GB/T5170.13-2018
环境试验设备检验方法第13部分：振动(正弦)试验用机械式振动系统
Inspectionmethodsforenvironmentaltestingequipments—Part13:Mechanicalvibratingtypesystemforvibration(sinusoidal)test
- 中国标准分类号（CCS）K04
- 国际标准分类号（ICS）19.040
- 实施日期2019-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数15页
- 文件大小1.04M
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环境试验设备检验方法第13部分：振动(正弦)试验用机械式振动系统
国家标准 GB/T5170.13一2018 代替GB/T5170.132005 环境试验设备检验方法 13部分:振动正弦)试验用机械式 第 振动系统 Inspeetionmethodsforenvironmentaltestingequipments Part13;Mechaniealvibratingtypesystemforvibrationsinusoidaltest 2018-12-28发布 2019-07-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/T5170.13一2018 次 目 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 特性要求 4 测量仪器 测量不确定度 检验条件 8 -般规定 检验方法 10检验结果 1 检验周期 附录A(资料性附录)检验中测量不确定度的描述
GB;/T5170.13一2018 前 言 GB/T5170包含以下部分 GB/T5170.1一2016电工电子产品环境试验设备检验方法第1部分;总则; GB/T5170.2-一2017环境试验设备检验方法第2部分温度试验设备; 电工电子产品环境试验设备检验方达第万部分湿热试验设备 GB/T5170.52016 GB/T5170.8一2017环境试验设备检验方法第8部分盐雾试验设备 GB/T510.9-一2017环境试验设备检验方法第9部分;太阳辐射试验设备 GB/T5170.10一2017环境试验设备检验方法第10部分;高低温低气压试验设备; GB/T5170.11一2017环境试验设备检验方法第1部分腐蚀气体试验设备; GB/T5170.l3一2018环境试验设备检验方法第13部分;振动(正弦)试验用机械式振动 系统; GB/T5170.14一2009环境试验设备基本参数检验方法振动正弦)试验用电动振动台 GB/T5170,l5一3018环顷试验设备检验方法第15部分;振动(正弦)试验用液压式振动 系统; GB/T5170.16一2018环境试验设备检验方法第16部分;稳态加速度试验用离心机 GB/T5170.17一2005电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法低温/低气压/湿热 综合顺序试验设备; GB/T5170.18一2005电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法温度/湿度组合循环 试验设备; GB/T5170.19一2018环境试验设备检验方法第19部分:温度、振动正弦)综合试验 设备; GB/T5170.20一2005电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法水试验设备; GB/T5170.21一2008电工电子产品环境试验设备基本参数检验方法振动(随机)试验用 液压振动台
本部分为GB/T5170的第13部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
