1、道菌ICS 17. 160 J 04 中华人民共和国国家标准GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 代替GB/T11349.1-1989 振动与冲击机械导纳的试验确定第1部分:基本定义与传感器Vibration and shock-Experimental determination of mechanical mobility一Part 1: Basic definitions and transducers . | . . li mmmmmE 配EE-EEE-1IA呻叫咱吁吁川山山川nu刷刷刷刷川剧川剧EE配nu山山川MMot-tEE-EA斗剧阻四EEEE配配
2、1iEBEBEE-。白HHHHHHHHHHHHH飞IAttIttE卢hu川川川川川川川川川nu- . . | . . CISO 7626-1: 1986 , IDT) 2006-11-01实施2006-06-02发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检茂总局中国国家标准化管理委员会GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 目次前言.1 引言. . II 1 范围2 规范性引用文件-3 符号与单位4 术语和定义.5 对力传感器和运动传感器的基本要求6 校准47 压电传感器的基本校准.8 补充校准-9 数据的图示附录A(资料性附录)机械阻抗、导纳和模态分析之间的关系附录
3、B(资料性附录)作为频率响应函数的导纳.18 附录c(资料性附录)阻抗头连接柔度和阻尼的确定.20 参考文献.22 GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 前言GB/T 11349(振动与冲击机械导纳的试验确定分为3个部分:一一第1部分:基本定义与传感器;一一第2部分:用激振器作单点平动激励测量;一一第3部分:冲击激励法。本部分是GB/T11349的第1部分。本部分等同采用ISO7626-1: 1986(振动与冲击机械导纳的试验确定第1部分:基本定义与传感器。为便于使用，本部分做了如下编辑性修改:一一用本部分代替本国际标准气-一一用小数点代替作为小数点的逗号，;一
4、一按照GB/T1. 1的要求删去国际标准的前言过|言放在正文之前;删去了个别不必要的注释。本部分代替GB/T11349.1-1989(机械导纳的试验确定基本定义与传感器。本部分与GB/T11349. 1一1989相比主要变化如下:一一本部分名称改为振动与冲击机械导纳的试验确定第1部分:基本定义与传感器。一一增补了目次和引言。一补充了规范性引用文件。4. 6及正文中1989年版的有关的频率范围均改为关注的频率范围，而未采用感兴趣的频率范围。一一-8.8.1改写了加速度传感器的线性度中线性度的表述方式，删去1989年版中的公式(5)。一-8.8.2力传感器的线性度中，删去1989年版中的公式(7)
5、，激振力的计算改为用文字叙述。一-8.9.5应变的影响一节中删去1989年版括号中的内容。一一一补充了附录A(资料性附录)机械阻抗、导纳和模态分析之间的关系和参考文献。增补了一些注释。本部分的附录A、附录B和附录C均为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归口。本部分起草单位:郑州机械研究所。本部分主要起草人:韩国明、潘文峰。I GB/T 11349. 1-2006/ISO 7626-1 : 1986 引O. 1 关于导纳测量国家标准GB/T11349的全面介绍结构的动力特性可以由导纳测量得到的频率响应函数来确定，或由与频率响应函数相应的加速度导
6、纳和位移导纳来确定。每个频率响应函数都是由于在单位力或力矩激励下，在结构的某一点的运动响应的相量，这些函数的大小和相位是频率的函数。加速度导纳、位移导纳与导纳的区别仅在于分别用加速度或位移代替速度表示运动响应。为简便起见，在GBjT11349的各部分中将只用导纳这一术语。当然，所有的试验方法和要求均适用于加速度导纳和位移导纳的确定。导纳测量的典型应用:a) 预测结构对已知的或假定的输入激励的动力响应pb) 确定结构的模态特征(固有频率、振型和阻尼比hc) 预测相连结构之间的动力相互作用;d) 检验结构的数学模型的有效性并改善其精确度;e) 确定单一或复合材料的动力特性(即复弹性模量)。对于某些
7、需完整地描述动态特性的应用，可能要求测量沿3个相互垂直的轴的力和运动，以及绕这3个轴的力矩和转动。对每个关注的点，这些测量给出一个(6X 6)的导纳矩阵。对结构上的N个点，系统有一个(6NX6N)阶的完整导纳矩阵。对于大多数实际应用，没有必要知道完整的(6NX6N)矩阵。通常只需要用单点单方向施加激振力，在结构的关键点测平动响应的办法测出驱动点导纳和一些传递导纳就已足够了。在另一些应用中，可能关注的仅是转动导纳。为了简化，在实际中对不同的导纳测量可使用GBjT11349的不同部分，GBjT11349将作为一套3个独立的部分颁布。GBjT 11349. 1基本定义和传感器。GBjT 11349.
