1、 G L 2 f .- .- O a C .- - t m i 2 2 a C i 6, .- z C u m o m -0 O I E 8 Ei .- E c 0 . C .- si t ; n a 3 P o 4 Klassierverfa hren fr das Erfassen regelloser Schwingungen DIN1 DIN 45bb7 b9 2794442 0074259 767 DK 519.25 : 534.6.08 tUT3LH t NOKM tN Oktober 1969 DIN - 45 667 Classification methods for eva
2、luation of random vibrations Auer den nach einer festen Regel ablaufenden - determinierten - Schwingungen kommen in der Technik hufig auch Schwingungen vor, die regellos verlaufen. Zum Erfassen solcher Vorgnge bedient man sich blicheweise sta- tistischer Methoden. Gegenstand dieser Norm sind Verfahr
3、en zum Klassieren kennzeichnender GrOen regelloser Schwingungen. Die spektrale Dichte der Schwingung kommt im Klassierergebnis nicht zum Ausdrud. Die zu klassierende Schwingung kann auch eine umgewandelte GrBe sein, z.B. ein Schallpegel. 1. Zweck Zweck dieser Norm ist es, fr die gebruchlichsten Klas
4、- sierverfahren Festlegungen zu treffen, so da3 sie einheit- lich benannt und in vergleichbarer Weise angewandt werden knnen. Die Grundlagen fr die Auswertungsmglichkeiten der nach der vorliegenden Norm gewonnenen Ergebnisse sind in DIN 55302 Blatt 1 und Blatt 2, Statistische Aus- wertungsverfahren,
5、 zusammengestellt. 2. Klassen 2.1. Klasseneinteilung Beim Klassieren werden der Schwingung nach einer be- stimmten, fr das jeweilige Verfahren charakteristischen Regel Kennwerte entnommen und in einer ihrem Wert entsprechenden Klasse registriert (gezhlt). Der vorkom- mende Wertebereich der Schwingun
6、g wird in eine ausreichende Anzahl von vorzugsweise gleichbreiten Klassen eingeteilt (nach DIN 55302 Blatt 1 mindestens 10). Die Klassen knnen, von einer Bezugslinie (Nullinie) ausgehend, in positive und negative Klassen eingeteilt werden. Sie knnen aber auch, ohne Bercksichtigung der Nullinie, in e
7、iner Richtung numeriert werden. Am oberen und am unteren Ende des Wertebereiches kn- nen offene Randklassen angeordnet werden. Anmerkung: Wenn die Breite der einzelnen Klassen verstellt werden kann, so mu do er kann so grot3 sein, da6 in Grenzfall fr alle Klassen die Hysteresegrenze mit dem Be- zugs
8、niveau (t. B. der Nullinie) zusammenfllt. Wird nur ein fester Hysteresebereidr vorgesehen, so sollte seine Breite mindestens 10 OIo der Klassenbreite betragen. Bild 8 Zhlung Wirkung der Hysterese, dargestellt am Klassen- durchgangsverfa hren A) ohne Hysterese: Zhlung jedes von der Null- linie wegger
9、ichteten Klassendurchganges, B) mit Hysterese (schraffierter Bereich): Eine Zh- lung an der Klassengrenze ist erst mglich, nachdem der Hysteresebereich zuvor unter- schritten war. Fortsetzung Seite 2 bis 4 FachnormenausschuB Akustik und Schwingungstechnik im Deutschen Normenausschul) (DNA) Ileinverk
10、ouf der Normbltter durdi buth-Vertrieb GmbH, Berlin 3 und Kln DIN 45 667 Okt. 7969 Preisgr. 4 01.87 Verir.-Nr. OOM DIN1 DIN 45667 69 m 2774442 0074260 489 m Seite 2 DIN 45 667 3. Zhlung, Besetzung, Hufigkeit Die auf die einzelnen Klassen entfallenden Werte knnen von Hand oder mit einem selbstttigen
11、Gert gezhlt wer- den. Dabei knnen entweder die Klassenbesetzung oder die Summenbesetzung bestimmt werden. Die Klassenbeset- zung gibt an, wie viele Mewerte in den Grenzen der be- treffenden Klasse auftreten, die Summenbesetzung gibt an, wie viele der Mewerte kleiner oder gleich der oberen Grenze #de