本部分代替GB/T5170.132005《电工电子产品环境试验设备基本参数检验方法振动(正弦)试 验用机械振动台》,与GB/T5170.13一2005相比,主要技术变化如下 -为了便于使用,重复列出了GB/T5170.1中的某些术语和定义(见3.33.4、3.7) -删除了原第4章“检定项目”,改为“特性要求”(见第4章); 将GB/T2423.10“试验设备”未规定相关要求的检验项目从本部分调整出,并相应地删除相关 测量仪器的要求; -增加了“测量不确定度”一章(见第6章); 为了便于使用,列出了具体检验时的环境条件(见7.1); 删除了“一般规定”中“多轴向振动台”“频率点选取”“振幅选取”“加速度和位移的转换公式”的 相关规定; -变更了“横向振动比”的计算公式(见9,4,2005年版8.5); 一根据GB/T5170.1的要求,列出了“检验报告应至少包括以下信息”(见第10章) 删除了原附录A、附录B
GB/T5170.13一2018 -增加了附录A“检验中测量不确定度的描述” 本部分由全国电工电子产品环境条件与环境试验标准化技术委员会(SAC/TC8)提出并归口
本部分起草单位:工业和信息化部电子第五研究所、广州赛宝计量检测中心服务有限公司、佛山赛 宝信息产业技术研究院有限公司、西安光麟科技有限公司
本部分主要起草人:郑术力、张毅、阐飞、沈晓媛,徐俊、范程钢、刘国栋
本部分所代替标准的历次版本发布情况为: GB/T5170.131985、GB/T5170.132005
GB;/T5170.13一2018 环境试验设备检验方法 第13部分:振动正弦)试验用机械式 振动系统 范围 GB/T5170的本部分规定了振动(正弦)试验用机械式振动系统(以下简称振动系统)的特性要求、 测量仪器、测量不确定度、检验负载、检验条件、检验方法、检验结果、检验周期等内容
本部分适用于GB/T2423.10振动试验用振动系统的检验
本部分也适用于类似试验设备的检验 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
GB/T5170.1一2016电工电子产品环境试验设备检验方法第1部分;总则 JJF1059.1一2012测量不确定度评定与表示 术语和定义 GB/T5170.1一2016界定的以及下列术语和定义适用于本文件
为了便于使用.以下重复列出了 GB/T5170.1一2016中的某些术语和定义
3.1 indicationerror 频率指示误差 fregqueney 振动发生器系统的频率指示值与真值之差
3.2 扫描sweep [振动发生器系统]某一自变量(通常为频率)连续地通过某一区间的过程 3.3 扫描速率sweeprate 自变量通常为频率)的变化率
[GB/T5170.12016,定义3.3.7刀 3.4 线性扫描速率linearsweeprate 扫描时自变量通常为频率)的变化率为常数的扫描速率,d//d=常数
注:其中为频率,/为时间， [GB/T5170.1一2016,定义3.3.8] 3.5 对数(频率)扫描速率logarithmiefrequeneysweeprate 每单位频率的变化率为常数的扫描速率,(df/f)/d=常数
GB/T5170.13一2018 3.6 扫描速率误差sweeprateeror 扫描速率的标称值与真值之差，一般采用相对误差的形式表示
对数扫描时,扫描速率误差按 式(1计算
lg(f/f/Ig2 R sR ×100 R
式中 -扫描迷率误差,% 8R 规定的扫频速率,单位为倍频程每分(G R oct/min 实测扫频时间,单位为分(min); 振动试验系统工作频率下限值,单位为赫兹(Hz); f f 振动试验系统工作频率上限值,单位为赫兹(Hz) 注;改写GB/T5170.1一2016,定义3.3.15
3.7 振幅amplitude 正弦振动的最大值
[GB/T5170.12016,定义3.3.10] 3.8 振幅指示误差amplitudeindicationerror 振幅示值与真值之差
注;改写GB/T5170.1一2016,定义3.3.11
3.9 扫描幅度偏差sweepamplitudedeviatiom sweepfrequeneydeyiationm 扫频定振偏差 振动发生系统扫描时,扫频幅值的波动度量
对数扫描时,扫描幅度偏差按式(2)计算
me a=2Ml ao anm dm=20lg“ a