8、 2用激振器作单点平动激励测量。GBjT 11349. 3冲击激励法。机械导纳定义为由平动或转动速度响应的相量与施加的激振力或力矩的相量之比构成的频率响应函数。如果响应是用加速度传感器测量，还得转换成速度以得到导纳。也可用被称为加速度导纳的加速度与力之比描述结构的特性。在另一些情况下，也可以用位移导纳，即位移与力之比。注:习惯上，结构的频率响应函数通常表示为上述动力特性之一的倒数。机械导纳的倒数通常称为机械阻抗。但是，应该注意这是一种误解。因为导纳的倒数通常并不表示结构的阻抗矩阵中的任一元素，这一点在附录A中详细说明。导纳试验数据不能直接用作结构的阻抗模型的一部分。为了使数据和模型协调，模型的
9、阻抗矩阵应转换成导纳矩阵，或者相反(其限制见A.3)。0.2 介绍GB/T11349的本部分在进行导纳测量之前，必须估计所使用的力和响应传感器的特性，以确保在整个关注的频段内能得到准确的幅值和相位信息。E GBjT 11349的本部分用于指导传感器和仪器的选择、校准和评价，使之适用于导纳测量。这部分的内容对大多数导纳测量是共同的。GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 振动与冲击机械导纳的试验确定第1部分:基本定义与传感器1 范围GB/ T 11349的本部分界定了带注释的基本定义，并给出了为确定测量机械导纳所使用的阻抗头、力传感器和响应传感器的适用性，规定了必需
10、她且挺准试验、环境试验和物理测量。GBj T 11349的本部分适用于二各柑蘑塑的驱动点导纳和存谊喝:纳、加速度导纳和位移导纳的测量。本部分不适用于约束阻抗(见4.3油1量。2 规范性引用文件协议的各方研究是部分。3 符号与单位汇感MM词传MU-刷击击引伸，冲牛与符位v N/ m kg V/输入量单位m/ s S 工口1x;/Fj Z ;j 约束阻抗m/ N m/ CN . s) N . s/ m N . s/ m Y; Z 4 术语和定义ISO 2041确定的以及下列术语和定义适用于GBjT11349的本部分。4. 1 频率响应函数freq uency-response function 与
11、频率有关的运动响应相量与激励力相量之比。GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 4.2 注1:频率响应函数是线性动力系统的特性，与激励函数的类型无关。激励可以是时间的简谐、随机或瞬态函数。由一种激励得到的试验结果可用来预测系统对其他任何类型的激励的响应。随机和瞬态激励的相量及其等价量在附录B中讨论。注2:系统的线性是有条件的，实际上只能近似满足，它取决于系统的类型和输入的大小。应当注意避免非线性影响，特别在加瞬态激励时。已知是非线性的结构(如某些娜接结构)不应采用瞬态激励试验，这些结构采用随机激励试验时也要格外细心。注3:运动可用速度、加速度或位移来表示，相应的频
12、率响应函数分别称为导纳、加速度导纳和位移导纳。导纳Yijmobility Yij 除了结构在应用中支承点所具有的约束之外，其余的测点没有任何约束，允许其自由地响应。这时z点的速度响应相量与j点的激励力相量之比构成的频率响应函数称为导纳。典型的曲线示于图1。注1:速度响应既可以是平动，也可以是转动。激振力可以是直线力，也可以是力矩。注2:如果测得的速度响应是平动，而且所加的激振力是直线力，则在国际单位制(SI)中导纳的单位是m/(NS)。4.3 约束阻抗，Zijblocked impedance , Zij 当结构的所有其他测点被约束(即限制其速度为零)时，由i点的约束或激励力相量与在j点的速度
13、相量之比构成的频率响应函数。为了得到正确的约束阻抗矩阵，则完全约束的结构上所有关注的测点的全部力和力矩都应当测量，因而，很少测量约束阻抗，而且在GB/T11349的各个部分中均不捞及它。4.4 注1:测点数目或位置的任何改变都将引起所有测点的约束阻抗改变。注2:约束阻抗的主要用途在于用集总质量、刚度和阻尼元件或有限元法建立结构的数学模型。当把这些数学模型与试验导纳数据结合或比较时，需要把解析的约束阻抗矩阵转换为导纳矩阵，或者相反，在附录A中将加以讨论。自由阻抗free impedance 当结构的所有其余连结点处于自由状态时(即约束力为零)，所施加的激振力相量与所引起的速度相量之比。自由阻抗是