12、r betrachteten Klasse sind. Wird die Klassen- oder Summenbesetzung auf die Gesamtzahl der MeBwerte be- zogen, erhlt man die Klassen- oder Summenhufigkeit. Klassen- und Summenhufigkeit geben somit an, welcher Anteil aller MeBwerte in den Grenzen der jeweiligen Klasse liegt und welcher Anteil aller Me
13、werte kleiner oder gleich der oberen Grenze der betrachteten Klasse ist. Die Hufig- keit (auch relative Besetzungszahl genannt) wird vielfach in Prozenten ausgedrckt. A n m e r k u n g : Obwohl beide Hufigkeiten gleichwertig sind, ist es fiir die Auswertung oft eine Erleichterung, zwi- schen beiden
14、Zhlverfahren auswhlen zu knnen. Bei Ge- rten sollten beide Zhlverfahren mglich sein. Es ist anzu- streben, da zustzlich auch die Anzahl der Durchgnge durch die Bezugslinie ermittelt werden kann. In einigen Fllen wird die Anordnung besonderer Zhlwerke fiir Nulldurchgnge zwedrmig sein. 4. Klassierverf
15、ahren Zur Kennzeichnung schwankender Vorgnge knnen ie nach der Fragestellung verschiedenartige Merkmale zweckmBig sein. Im folgenden sind gebruchliche Merkmale und Ver- fahren zu ihrer Ermittlung zusammengestellt. 4.1. Stichprobenverfahren In vorgegebenen Abstnden wird der Momentanwert der schwingen
16、den GrBe festgestellt und klassenweise gezhlt. Es kann in gleichmbigen Zeitabstnden oder auch in zwi- schen bestimmten Grenzen regellos schwankenden Zeit- abstnden abgefragt werden. letzteres kann zweckmig sein, um den strenden EinfluB von Periodizitten auszu- schalten, doch wird im allgemeinen eine
17、 gleichmige Ab- fragefolge empfohlen (siehe Bild 2). 10 9 8 Q7 2 vi k2; 4 3 2 1 Zeit - Bild 2. Grundstzliche Darstellung des Stichprobenverfah- rens; T Dauer der Probenentnahme, T Stichproben- abstand A n m e r k u n g : Bei selbstttigen Klassiergerten wird viel- fach fr die Dauer der Stichprobenent
18、nahme ein elektroni- sches Tor gefnet. Whrend der Offnungszeit kann die regel- lose Schwingung ihren Augenblickswert ndern. Das Zhl- ergebnis hngt damit von der Dauer z der Stirhprobenent- nahme ab. Deshalb sollte z mglichst klein sein. Die Praxis hat gezeigt, do fiir r 2 1150 des kleinsten Stichpro
19、ben- abstandes T noch liinreichend genaue Aussagen erhalten wer- den. Der Stidiprobenabstand T ist hinreichend klein, wenn sich mit kleiner werdendem Stichprobenabstand die relative Verteilzrng der Zhlergebnisse nicht mehr ndert. Bei einer Abwandlung des Stichprobenverfahrens wird die Dauer z der St
20、ichprobenentnahme gleich dem konstanten Stichprobenabstand T gemacht /Bild 3), und der Hchstwert des Schwingungsvorganges innerhalb des Zeitabschnittes T (Taktdauer) gezhlt. Diese Abwandlung des Stichprobenver- fahrens wird als Ma xi m a 1 w e I t - Spei c h e ive r f a h - r e n bezeichnet. 11 10 9
21、 8 a7 $6 4 3 2 1 25 Zeil -F Bild 3. Grundstzliche Darstellung des als Maximalwert- Speicherverfahren bezeichneten abgewandelten Stich probenverfahrens 4.2. Verweildauerverfahren Es wird die Summe der Zeiten ti, die die Schwingung in- nerhalb der Grenzen der einzelnen Klasse verbringt, fr jede Klasse
