1、中华人民共和国国家标准地面车辆机械振动测量数据的表述方法Mechanical vibrations-Land vehicles一Method for reporting measured data GB/T 13860-92 本标准等效采用国际标准ISO8002-1986(E)机械振动一一陆用车辆测量数据的表述方法儿1 主题内容与适用范围本标准规定了地面车辆机械振动数据的统一表述方法，并描述了与试验条件有关的仪器系统、试验车辆和运行条件的基本内容，还规定了对测试数据进行处理时的参数分析的基本内容。本标准适用于地面车辆和作业机械(及其部件)的结构试验，且适用于测量车辆乘员界面振动的表述过程。本标
2、准适用于测量的原始记录，也适用于估价、汇总、比较或编辑来自原始记录的测量数据的报告或其他出版物。本标准不适用于表述从测量数据中导出的任何形式的系统传递函数或其他动力特性。2 引用标准GB 2298 机械振动、冲击名词术语GB 4970 汽车平顺性随机输入行驶试验方法3 定义本标准采用GB2298中给出的术语和下列定义23. 1 消除趋势项detrending 在时域内消除或减小周期大于记录沃度的频率成分的全部处理过程.3. 2 地面车辆land vehicle 用于运送乘客、货物或设备的自驱动机械，例如小客车、大客车、越野载重汽车或机车车辆等。3. 3 幅值窗magnitude window
3、时间历程的幅值增量范围，用于计算振动数据的概率密度函数(幅值分布)。3.4 作业机械work machine 为改变或传递能量和力来作有用功而设计的自驱动或机动机械.例如=拖拉机、装载机平地机、挖沟机或收割机等。另外，还包括为在工地上运送货物、材料和设备而设计的自驱动机械，例如自卸汽车或叉车等。4 符号与下标4. 1 符号一一加速度，m/s2;B-一滤波器的频带宽度，Hz;国家技术监督局1992-12-10批准422 1993-10-01实施 GB/T 13860-92 E一一重力加速度，m/s2;T一一分析数据的总时间，S; W一一用于汁算概率密度函数的幅值窗宽度，以均方根值的比例来表示。4
4、.2 下标x，y、z用这些小写的下标来表示直线振动的方向。对于车辆一乘员界面的振动要符合GB4970和其他有关标准的规定。对于车辆或车辆部件的振动.ax是指车辆前后方向的振动，可是指车辆左右横向的振动.az是指车辆垂直方向的振动。如需要指出车辆运动的正方向，应与有关的国家标准相符合。4.3 下标rx.ry.r.用这些小写下标表示车辆绕X、Y、Z轴的旋转运动，也就是车辆的侧倾、俯仰和偏摆运动。4.4 用大写字母下标表示测量部位e5 统一的表述方法5. 1 谱数据的表示谱数据的曲线或表格应与表1内容相一致。表1数据类型形式却l度1/3倍频带宽的均方根加倍未加权与频率的关系曲线草辆乘员界面全身手臂与
5、GB4970一致倍频程或1/3倍频带宽的均方根加其速度值(未加权)与频率的关系曲线他加速度功率谱密度与频率的关系曲线双线性轴在，1)如果数据范围太大，使用线性J度不方便时，加速度功率谱密度曲线可用双对数刻度形式画出p对数刻度通常用来表示按各种比例带宽所分析的数据。对于谱数据的曲线或表格，曲线图或表格所给出的信息应包含6.1.6.2.6.3.7.1c.7.1d.7.1e.8.缸.8.份.8.纭，8.2e，8.切.8.3b节中所规定的内容.5. 2 幅值分布数据的表示帽值分布数据应表示为零均值加速度瞬时值的概率密度曲线.加速度以均方根值正则化概率密度应取对数刻度，而标准差应取线性刻度(J!p具有对
6、数纵坐标与线性横坐标的半对数图。横坐标还应有一个以m/s为单位的第二坐标.所分析的数据应画在幅值窗的中部.曲线图上应画上高斯概率密度函数曲线作为参考。注2如果所分析的数据具有O.5或更小标准差的幅值窗宽度.则可以表示为标准高斯概率密度函数。对于较大幅值窗宽度.应计算高斯概率密度值并给出在数据分析中所使用的幅值窗宽度.在某些情况下，数据可以用累积概率分布来代替概率密度.若给出的是罩积概率分布数据，则应是对应零均值的加速度瞬时值并以加速度为均方根值正则化.累积概率分布数据应画在以高斯直线为参考的正态概率纸上。对于帽值分布数据的曲线或表格，在曲线图或表椅上所表示的信息应包含6.1.6.2.6.3.7