14、4.2中所定义的导纳矩阵的每个元素的倒数。4.5 注1:过去，经常不区分约束阻抗和自由阻抗，因此在引用已发表的资料时，应当慎重。注2:由试验确定的自由阻抗可以组成一个矩阵，而这个矩阵可能完全不同于由结构的数学模型得出的约束阻抗矩阵。因此，它可能不符合在附录A中所讨论的用机械阻抗系统进行综合理论分析的要求。其他与导纳有关的频率响应函数other frequency-response function related to mobility 有时候不用机械导纳，而用另外几种结构响应比值。它们均列入表1中。表1各种与机械导纳有关的实测频率响应函数的等价定义运动表示为速度运动表示为加速度运动表示为位移
15、项目导纳加速度导纳位移导纳(动柔度)符号Y=Vi/Fj ai/Fj xi/Fj 单位m/(N. s) m/(N s2)=kg1 m/N 边界条件F，=O;走手jF，=O;走芋1F，=O沟手j参照图l 2 3 注释实验时边界条件容易满足项目约束阻抗约束加速度阻抗(有效质量)约束位移阻抗(动刚度)符号Zij =Fi/Vj F.!aj F.!Xj 单位(N. s)/m (N. s2)/m=kg N/m 边界条件v, =0;走手1a，=O;走手1X，=O伙子-j2 GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 表1(续)运动表示为速度运动表示为加速度运动表示为位移注释实验时边界
16、条件很难或不可能实现项目自由阻抗自由加速度阻抗自由位移阻抗(自由有效质量)(自由动刚度)符号Fj /vi = l/Yij Fj/ai Fj/Xi 单位(N. s)/m (N. s)/m=kg N/m 边界条件F.=O;k手1F.=O伙子乞jF.=O;k手1注释边界条件容易满足，但结果用于系统建模时要极为慎重应特别注意，每一种比值的注释。相应于图1中的导纳图、典型的加速度导纳图和位移导纳图分别示于图2和囹304.6 注1:有的作者称位移导纳(动柔度)为敏感度。注2:在有些刊物中，称加速度导纳为惯量。这个术语是不标准的，应当避免使用。因为它与声惯量的普通定义相矛盾，而且与术语惯量的真正含义也相反。
17、关注的频率范围frequency range of interest 在一组给定的实验中，要得到导纳数据的从最低频率到最高频率的区间(以Hz为单位)。5 对力传感器和运动传感器的基本要求5. 1 总则为了取得满足要求的导纳数据，对各种测量传感器的基本特性要求如下:a) 传感器应该有足够的灵敏度和较低的噪声，使测量系统的信噪比满足结构的导纳的动态范围的要求。由于小阻尼结构比具有较大阻尼的结构要求更大的动态范围，所以当试验小阻尼结构时，更应该注意传感器噪声的影响。b) 如果测量传感器的频率响应函数未经过适当的信号处理加以补偿，则传感器的固有频率应远低于或远高于关注的频率范围，以免发生不能接受的相移
18、。c) 传感器的灵敏度应具有时间稳定性，其直流漂移要小到可以忽略的程度。d) 传感器应当对外界环境的影响(如温度、湿度、磁场、电场、声场、应变以及交叉输入)不敏感。e) 传感器的质量和转动惯量应当很小，以免给被试结构增加动载荷，至少应小到能够对该载荷进行修正。测量系统对接地回路和其他外来信号的影响应不敏感。5.2 对运动传感器的要求尽管对运动传感器的要求已在5.1中叙述过，但其中某些特性比其他特性更重要。在机械导纳测量中最常用的运动传感器是加速度传感器，有时也用位移或速度传感器。在选择这些传感器时应考虑的主要特性如下:5.2.1 运动传感器应设计得重量轻(或非接触式的)，使被测结构的附加载荷最