22、 getrennt ermittelt. Das Verweildauerverfahren kann auch als Stichprobenverfahren mit sehr kurzer Ab- fragefolge angesehen werden. (Bild 4) I I Zeit - Bild 4. Grundstzliche Darstellung des Verweildauerver- fahrens. Angedeutet ist die Zusammensetzung des Klassierergebnisses in der Klasse 7 (gleich zt
23、i). 4.3. Spitzenwertverfahren 4.3.1. Spitzenwertverfahren I Es werden nur die dem Betrage nach grbten Spitzen (Amplituden) zwischen zwei Durchgngen durch die Be- zugslinie erfat und in der entsprechenden Klasse regi- striert. In dem in Bild5 dargestellten Beispiel werden also die Spitzen 3, 7, 11 al
24、s positive Werte und die Spitzen 6, 8, 12 als negative Werte klassiert. Eine Hysterese zur Ausschaltung kleinerer Schwankungen um die Nullinie kann vorgesehen sein. 4.3.2. Spitzenwertverfahren II (Peak counting) Es werden im Bereich oberhalb der Bezugslinie alle Maxima und im Bereich unterhalb der B
25、ezugslinie alle Minima er- fot. In dem Beispiel in Bild5 sind also die Spitzen 1, 3, 5, 7, 11 in den entsprechenden positiven Klassen und die Spitzen 6, 8, 10, 12 in den jeweiligen negativen Klassen (Zero-crossing peak counting) DIN1 DIN 45667 69 2794442 0074261 315 W 5 4 3 02 :1 52 -1 -2 -3 -4 -5 Z
26、eit - Bild 5. Grundstzliche Darstellung der Spitzenwertverfahren zu zhlen. Die Anordnung einer Hysterese ist zweckmig. Das Klassierergebnis ist abhngig von der Lage der Be- zugslinie und der Hysteresebreite. 4.3.3. Spitzenwertverfahren III Es werden alle Maxima und alle Minima unabhngig von- einande
27、r klassiert. Als Ergebnis erhlt man demnach zwei Verteilungen. In Bild 5 wrden die Spitzen 1, 3, 5, 7, 9, 11 zu der Verteilung der Maxima, die Spitzen 2, 4, 6, 8, 10, 12 zur Verteilung der Minima gehren. Eine Hysterese kann vorgesehen sein. Das Klassierergebnis ist unabhn- gig von der Lage der Bezug
28、slinie, aber abhngig von der Hysteresebreite. 4.4. Klassendurchgangsverfahren (Level crossing counting) Beim Oberschreiten ieweils einer Schwelle (Klassengrenze) wird eine Zhlung ausgelst. In den positiven Klassen werden alle von der Bezugslinie weg ins Positive gerich- teten Klassendurchgnge gezhlt
29、, in den negativen Klassen alle von der Bezugslinie weg ins Negative gerichteten Klassendurchgnge. Die Durchgnge durch die Bezugslinie sollen in der ersten positiven Klasse gezhlt werden (siehe Bild 6). 5, 1 4 a3 e2 $0 : -1 b -2 -4 -5 ru $1 * -3 Zeit - Bild 6. Grundstzliche Darstellung des Klassendu
30、rchgangs- verfa hrens 4.5. Spannenverfahren (Range counting) Als Spannen werden die Differenzen zwischen zwei be- nachbarten Extremwerten der Schwingung bezeichnet. Die Spannen zwischen einem Minimum (Talwert) und dem nachfolgenden Maximum (Gipfelwert) werden positiv (SI, S3, S5, . . . in Bild 7), d
31、iejenigen zwischen einem Gipfel und dem nachfolgenden Talwert negativ gezhlt (Sz, S4, sfj, . . .). Eine Hysterese, die es ermglicht, kleine Schwan- kungen auszuklammern, kann vorgesehen sein. Die Hyste- rese verringert die Anzahl der Spannen und vergrfiert ihre Betrge. Deshalb sollten nur kleine Spa
32、nnen durch Hysterese unterdrckt werden. DIN 45 667 Seite 3 1, Zeit -f Bild 7. Grundstzliche Darstellung des Spannenverfahrens A n m e r k u n g : Be einer Abwandlung des Spannenverfah- rens werden neben den Spannen no& deren individuelle Mittelwerte (MI, M, M,. . . . in Bild 8) klassiert, Dieses Ver