式中: 扫描过程中加速度(或位移)幅值的最大值,单位为米每二次方秒或毫米[m/s(或mm)] anm -扫描过程中加速度(或位移)幅值的最小值,单位为米每二次方秒或毫米[m/s(或mm)] amin 加速度(或位移)幅值的设定值,单位为米每二次方秒或毫米[m/s'(或mm] a o 扫描幅度偏差的正波动值,单位为分贝dB) 扫描幅度偏差的负波动值,单位为分贝(dB)
mia 注:改写GB/T5170.l一2016,定义3.3.15
3.10 失真度distortion 波形中不希望有的变化
失真度一般用谐波失真度来定量表示,见式(3)
Va十a干a千a干 ×100 3 dl= a
GB/T5170.13一2018 式中: 谐波失真度,% 给定正弦振动信号基波幅值 1 为基波的二次谐波幅值; a a 为基波的三次谐波幅值; 为基波的四次谐波幅值; aa 为基波的五次谐波幅值
5 注:改写GB/T5170.l一2016,定义3.3.19
3.11 台面振动幅值均匀度amplitudeuniformtyftoribhratotae 振动系统台面任意一点振动幅值加速度、速度或位移)和参考点振动幅值(加速度、速度或位移)相 对偏差的最大绝对值
3.12 横向运动比 tranSversem0tionrati0 横向振动比transversevibrationratio 振动台或冲击台沿垂直于工作轴方向运动的加速度(速度、位移)与工作轴方向的加速度的最大 比值
注;改写GB/T5170.12016,定义3.3.21
3.13 信号容差signaltolerance 振动系统实际运动和基本运动的差异程度
见式(4)
NF ST -1)×100 R 式中: ST 信号容差,%; NF 未经滤波的信号r.m.s.值 经滤波的信号r.m.s,值
特性要求 4.1基本运动 基本运动应为时间的正弦函数,振动系统台面的各点应基本上同相位并沿平行直线运动,并符合 4.2和4.3限定的要求
4.2横向运动 振动系统横向振动比应不大于50%
横向运动的测量仅需在规定的频率范围内进行
在特殊情 况下,倒如对小样品振动试验,有关规范可以规定允许横向运动的振幅不大于25%
在某些情况下,对 于大尺寸大质量的样品振动试验或在某些频率上要达到上面的要求是困难的,则应给出横向运动比的 实测值
4.3失真度 振动系统的加速度波形失真度不超过25%
GB/T5170.13一2018 4.4振幅容差 振动系统在所要求轴线上的基本运动幅值与标称值的偏差应在下列容差范围内: 位移幅值示值误差和定振偏差: a 振动系统的位移幅值示值误差应不超过士15%,扫描幅度偏差不超过士1.5dB
D)振动系统台面位移幅值均匀度: 振动系统工作时,振动试验系统台面位移幅值均匀度应不大于25%
在额定的频率范围内,允许 有1个~2个均匀度较大的频带,在该频带内最大位移幅值均匀度不大于50%,频带宽度不超过最大均 匀度对应频率的士10%
4.5频率容差 振动系统在规定的频率范围内,其频率容差符合表1的规定
表1频率容差 频率范围 5Hz<<50Hn f>50Hz" 频率示值最大允许误差 士1Hz 士2% 频率稳定度 士1Hz 土2% 4.6扫频速率误差 振动系统在规定的频率范围内作扫频振动,扫频方式为对数形式,扫频速率为1oct/nmin,扫频速率 误差应不超过士1%
测量仪器 5 5.1振动幅值测量仪器 采用由加速度计(包括三向加速度计)或位移计,带积分和滤波网络的放大器,显示器或动态信号分 析仪组成的振动幅值测量系统,振动幅值测量系统的扩展不确定度;加速度优干3%(6=2)位移优于 5%k=2 5.2频率测量仪器 采用由加速度计(包括三向加速度计),带积分和滤波网络的放大器,频率计或动态信号分析仪组成 的振动频率测量系统,频率测量系统扩展不确定度应优于0.5%k=2)
5.3失真度测量仪器 采用由加速度计,带积分和滤波网络的放大器,失真度仪或动态信号分析仪组成的失真度测量系 统,失真度测量系统扩展不确定度应优于10%(k=2)
测量不确定度 按照JF1059.1一2012测量不确定度评定与表示,测量不确定度应使用扩展不确定度U来表达
本部分的使用者参考附录A所作的不确定度估计来证实其不确定度水平(见第5章)