19、小。5.2.2 传感器与结构的连接在主测量轴的方向上必须是刚性的。5.2.3 为防止传感器或它的固定底座增加结构的刚度或阻尼，连接处的接触面积应足够小。5.2.4 当施加脉冲激励时，由于热电效应，压电加速度传感器容易产生零点漂移，这将限制低频段的测试精度。此时，可选用其他类型的运动传感器，如压阻式、电动式或一些剪切型压电加速度传感器。5.3 对力传感器的要求在选择用于机械导纳测量的力传感器时，5.1中的某些特性更重要。由于在设计中要兼顾各方面，5.3. 1到5.3.3所列各条应优先考虑。3 GB/T 11349. 1-2006/ISO 7626-1: 1986 5. 3. 1 有效端部质量(即
20、传感器的力敏感元件和结构之间的质量)应足够小，使得由它引起的外加惯性力信号最小(详见8.4)。5.3. 2 在选择力传感器和它的元件的刚度时，应当使之在关注的频率范围内不发生共振。如做不到时，作为折衷方法应当用适当的信号处理来补偿这种共振对力敏感元件信号的影响。5. 3. 3 静态预加载应与测试所要求的激振力的范围相适应。带有内置预加载的传感器可较好地解决这一问题。5.4 对阻抗头及其与被测试结构连接件的要求把加速度传感器和力传感器组装一5. 4. 1 试验结构与内部加速误差。附录C所述的5.4. 2 有效端部质6 校准c) 传感6. 1 系统校准测量和分析细的步骤将在有组合的系统校由空间对一
21、己知质量注2:只要经过选择的加速度传是小阻尼的，通常不必作相移校准。系统校准时记录与这两者之间的固有的相位差的偏离是很有用的。6. 2 传感器的基本校准和补充校准大的柔度将会引起加速度测量硬模效应柔度。总柔度可按构的自由有效质量(加列的)叙述。泛。系统校准可在自测量用的数值。输出比表2中所列的基本校准和补充校准是为了确定传感器对导纳测量的适用性。通常使用压电式传感器。如果使用其他类型的传感器，为了确定它们的适用性，这些步骤可能必须加以修改。若在基本的或附加的校准中发现传感器性能有变化，而且按照本标准中有关章节这些变化是不允许的，就不应再使用这些传感器。与特定的放大器或信号适调器配用的传感器应该
22、在使用条件下校准，例如，与电荷放大器或高阻抗电压放大器配用的压电式力传感器、阻抗头和加速度传感器，应当与所用的放大器一起校准。对于这些传感器来说，连接传感器与放大器的导线的电容很重要，这些传感器应当与要用的导线一起校准。对于4 GB/T 11349.1一2006/ISO7626-1 : 1986 其他类型的传感器，应根据制造厂对电激励、特殊的端接阻抗等的说明书，与所要用的信号适调装置一起校准。当校准力传感器和阻抗头时，要特别注意使安装条件与制造厂规定的相符。安装面的平面度以及连接螺栓适当的紧固力矩十分重要。在传感器和固定面之间有一层薄的油膜或润滑脂或腊，在高频率时会增加传感器的藕合和刚性。若使
23、用特殊的夹具进行力传感器的校准，应尽量安装得与进行导纳测量时相似。表2传感器校准和检验项目汇总表7. 1 总则制造厂要证书的形式随力传感器校准或检验项目补充的度抗寸量敏阻尺质灵电8. 2 8. 3 8.4 8. 5 8. 6 8. 7.2 8.8.2 8.9.1和8.9.2应变灵所得的结果以校准户没有合适的校准7.2 灵敏度7. 2. 1 加速度传感4加速度传感器及阻且l. 0 rn/ S2到100rn/s2之间。注:如果80Hz超出了需校准的传感器的工作范围或有另一个频率更适合于特殊设计的传感器或传感器的实验应用范围的话，可以使用别的频率。与电荷放大器一起联用的加速度传感器的灵敏度单位是Cp
24、C/(rn/ S2) J。与电压放大器连用的加速度传感器、内置电荷放大器或和阻抗转换器联用的加速度传感器的灵敏度单位是CV/ (rn/ S2 ) J。注:因为与加速度传感器连接的电荷或电压放大器的输出信号是电压，所以，加速度通道的总灵敏度以CVI Cm/ s2)J 为单位。一般，加速度通道总灵敏度可由加速度传感器和放大器各自的灵敏度来确定。当需要精确地测量导纳时，应把加速度传感器及与之联用的放大器一起校准，以便直接得到加速度通道的总灵敏度。7. 2. 2 力传感器的灵敏度力传感器及阻抗头中的力传感部件采用质量加载法来校准。5 GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986
