：其他设备可包括需要提供试验条件控制的设备，用于址化试验条件的非振动址的采集或者容许试验对空正常 运行或控制的设备。5.3数据采集和处理参数5. 3.1数据产品应规從描述收集、储存、绘图或排列数据的数据产品。示例：数据产品可包括时间历程、谱、频响函数、相干函数或其他类型，包括持别设计的特殊测

11、址的数据产品。注1：数据产品是运用信号处理方法对振动数据处理的结果。在某些情况下，对采集的测虽:数据使用实时信号处理 方法，从振动试验中得到数据产品。在其他情况下，振动数据被记录下來，试验完成后通过后处理得到数据 产品。第二种洁况具有更大的灵活性，因为如果需要，可以用不同的参数对数据进行再处理。注2：参见适用于振动试验信号处理参数的标准GB/T 29716. 1/IS0 18431-1。5. 3.2数据采集时间参数应规宦定义测量时间序列的数据采集参数。示例：常见的时间参数包括测址的开始时间、总时间以及数据块大小或长度。注：对于某些试验，开始时间可与某特定事件重合。如一个脉冲、与一台机器的运行周

12、期相关或一个触发器的结果 （见）。而其他测试的开始时间可能具有任意性。5. 3.3采样频率如果被采集的是数字数拯，则应规定采样频率。注：有时也规定为采样间隔。5. 3.4触发事件如果某时间数据被一个提供参考信号的重要事件触发，则应规定为触发事件。示例：时间序列的采集可启始于相应的地喪爭件、脉冲、汽缸爆破等的时间记录。在某些情况下，触发延迟是必要的，这时，数据采集开始于触发事件后一定的时间。在另一些情况下，提前触发是必要的，这时，数据采集开始于触发事件之前。在数字采集系统中， 通过输入数据的缓冲获取数据。5. 3.5窗函数数据的时域加窗参数应根据ISO 18431-2规定。如果使用时域窗函数，就

13、应规左窗的类型和窗参数。5. 3. 6平均如适用，应规定数据平均的用途和取平均的总数量。如果使用重叠处理，应规定重叠比率。5. 3.7滤波如果使用数字和/或模拟滤波，应规定滤波器参数。示例：滤波器参数能包括滤波器的一般类空（低通、拓通、带通、倍频程带宽、1/3倍频程、比例带宽等滤波器） 以及特定参数，如带通、临界频率、中心频率、带宽、上下截止频率和频率响应。5. 3.8激励时间历程对于需要振动发生器系统的试验，还必须规左激励时间历程。注：激励时间历程能包括正弦、随机噪声、正弦扫描、脉冲等。5. 3.9参考测呈如适用，应规定一个通用的或一组参考测量。示例：典空的参考测址，包括输入的力（用于频率响

14、应函数讣算）或响应测量的子集（用于计算具有大量响应测虽: 的一系列互谱密度函数）。5. 3.10关注的频率范围对于谱测量，应规左所关注的频率范用。5. 3. 11频率分辨率对于谱测量，应规左频率分辨率。5. 3. 12带宽平均一左的谱函数包括带平均和带宽幅值修正。在这种情况下，必须规过带宽和幅值带宽修正。示例：典型的带宽平均包括倍频程、1/3倍频程、1/10倍频程等。注：由于不同的时间常数和采集时间，由帶平均得到的倍频程或分数倍频程分析结果一般不等于带有倍频带和分数 倍频帯滤波器根据IEC 61260得到的结果5. 3. 13数字分辨率如果数据用数字记录，应以位（bit）为单位来规左从模拟到数

15、字转换的数字分辨率。5.4数据分析参数数据质呈准则应规左数据质疑准则，能通过具有合格质疑数据的数据产品确左，以满足试验目标。示例1：能应用于质虽准则的分析方法的举例：信噪比、相下性、可重复性、可逆性和相位稳定性。示例2：数据质虽也可通过和过去的测虽对比、和仿真分析对比，或凭数据分析师的经验來确定。实施分析如果振动数据是用于后处理分析，以确泄或诊断试验对象的振动特性，则应规左预期的分析。示例：振动数据可被收集后用于支持如下分析：实验模态分析、参数估计、时间-频率分析、频率波数分析、阶次 跟踪、主成分分析、传递路径分析或其他方法，包括用于验证振动试验目的的各种新技术。5. 4. 3测试对象的可接受

16、性准则如果试验的目的是确左与振动试验相关的试验对象的可接受性，就应规定准则以确定试验对象是否 可接受。示例1:试验对象的可接受性取决于它对规定的振动极限的承受能力、在规定范用内产生振动水平的能力或展示一 定的振动特性的能力，这些振动特性是时间、频率或空间的函数。示例2：这些准则能从适用的标准、分析或以往的经验获得。5.5数据存档参数试验报告如有需要，应规泄试验报告的格式（见第6章）。试验数据介质应规泄用来存档试验数据的介质。示例：数据能用数字形式存储在多种介质上，如模拟磁帶、纸质副木或其组合。数字数据格式如果数据以数字化存档，应规定文件格式和数据排列方式。如适用，应规定用于检索查询数据所需 要

17、的商业或其他计算机软件。示例：常见的数据文件格式包括ASCII文本、t；FF和表爪文件。注：数抵的排列描述了数的格式（实部和虚部或振幅和相位、分贝或线性振幅、浮点数或科学汁数），以及以一个 矩阵、向址或多重文件系统表述的数据结构.以辨别不同的通道、传感器、测址活动或其他试验参数。6振动试验报告6.1通用参数报告要提供的基本信息第5章所述的所有适用的通用参数都应包括在测试报告中。6. 1.2试验简图应预备所有试验装置的简图。简图应说明试验对象的物理构型和所有的试验设备、传感器、激励或 试验的其他物理特征。图1是试验简图的一个例子。说明：1试验对彖3柔性安装5测力计7热电偶9功率放大器11 -多通

18、道数字数据采集系统/信号发生器2环境控制箱4一一加速度计（典型的）6电动振动发生器8数据记录器10一一女通道信号适调器12一一计算机控制也元图1试验简图实例6.1.3测量位置简图应准备试验对象上测量位置的简图。图中要标明测量位置和辅助坐标系以及用到的参考位宜。图2 是试验简图的一个例子。说明：BK B2、B3、B4、DK S1为测虽位宜注：见表图2测量位置简图实例通道表应准备一个表来表示在采集系统中的每个测量及其通道分配*如适用，表中还应包括每个通道的测 量量、类型、位宜、方向.传感器的型号和序号、灵敏度、使用的增益和衰减系数、注意事项或其他通 过测量系统重建数据流所必需的恰当的测量信息。表1

19、是一个通道表实例。试验矩阵应准备一个试验矩阵，以表格形式表示试验实施的条件和类型。如适用，试验矩阵应包括试验实施 中不同的试验条件、测量条件、激励条件或其他的重要变量。表2是一个试验矩阵实例。6.2试验设备参数报告6. 2.1设备与设备说明书表单试验报告中应包括52中所述的所有适用的试验设备参数试验完成以后，负责试验的机构对制造 商提供的所有用到的试验设备的详细说明书表单应保留最少10年。表1通道实例表通道测：S位宜方向传感器类型EU型号序号灵墩度mV/EU增益dB1D1+z力(N)K431162510. 102S1-x加速度(讹J )M521001503.4+103S1+y加速度(讹J )M521675501.2+104S1+z