7、.4.8.2a.8.2b.8.纭，8.2e，8.缸.8.3b节所给出的内容。5. 3 测量或编辑数据的表述除特别指出的那些条款外，测量或编辑数据的表述应包含第6、7和8章中所规定的内容。这些章节中所用符号应与第4章所规定的一致。注2下列各条规定了至少应表述的最少信息量，但不应认为记录就仅限制在所要求的这些最低限度内。423 GB/T 13860-92 6 测量数据6. 1 应该清楚地说明车辆测量点的部位和传感器灵敏铀的方向，测量点的位置由标准坐标系给出。标准坐标系是指有关国家标准对特定车辆或有关机械所规定的坐标系，或测量点的位置可以由自定的坐标系来确定。6.2 应表述处理数据的加速度均方根值，
8、它由时域计算，并应与谱数据频率范围相同。注:给出由时域求得的居的加速度均方根值的原因在于可与谱数据相互校核，时域内与频域内的总的加速度均方根值要基本相等.如果两者有明显的差别，因l说明在分析中有错误.例如刻度错误，采样窗函数修正系数的错误或处理过程错误.总的加速度均方根值在时域和频域的比较，要求两者均在相同的频率范围内进行计算.因此.时域的值应从去除趋势项后的数据中求得。如果由于测量系统调零的困难而忽略了开始的几个频率成分，则会引起时域与频域之间数值上的差别.这个差别通常很小。因为在OHz附近的值如果大，则应进行消除趋势项。6.3 在数据可能是平稳的前提下，数据的平稳性由标称的最小显著水平(0
9、.01、0.025、0.05)来表述(例如，从样本均值和样本均方值的轮次检验或趋势检验中所计算出的结果)。平稳性检验的样本值观测值).应与每个记录的加速度均方值和谱值所用时间历程数据相同。观测次数以及各组观测的时间间稿应该在一般说明中一起予以表述。注g实际的平稳性数学检验依艘于若干个假设，通常只检验数据是否至少是弱平稳的自对于功率谱密度分析结果的许多实际应用.如果振动过程至少是弱平稳的，则振动可以认为是平稳的.然而，即使数据平稳假设未被否定，也要特别注意说明概率密度函数的极值.对被试物理系统用试验过程中的工作条件的了解通常是数据平稳性检验的实用指南.7 分析参数7.1 对于各种形式的谱分析，应
10、表述下列内容s8. 所采用的分析方法，模拟的或数字的。b. 预处理滤波器，要说明截止频率和斜率(单位dB/octave)，在采用数字分析方法时，则应说明所使用的抗迭混滤波器和消除趋势项滤波器.C. 分辩频率带宽不同于所分析的频率范围).在按比例带宽分析时，说明其比值即可(例如.1/20倍频程.1/3倍频程，中心频率的5%d. 在数据分析和表述时所采用的总的数据持续时间，以s为单位。e. 数据谱估计的统计精度，在取比例带宽分析时，其统计精度应是所表述的最窄带宽(即最低中心频率).应以百分数表示统计精度，以95%的置信度为目标即所说明的统计精度应是正则化标准误差的1.96倍).根据一个样本(测量值
11、偏离正态高斯分布的随机误差来考虑。f 如果使用扫描滤波器分析器，应以Hz/s或octave/min为单位说明扫描速率(分析速率)和总的分析时间(此外加上总的数据持续时间，见7.1d)。g. 为达到表述数据的目的，在分析中采用的任何补充的数据处理和步骤，应使用国家标准GB 2298中的术语进行表述。7.2 对模拟谱分析，除7.1节的规定外，还应包括下列内容:8. 倍频程或1/3倍频程带通滤波器的类别，应符合有关标准的规定.b. 等带宽滤波糠的斜事，单位dB/octave. 7.3 对数字i曹分析，除7.1节规定外，还应包括下列内容z8. 具体使用的方法例如连续数字处理法，快速富里叶变换法，平均滞
12、后相乘法等。注:连续数字处理法，是指用数字带通滤波器作实时分析.平均滞后相乘法系指把时域数据的自相关(自协方差)估计转变成功率谱估计的连续过程.b. 采样频率。424 GB/T 13860-92 C. 分析频率范围(即最低频率到最高频率)。d. 所使用的采样窗函数和它的修正系数。如果分析仪自动地确定谱的比例，使频域与时域具有相同的均方根值或均方加速度值，则应作说明。e. 连续数字处理法所用的数字滤波器的斜率(单位dB/octave)。7.4 如果进行幅值分布分析，应采用与谱数据相同的数据e并指出下列内容za. 采样频率。b. 以均方根值的比例来表示的帽值窗宽度。c 在数据分析和表述时所采用的总