25、 校准是这样进行的:根据制造厂推荐的额定预紧扭矩，把力传感器安装在适当的振动台上。力传感器在某一控制的加速度幅值ao下振动，在力传感器上装一只标准加速度传感器。测出与力传感器相连的放大器的输出电压E。和施加的加速度值。接着，把一个负载质量m安装到力传感器的对面，不改变放大器的增益，调整振动台的输入使加速度值a与前面的值相等(即ao= a)。测出放大器的输出电压EM则力通道的灵敏度51可由式(1)求得:式中:m一一负载质量;EM -Eo 5,= f一(m+ml+m2 +m3)a一(ml+m2十m3)。ml一一标准加速度传感器的质量;m2一一螺栓的有效质量;m3一一力传感器有效端部质量。. ( 1
26、 ) 所有质量的单位均为kg，加速度单位为m/豆，因为此=a，所以(ml+m2+ m3)aO=(ml十m2+m3)a，方程(1)变成:5, = EM - Eo -一一ma . ( 2 ) 注:对于非预紧装配的力传感器，必须特别细心，以保证安装预载在每次使用时都相同，因为灵敏度及其校准与传感器预载有关。式(2)给出了力通道(传感器一放大器系统)的灵敏度单位是V/N。力传感器的灵敏度可由式(2)和所用放大器的灵敏度推出。与电荷放大器联用的力传感器的灵敏度的单位为pC/N，与电压放大器联用的力传感器的灵敏度的单位是V/N。注:当需要精确测量导纳时，力传感器应与联用的放大器一起校准，以便直接得到力通道
27、的总灵敏度。上述方法仅适用于校准频率低于系统共振频率五分之一的时候，该共振频率由系统的有效质量和力传感器刚度K决定，可由式(3)估算出:fn = _I f_ I _ _ I _ ll/2 2nL(m十ml十m2十m3)J . ( 3 ) 式中:fn一一有负载质量的传感器的共振频率，单位为赫(Hz)。7.2.3 阻抗头的灵敏度阻抗头的灵敏度校准可采用7.2.1和7.2.2的方法，分别校准它的加速度传感器和力传感器的灵敏度。阻抗头的现场校准通常激振两、三个不同尺寸的质量块，以确保阻抗头能在很宽的范围内测量导纳。7.3 电阻抗7.3. 1 传感器的电阻和电睿传感器接线柱间的直流电阻由制造厂用兆欧表测
28、量，测量时所加的电压不超过50V。电容用阻抗电桥来测，所用激励电压的频率在传感器的工作频率范围内。如果电容随频率改变，那么至少要在两个频率(其中应包括确定基准灵敏度时使用的那个频率)测量。对于电容随频率变化不大的传感器，通常在1000 Hz测量。因为某些压电材料的电容随温度和电压而变，所以，应该在室温(200C300C)和在制造厂推荐的激励电压下测量电容。在测量开始前和测量过程中应避免触摸传感器，使由温度变化引起的电容变化量最小。6 注:对于一些内部装有电子元件的传感器，上述测量电阻抗的方法得到的结果不精确或可能损坏元件，在这种情况下，应采用插入法。GB/T 11349.1-2006/ISO
29、7626-1: 1986 电阻和电容的测量应每隔一段适当的时间(见7.1)重复进行。由于这些测量常常不很精确，因此，在与先前的校准结果相比较时，只须考虑较为明显的变化。例如:若电阻和(或)电容的变化大于5%，应对传感器进一步进行各项基本校准和补充校准，或者必要的话应修理传感器。7.3.2 绝缘电阻传感器的所有接头和其安装面间的直流电阻由制造厂测量，其测量结果作为资料提供给用户。如果传感器不是绝缘型的，制造厂应指明使用该传感器时合适的安装方法，以达到绝缘的目的(见5.1)。8 补充校准8. 1 总则制造厂对所生产的每种类型传感器的样品应进行表2中所列的各项补充校准和检验。为确定传感器特有的工作特