GB/T5170.13一2018 检验条件 7.1环境条件 按以下环境条件进行检验 a 环境温度为1535,相对湿度不大于80%; b电源电压的变化应在额定电压的士10%范围内; c 振动系统应保持清洁,周围无腐蚀性气体、液体; d 振动系统在检验时的其他条件应符合GB/T5170.1一2016中第4章的规定
7.2外观和安全条件 振动系统的外观和安全条件应符合GB/T5170.1一2016中第8章的规定
般规定 8.1检验用负载 检验用负载应由金属材料制成外形对称的刚性体,其质量、质心高及安装偏心距应符合有关规定
负载与振动系统面连接表面的平面度应优于0.1mm,表面粗糙度Ra优于5.0m
负载与台面刚性连 接,固定点均匀分布且不少于4个
8.2加速度计的安装 加速度计应刚性地固定在台面中心及离台面中心最远的4个安装点上
检验方法 9 9.1外观和工作环境条件的检查 对振动系统的工作环境条件和外观进行检查,检查结果应符合第7章的各项规定
g.2安装负载 根据检验要求选择空载或安装检验用负载
检验用负载应满足第8章的要求
9.3安装传感器 振动系统按规定准备完毕,按第8章的要求,在振动系统台面或负载上安装加速度计,并连接好测 量系统
9.4横向振动比 振动系统空载或满载
位移计(或加速度计,含适调放大器)连接多通道动态信号分析仪
如果采 用加迷度计,需进行二次积分
在振动系统规定的工作频率范围内,均匀选取6个频率值(包括上、下限 频值),在所选频率下以振动试验系统主振方向所允许最大振动幅值的50%进行振动,从动态信号分 析仪上同时测量三个方向的位移时域信号,按式(5)计算出横向振动比T
其结果应符合4.2的规定
/a(千a X100=mmax 100 =maX C
GB/T5170.13一2018 式中 振动试验系统台面位移幅值横向振动比,%; -时刻垂直于主振方向平面内的横向位移,单位为毫米(mm); ar(t ,t、a.(t -时刻垂直于主振方向平面内两个正交的横向位移,单位为毫米(n mm; a， 主振方向的位移幅值,单位为毫米(mm). g.5加速度波形失真度 振动系统空载或淌载
在振动试验系统的工作频率范围内,均匀选取不少于6个赖率值(包括上 限,下限频率值),在所选频率下最大振动幅值50%的大小振动
动态信号分析仪采用平顶窗函数,测 量其基波和至少5次谐波
按式(3)计算谐波失真度
其结果应符合4.3的规定
g.6台面位移幅值均匀度 振动系统空载或满载
在振动系统工作频率范围内,至少均匀选取6个频率值(包括上、下限频率 值)及相应频率下最大振动幅值的50%进行测量,在同次测量中,采用动态信号分析仪测得各个位置的 振动位移幅值,并按式(6)计算出台面幅值均匀度N,其结果应符合4.4b)的规定
4Am N三
×100 6 式中 振动试验系统台面位移幅值均匀度,%; 同次测量中,各点与中心点位移幅值的最大偏差,单位为毫米(mm); Am 同次测量中,中心点的位移幅值,单位为毫米(m m
位移幅值示值误差 振动系统空载,在频率范围的下限值上或振动系统的最大位移幅值与最大加速度幅值的交越点上， 在最大位移幅值范围内均匀选取5个位移幅值进行测量,记录振动系统位移示值及动态信号分析仪位 移示值
位移幅值示值误差按式(7)计算,其结果应符合4.4a)的规定
一A， ×100 式中 位移幅值示值误差,%; 振动系统的位移示值,单位为毫米(mm): A 分析仪的位移示值,单位为毫米(mm). 9.8扫描速率误差和扫描幅度偏差 振动系统空载或满载,在额定频率范围内,以1oct/min的速率自动扫频,位移幅值为频率上限值 上的最大加速度值对应的位移幅值
用动态信号分析仪记录其扫频曲线,幅值采用对数坐标,单位为分 贝(dB)
按式(1)计算扫频速率误差,其结果应符合4.6的规定
按式(2)计算扫描幅度偏差,其结果应 符合4.4a)的规定
9.9频率指示误差 在振动系统额定频率范围内.均匀选取6个以上频率点进行测量,记录振动系统频率示值和动态信 号分析仪频率示值并计算其误差,测量结果应符合4.5的规定
GB/T5170.13一2018 g.10频率稳定度 振动系统满载,在振动系统最大位移幅值与最大加速度幅值的交越频率或振动系统上限频率上以 最大加速度幅值对应的位移幅值作连续定频振动,每隔10min记录一次分析仪的频率示值,试验时间 h,频率稳定度F
按式(8)计算,测量结果应符合4.5的规定
e F