13、的数据持续时间，单位s。d. 数据频带宽，在数据频带宽与谱数据的分析范围不同时，则应说明。8试验条件8. 1 要表述下列与仪器有关的内容:a. 加速度计的各类压电式、压阻式、应变计式等等).制造厂家和型号。b. 加速度计特性与安装方法，包括2加速度计线性响应的幅值范围。加速度计固有频率和使用频率范围。频率范围系指幅值响应在所规定的线性响应的幅值的某一百分数范围内的频段.一加速度计额定电压或电荷灵敏度应分别用mVs/m或pc.s2/m来表示。一一加速度计的安装方法。注2有关8.1b条所给出的特性参数可在制造厂家的仪器说明书中查到.C. 标明传感器、遥测仪、磁带记录仪等的仪器设备框图.要说明是否有
14、一个空白通道被用来检查伪信号，所有仪器的重要性能参数都应予以表述。包括频率响应、动态范围以及每台仪器的精度，或者列出仪器名称、制造厂家以及型号，以供识别。d. 试验的仪器系统的标定方法、标定范围以及系统的增益.标定范围应以加速度瞬时值正的和负的极限值的范围来表述。例如士20m/so系统的增益应表示为V.s/m或mV.s/m。e 记录数据所使用的滤波器的截止频率，该滤波器与分析数据过程中使用的预处理滤波器有区别(见7.lb)。8.2 应表述与地面车辆或作业机械有关的下列内容:a. 有关地面车辆或作业机械汽车、大客车、农用拖拉机等等的一般说明，详细到能与工业用的其他类型的地面车辆或作业机械相区别。
15、所使用的术语应符合有关国家标准的规定。b. 车辆或机械的空载质量和轴距。C. 试验中总装载质量(包含运输车辆的乘员在内)、轮胎气压以及被试车辆或机械的总质量分布。应该用6.1节中规定的坐标系标出重心位置。d. 对于可能影响所测量振动数据的车辆或机械的部件，以及与其他同类车辆或机械的相似部件，在动态影响方面有显著差别的部件应予以描述。这可能包含底盘悬挂，轮胎尺寸与型式，平衡重和配重，以及其他装在车上的重型装置.对于乘员的振动数据，除上述内容外，还可包含座椅悬挂，座垫与靠背的结构，以及乘员所使用的约束系统。e. 如果是表述车辆一乘员界面的测量时，要说明乘员的身高与质量。如果研究对象的方位与该车型标
16、准座椅正常方向不同，则测量对象相对于车辆运动的主要方向应作简要说明。8. 3 应该表述在试验过程中与运行条件有关的下列内容2a 试验场的平面图，标出距离、坡度、所使用的档位和速度(对于作业机械还要包括作业情况)。应标出记录数据时的试验场地的路段。在分析结果的图和表上应包含路段的简要说明。如试验路段仅仅是某个作业机械的实际作业循环的一部分，则在试验路段的分析数据曲线或表格425 GB/T 13860-92 中，应说明以每天8小时为标准的工作日中该谱数据所代表的分钟或小时数，这要考虑到若干年中每天可能重复的情况。b. 应记录道路或路面纵剖面情况。详细地说明路面类型(混凝土路、压实土质路、卵石路或其
17、他轮廓轨迹等)、路面的状况(新公路、保养不好的带车辙的路等等)和道路的照片。对于测量农用拖拉机的道路与田间试验所作的振动测量，应按照有关国家标准规定进行说明。 在测量、分析并表述道路或路面起伏的纵剖面时.如果用谱的形式表示功率谱密度曲线，则应画出相对空间频率的功率谱密度曲线。纵坐标为功率谱密度，其单位为m2/m-1，取对数刻度;横坐标为频率，其单位为mU亦取对数刻度。图中应包含第7章中所指出的类似内容。连z通常期望在试验条件下取得的数据具有统计平稳性(例如地面车辆的试验，系指恒速行驶和具有统计平稳性的道路纵剖面) 4 426 、A1 说明GB/T 13860-92 附录A表述方法示例(参考件)
18、本附录的数据是虚构的。附录仅作为一个示例，以说明本标准所需满足的最低限度要求。A2 试验场地(见8.3a) 试验点路段l 12 2 23 3 34 4 4一1A3 车辆数据车辆(见8.2a) , 空载质量(见8.2b) , 轴距见8.2b)特殊部件(见8.2b) , 轮胎气压(见8.2c) , 质量分布见8.2c)，载荷(见8.2c) , 3 2 界面上的乘员(见8.2e) , 行驶条件(见8.3) , 速度km/h 50 30 40 30 表A1坡度距离% m 。4000 +3 4400 。4000 -3 4400 单位，m4 , i 图A1试验场地汽车-1 450 kg 2400 mm 无