30、性或性能的变化，有些补充校准和检验项目可由用户来做。8.2 尺寸包括长、宽、高、直径以及全部安装孔或螺栓的直径在内的全部尺寸均应给出，并标注在轮廓图上。同时还应提供连接件以及电缆的规格、型号等。8.3 质量说明书上所列的质量是传感器的总质量，不包括安装用螺栓和电缆的质量。8.4 力传感器和阻抗头的有效端部质量力传感器和阻抗头的有效端部质量是指传感器的力敏感元件与试件端部之间的质量。有效端部质量应列于产品说明书中。然而，用户应该懂得，有效端部质量会随着试验或传感器预加载时，连接传感器和被测结构的附件的增加而增加。因此，有效端部总质量应为说明书上给出的有效端部质量与连接件质量之和。8.5 阻抗头的
31、柔度阻抗头的柔度是其内部加速度传感器和连接点之间的组合件的柔度。除了制造厂已提供的阻抗头的柔度值外，在导纳测量时还应考虑连接件的柔度。本标准的附录C给出了实验测定总柔度的方法。8.6 极性传感器的极性通常由制造厂给出，当机械输入是从安装表面加到传感器的另一端，而且是沿着最大灵敏轴时，传感器的极性用比较法来测量，以便确定所产生的输出电压是正的或负的，从而确定它的极性是正或负。这种方法可用来确定灵敏轴垂直于安装表面的大多数传感器的极性。8. 7 频率响应8.7. 1 加速度传感器的频率响应应当用比较法进行加速度传感器的频率响应校准。选取信噪比大于10(S/N20dB)的加速度幅值，激励的频率范围应
32、覆盖加速度传感器的使用频率范围。用一个合适的激振器进行简谐激振或宽带激励来测量频率响应。宽带激励可以是随机的或瞬态的。简谐激励可以是离散频率激励或连续扫描激励。在离散频率激励中，频率点数应足够多(如频率每增加10倍就要增加10个频率点)，以保证传感器在所关注的频率范围内没有局部共振或内部共振。如果在有限的频率下进行校准，那么为保证达到同样的目标，附加的频率扫描是有用的。连续扫描时，应当缓慢地扫过整个频率范围，由一个标准加速度传感器反馈控制系统来保持激励的加速度幅值恒定。频率响应曲线在所关注的频率范围内必须是平坦的，其波动幅度不得超过i:5%。必须注意:由激振器的横向运动以及传感器的横向灵敏度所
33、引起的测量误差不得超过规定的i:5%的量级。8.7.2 力传感器的频率响应力传感器的频率响应校准条件与上述加速度传感器的相同，但力传感器应当加质量负载，而且在每7 GB/T 11349. 1-2006/ISO 7626-1 : 1986 一规定的频率上以恒定的加速度幅值振动。在每个频率上测量力传感器放大器的输出电压Er。频率响应偏差的百分比可由式(4)求得:rEr , l 频率响应偏差=100 X I一1 I . . ( 4 ) I E. - I 标准电压E，是传感器的放大器在参考频率(通常为80Hz)上的输出电压值。力传感器上质量负载不得引起由负载质量和传感器柔度所组成的系统共振，并可用式(
34、3)来检验。在所关注的频率范围内，频率响应偏差必须小于参考频率响应的土5%。注:如果力传感器没有内部预载，那么与力传感器灵敏度校准时一样，为了得到较精确的结果，在频率响应的校准过程中，不应调整传感器固定螺栓的紧8.8 线性度采用比较法以简谐激振方8.8. 1 加速度传感器的线幅值线性度偏差通叶力黠感器，测出力传感用的范围内的线性8. 8.2 力传感F肝、线性度校准E 中式z (Ex/)平均一一一如果80Hz在的激励频率。激励力的计算方法.度下的激励力。其余校准，之比。如果在额定力范围内力传u于导纳测量。8.9 由于环境和次要因素的影响必须要进行的补充校准次要因素和(或)环境条件会使传感器输出不
35、能直接模拟所感应的量，因此必须补充进行某些校准。8. 9. 18. 9. 5描述的补充校准反映了对这类影响定量分析的必要性。8.9. 1 传感器灵敏度随温度的变化在整个使用温度范围内，通常选用温度灵敏度偏差不超过:f:l.0%的传感器。8.9.2 温度改变在传感器输出信号中产生的噪声温度改变会在压电传感器以及内置放大器的传感器里产生低频噪声。压电传感器使用频率范围一般较高，噪声和被测信号无关，因此不会影响导纳测量的结果。然而在低频测量时，温度的迅速变化可能会产生较大的噪声，使传感器的电子线路饱和，导致错误的测量结果。GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 8.9.