33、- fahren kann als Span ne n - M i t t el w e r t - Verfahren (Range-mean counting) bezeichnet werden. -, , I Zeit - Bild 8. Grundstzliche Darstellung des Spannen-Mittel- wert-Verfahrens 4.6. Spannenpaarverfahren (Range-pair counting) Es werden von Talwerten aufwrts positive Spannen und von Gipfelwer
34、ten abwrts negative Spannen erfat. Eine Zhlung wird aber erst dann vorgenommen, wenn zu einer positiven Spanne eine gleich groe negative Spanne (+ Si und - Si, + Sz und - Sz . . . in Bild 9), also ein Spannenpaar, aufgetreten ist. Eine kleinere Spanne kann mehrmals gezhlt werden, bevor die Zhlung ei
35、ner gr- fieren Spanne ausgelst wird. An der Stelle A wird S1 zum zweitenmal gezhlt, obwohl die Zhlungen von S4, S5 usw. noch offen sind. 0 Zhlung vorbereitet Zhlung gettgl Zeit -c Bild 9. Grundstzliche Darstellung des Spannenpaarver- fahrens DIN1 DIN 45bb7 b9 m 2794442 00742b2 251 m Seite 4 DIN 45 6
36、67 5. Angabe der Klassierergebnisse 6. Angaben in Typenblttern Damit Klassierergebnisse, die an verschiedenen Stellen ge- wonnen worden sind, miteinander verglichen werden kn- nen, ist es notwendig, die angewandte Klassiertechnik zu beschreiben. Hierzu gehren: selbstttig arbeitender Klassiergerte Di
37、e Typenbltter solcher Gerte sollen folgende Angaben enthalten: a) das Klassierverfahren, a) die Benennung des Klassierverfahrens nach dieser Norm. Auf Abweichungen ist besonders hinzuweisen. b) die Beobachtungdauer, das Bezugsniveau, die Klas- senbreite und andere das Ergebnis beeinflussende Da- ten
38、, falls selbstttig ausgewertet wird, nhere Angaben zu Art und Typ des verwendeten Klassiergertes. Hierzu sind im allgemeinen folgende Angaben erforderlich: c) die Werte, auf die die Klassengrenzen und ggf. die Hysteresegrenzen eingestellt waren, d) die Unsicherheit der Klassengrenzen und der Hystere
39、se- grenzen, z. B. bedingt durch die Breite des Auslse- bereiches, e) die maximale Zhlfolge des Gertes, i) die zulssige Steilheit des Signalanstiegs, g) bei Stichprobenverfahren der verwendete Stichproben- abstand T und die Dauer r der Probenentnahme, b) die Anzahl der Klassen, c) das verwendete Zhl
40、verfahren (Summenhufigkeit oder d) die Kapazitt der Zhler fr die einzelnen Klassen, e) die Eingangsimpedanz des Gertes, f) die Eingangsspannung, bei der die u3erste Klassen- grenze erreicht wird, sowie die Eingangsspannung, die ohne Beschdigung des Gertes zulssig ist, g) den Bereich, in dem die einz
41、elnen Klassengrenzen und ggf. auch die Hysteresegrenzen eingestellt werden knnen, h) die Stabilitt der Klassengrenzen und ggf. auch der Hysteresegrenzen, besonders in Abhngigkeit von Tem- peratur und Zeit, i) die hchste Frequenz der Schwingung, die das Gert noch einwa ndf rei verarbeiten kann, k) di
42、e zulssige Steilheit des Signalanstiegs, I) bei Stichprobenverfahren der Einstellbereich der Stich- probenabstnde T der Probenfolgen und der Dauer z der Probenentnahme, Klassenhufigkeit), h) bei Vemeildauerverfahren die Zeiteinheit, in der die m) bei Vemeildauerverfahren die Zeiteinheit, in der die Verweildauer ermittelt wurde. Verweildauer ermittelt wird.