19、176 kPa，全部轮胎路面见8.3b)新混凝土路新混凝土路平整压实的土路和碎石路平整压实的土路和碎石路重心在后桥中心线以前1320mm.以上217mm 驾驶员75kg 不测量界面数据见试验场地平面图和路面纵剖面功率谱密度曲线427 GB/T 13860-92 A4 仪器与数据分析表A2加速度计位置及方向仪器与分析参数A点B)点C点左前轮轴左前轮轴车架右前垂直横向垂直类型(见8.1.) 银河YB-2银河YB-2银河YB-2(应变计式)应变计式应变计式)加速范围(见8.1b)100 m/sz 100 m/sz 100 m/s2 度固有频率见8.1b)950 Hz 950 Hz 950 Hz 计频
20、率范围(5%线性度190 Hz 190 Hz 190 H, 灵敏度见8.1b)10 mV. ./m 10mV.s2/m lOmV.s2/m 安装(见8.1b)螺栓连接螺栓连接螺栓连接加最统标定(见8.1b)速方法2g黯转2g翻转2g翻转度t 量程土50m/s2 士50m/s2 :l: 50 m/s2 记录滤波器(见8.1e)100 Hz 低通100 Hz 低温100 Hz 低通分析(见7.la与7.30.)FFT FFT FFT 预处理滤披器(见7.lb) 24 dB/oct.ve 24 dB/octave 24 dB/octave 32 Hz低通32 Hz 低通32 Hz 低通果样频率(见7
21、.3b)641/. 641/s 64 1/, 分析范围(见7.3c) 。-32Hz 。-32Hz 。-32Hz 果样窗函数(见7.3d)汉宁(Hanning)汉宁(Hanning)汉宁(Hanning)修正果数1. 63 1.63 1. 63 虽同可|遥测接收机|忖通滤波叫|调频磁带机|抗混可副书字化分析仪|图A2428 有一空白通道供检查伪信号用传感器z银河牌，型号R21遥测发射机s黄河牌，型号H88遥测接收机z长江牌，型号270低通滤波器.100Hz.24 d/octave 调频磁带机g长城牌，型号LT4G/T 13860-92 抗混滤波器，32Hz低通.24d/octave 数字化分析仪
22、z神州牌，型号60A6 功率谱密度见5.1) 与车辆有关的数据g汽车，空载质量1450险，输距(见8.2b)2 540 mm.驾驶员质量75kg(见8.2c)左前轮轴上的垂直加速度(见6.1)，au试验路段1,50 km/h.直线段、无坡、新混凝土路面(见8.3a和8.3b)均方根值，5.15m/s.0-32 Hz(见6.2)分辨带宽，B=0.5Hz(见7.1a)分析数据总时间，T=250s(见7.1d)统计精度:土17.5(95%置信度)(见7.1e) 平稳性(见6.3)，均值和均方值的轮次检验每次10s、25个观测值，显著水平0.01A7 幅值分布(见5.3) 429 13860-92 2
23、.2 GB/T 1.2 1.6 1. 2.0 1. 8 O. 0.2 1.0 0.8 0.6 NEK-mg画画，.，幡惊30 拿.Hz 功率谱密度曲线25 20 15 10 图A35 。430 GB/T 13860 92 1 .0 0.1 O O H甸回霄国 0.001 幢幢m/s.川- 3 -2 -1 0 1 2 3 你噩噩图A4零均值概率密度曲线(正则化的均方根值与车辆有关的数据z汽车，空载质量1450峙，轴距见8.2b)2 540 mm，驾驶员质量75kg(见8.2c)左前轮轴上的垂直加速度(见6.1):au试验路段1: 50 km/h，直线段、无坡度、新混凝土路面见8.3a和8.3b)
24、均方根值:5.15 m/s ,0-32 Hz(见6.2)采样频率:641/s(见7.48)幅值窗:W=0.25X均方根值见7.4b)分析数据总时间:T=250s(见7.1d)平稳性(见6.3):均值和均方值的轮次检验每次10s、25个观测值，显著水平0.01A8 道路纵剖面功率谱形式(见8.3c)试验路段1:直线段、无坡、新混凝土路面(见8.3b)分辨带宽:B=O.lm 1 431 13860-92 GB/T 分析长度，L=2000 m 统计精度2士13.9(95%置信度)平稳J性z均值和均方值的轮次检验每次80m .25个观测值，显著水平0.01010-1 10- 回=HS国画圈且但町1O-r 10-1 0 空间.1m l 功率谱密度曲线o. 图A5附加说明s本标准由全国机械振动与冲击化技术委员会提出并归口.本标准由长春汽车研究所和铁道部标准计量研究所负责起草.本标准主要起草人黄敦朴、吕景华、徐京华.432