36、3 力传感器预载对灵敏度的影晌不同的紧固力矩对非预紧安装的力传感器灵敏度的影响，可用不同的紧固力矩多次安装力传感器，重复进行灵敏度校准的方法来确定。8.9.4 加速度传感器的横向灵敏度横向灵敏度在低于500Hz的某个频率上进行校准。传感器装在垂直于传感器灵敏轴的振动台上。施加简谐激励，要求振动台在垂直于灵敏轴平面内的(横向)运动应小于沿传感器灵敏方向(纵向)运动的1%。为了测量比1%小得多的横向灵敏度比，对激振的要求更为苛刻，这就要求特别细心和熟练，才能获得这种横向灵敏度有效的数值。定。或者如必要的话，应加以修8.9.5 应变的影响应变对传感器灵敏度用能阶固有频率约为5Hz。确定应变对力传感9
37、 数据的图示9. 1 对数图以对数频率当频率远离频率响应函数几飞远小于最低反共加10倍，其幅度示)。如用位移导纳采用对数频率究所推荐的一致。图4注2:根据IEC263，以十2/5的原则。注3:导纳、质量和位移导纳应9.2 其他绘图法除幅频相频图外，有时把导纳图荠根设计合适的梁的第一应变片测出应变值。绘图并将指数在图上加以注明。还可以在极坐标系统中绘出实验结果，如图6所示T芳奎斯特图)。极坐标图的优点是可通过画拟合圆来增加数据，可从实验数据中提取模态阻尼系数。注1:在图6中实测的数据点是用直线连接的，这些直线并不是实测数据，而是用来帮助区分数据点是属于结构的一个模态或属于另一个模态。注2:图6中
38、连接实测数据点的直线并不接近一个通过数据点的圆这一事实表明，在共振频率附近没测得足够的、用以直接确定真实共振频率、峰值响应以及模态阻尼的数据。为了正确识别这些参数应当测更多的点，或者用测得的数据作拟合圆。9 GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 、产n 一、- l.;二一一I 180 135 90 45 。45 -90 135 -vmmN唱团特180 10 2ZE霉即2 000 频率1Hz典型的导纳测试结果固圄110 G/T 11349.1-2006/1807626斗:1986 n 一1 、-一一一I I 180 135 90 -90 135 。-45 45 (
39、LmmN坦白骨180 102 101 100 (Nm-Z)HHH恋曲创刷刷晏2 000 10-1 200 11 频率1Hz与固1的导纳图相对应的加速度导纳固圄2GB/T 11349. 1-2006/ISO 7626-1 : 1986 180 (-v思甜E特E)(倒umA晴)霉盼恤WN甲2 000 频率/Hz 200 与图1的导纳图相对应的位移导纳图固312 。国叫二34-NOOkg沮MEL。飞。户队-NlIi 同 F 电ho. J:;Ii F 飞口g咱2 雾畸型I 。c:也辛、，咱10 1 T , 咱8 4 、10 l.; 10 1 宁、WI 、二 楠乎RZ=一一一-180 + 90 10 1
40、0 5 10 2 10 -90 180 。5 2 5 2 2 5 (破E特(?EMOF带盼质量1. 0 kg 11. 0 kg 柔度1O - 6m/ N 导纳1O - 3m/ (N . s) 1O - 4m/ (N . s) 注:在159Hz，采用下列这组数值2导纳曲线绘图纸1O - 7m/ N 圄4H w GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 -0.6 0.8 0.2 。0.2 -0.4 1. 0 0.8 0.6 0.4 (-7巳ENCH撞倒2 000 频率1Hz200 1. 0 200 -1. 0 1. 0 0.2 -0.6 -0.8 。0.2 -0.4 0
41、.8 0.6 0.4 (-Z)ENDH插销2 000 频率1Hz与固1相对应的实部导纳固和虚部导纳图圄514 GB/T 11349.1-2006/1807626-1: 1986 1. 0 -0.6 -0.8 -0.4 0.6 -0.2 0.8 0.4 0.2 。(?EN-H插销1. 0 1. 0 。1. 0 15 实部/1O-2m/例.s) 固1前两阶模态的极坐标导纳圄图6GB/T 11349.1一2006/ISO7626-1 : 1986 附录A(资料性附录)机械阻抗、导纳和模态分析之间的关系A.1 概述式中F()为频注的所有各点的速席蜘lJj维的，矩阵为(N在导纳实南式(A.4)规定在z点
42、的速度响应，1这就是4.2中铀的导啡义的中应该注意到，上述边界条件边界条件为. ( A.l ) 2)中的列向量是N( A.6 ) Vk = 0凶手j( A.7 ) 方程(A.的和(A.7)是4.3中给出的约束阻抗定义的数学表达式。方程(A.2)的边界条件在实测中要满足是很困难的或者是不可能的。因此，通过实验手段确定阻抗拒阵式(A.2) 中的元素一般是不可能的。边界条件(A.4)和(A.7)的差异对于正确使用阻抗和导纳数据非常重要。应当注意，如关注的只是结构上一个点和方向(即激振点)的特殊情形下，这个差异就无关紧要了。这种特殊情形在实际中并不常见。常用的阻抗定义为激振力与速度响应之比，而不限定边
43、界条件。在这种特殊情形中，阻抗矩阵和导纳矩阵仅有一项，因此阻抗是导纳的倒数。要注意这个特殊阻抗是16 GB/T 11349.1一2006/ISO7626-1:1986 4. 4中定义的自由阻抗，而不是一般结构的(NXN)阶阻抗矩阵的一个元素。A.3 阻抗和导纳数据的比较结构的动力特性的实验研究得到的是导纳型的数据。但在数学模型中，一般使用质量矩阵和刚度矩阵。在频率域内得到的是约束阻抗数据。当对比导纳数据和约束阻抗数据时，有必要从一种形式转换为另一种形式。但转换时必须特别小心，约束阻抗依赖于所考虑的自由度数目，而不是结构的固有特性。因此，只有当两者所有自由度(点和方向)都相同时，阻抗矩阵的元素与
44、导纳矩阵的逆矩阵的元素才能比较。如果数学模型(以及其阻抗矩阵)幸晶越且导纳矩阵自由度多(实际中常有这类情形)，则必须把阻抗矩阵转换为导纳矩阵J事穹实验得出的导纳矩霄A.4 模态分析别方便。/特征向量计算或其17 GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 附录B(资料性附录)作为频率响应函数的导纳B.1 简谐激振若一个时间函数可表示为:工(t)= Acos(t+) 式中zA一-简谐波形的幅值，单位为米(m); 圆频率，单位为弧度每秒(rad/s);t一-时间，单位为秒(s); 一一初相位角，单位为弧度(rad)。此函数可在复平面上表示为:式中zj=F 工(t)一一-x
45、(t)在实轴上的投影。王(t)= Ae)(wt+) ( B.l ) ( B. 2 ) 王(t)可以认为是以复平面原点为中心的旋转矢量，该旋转矢量通常称为相量1)。如果在某一给定频率求出两个相量之比，其结果不再是时间的函数，而是一个复数。如果对关注的所有频率构成一系列这样的复数，其结果称为频率响应函数。例如，两个相量为:则式中zB() = A1()/ Az () 8() =1 ()一2() X1 (，t) =A1()W叶1(w) 王2(，t)=A2()e归t+z()H() =王I/X2= B() eiO() .( B.3 ) B()和8()都是频率的函数，频率响应函数H()可以以极坐标形式用幅值
46、和相位表示上面的B()和8()J，或以直角坐标形式表示为实部和虚部分量。H() = R() + jIC) ( B.4 ) 式中:R() = B()cos8()J ( B.5 ) I() = B()sin8()J( B.6 ) 导纳可看作由速度相量与力相量之比给出的频率响应函数。对其他与导纳相似的量也可作类似的解释。1)某些作者定义Aei为相量，这两个定义和在本标准中用的术语相量是一致的，因为本标准只涉及相量的比值。18 GB/T 11349.1-2006/ISO 7626-1: 1986 B.2 随机激振在平稳高斯分布的随机振动中，一个线性双向系统的输入和输出的基本方程是:Gj2() = H(
47、)G22() ( B.7 ) 式中zG12() 系统输入和输出的互谱密度pH() 系统频率响应函数;G22()一一输入的自谱密度。Gj2是频率的复函数，G22是频率的实函数，因此H()是频率的复函数。导纳可看作由速度与激励的互谱密度与激励(输入)的自谱密度之比构成的频率响应函数。在实际应用中只能估算自谱与互谱，因此，用随机激励只能估计导纳，估计误差可以做到小于其他测量误差，因而不一定要限制测量精度。B.3 嗣态激励在瞬态振动下，线性系统的输出和输入关系如下:Xj() = H()X2 () 式中:Xj() 输出Xj(t)的傅里叶变换;X2 ()一一输入X2(t)的傅里叶变换;H()一一系统的频率响应函数。.( B.8 ) 式(B.8)中所有的量都是频率的复函数。H()的逆傅里叶变换就是系统的单位脉冲响应函数以t)，即若输入一单位脉冲，系