=二 ×100或fm 式中: -频率稳定度,%或Hz F -给定的试验频率示值,单位为赫兹(Hz); fo 公/m" 各次测量中,分析仪频率示值相对于给定频率值的最大偏差,单位为赫兹(Hz)
0检验结果 检验结果应在检验报告中反映,检验报告应至少包括以下信息 标题“检验报告”; b 实验室名称和地址; 进行检验的地点(如果与实验室的地址不同); d 证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识; 客户的名称和地址; 被检对象的描述和明确标识 进行检验的日期,如果与检验结果的有效性和应用有关时,应说明被检对象的接收日期 g h 检验所依据的标准的标识,包括名称及标准编号 本次检验所用测量标准的溯源性及有效性说明 j 检验环境的描述; 对标准偏离的说明; k 检验不确定度说明; 检验人员、核验人员的签名,签发人员的签名、职务或等效标识 m 明确的结论; n 检验单位公章; o 检验结果仅对被检对象有效的声明 p 未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明
g 检验周期 1 正常使用的设备,每一年至少进行一次检验
对设备的重要部位(指对试验条件的变化有直接影响 的部位)维修或更换后,应立即进行检验
设备在安装调试之后或启封重新使用之前均应进行检验
GB/T5170.13一2018 附 录 A 资料性附录) 检验中测量不确定度的描述 测量扩展不确定度(U)的计算 A.1 A.1.1目的 根据国际度量衡委员会(CIPM)推荐的方法--GUM,应该用扩展不确定度U来表述检验中的测 量不确定度
给出U的目的是提供y-U到y十U的一个区间,在这个区间里期望Y值能具有高的概 率
为确信估计y-U
GB/T5170.13一2018 输人量X，的估计值,又称第i个输人量的估计值; " -被测量Y与有关的输人量X，的丽数对于工，的偏导数,称灵敏系数; 输人量r，的标准不确定度 u(.r, 输人量r，与r，的相关系数,r(r,ru(.ru(r)=u(r,r); r(.r;,r 输人量
，与，的协方差
(.工，.工， 当各输人量间均不相关时,相关系数为零
被测量的估计值y的合成标准不确定度u.y)按 式(A.6计算: (o- u'.r,) A.6 当简单直接测量;,谢量模型为y-工时,应该分析和评定测量时导致测量不确定度的各分量,若相 互间不相关,则按式(A.7)计算; (A.7 u.y) A.1.5扩展不确定度 扩展不确定度U由合成标准不确定度u
乘包含因子人得到,按式(A.8)计算: U =ku (A.8 在通常的测量中，一般取人=2
当取其他值时,应说明其来源
当给出扩展不确定度U时，一般应 注明所取的友值
若未注明大值,则指=2
当》和4.()所表征的慨率分布近似为正态分布时,且u.(y)的有效自由度较大情况下,若人=2. 则由U=2u
所确定的区间具有的包含概率约为95%
若k=3,则由U=3u
所确定的区间具有的包 含概率约为99%
A.1.6报告结果 完整的测量结果应报告被测量的估计值及其测量不确定度以及有关的信息
报告应尽可能详细 以便使用者可以正确地利用测量结果
A.2整个频率和位移范围内的位移测量扩展不确定度 对于某一个频率、位移和信号适调放大器增益设置,可用式(A.9)计算位移测量的相对扩展不确定 度U: A.9 U=ku.a(D 式中 包含因子 -加速度相对合成标准不确定度
ue.D) 式(A.9)中u
(D)可由式(A.10)计算可得 区豆a)本习 ,D= 一r(r;,,)u(r)u(工 ? 4e,el 1 一r(r,,r))u(.r,)u(r, c科心 ， (A.10 10
GB;/T5170.13一2018 式中: 被测量位移; 输人量X，的估计值; r f(.r 估计位移 ,r?,,rN " 被测量Y与有关的输人量X，的函数对于r，的偏导数,称灵敏系数 输人量工，的标准不确定度; .Z r(.r 输人量r，与r，的相关系数,r(.r;,r))u(r,)u(.r))=u(2 工;.r r;,.z); u(..工 输人量r，与r，的协方差(如果不相关,为零). 表A.1列出了一些不确定度来源,该表包含了所有重要的不确定度来源,但不能保证包括了全部 表A.1位移的相对测量不确定度评定 标准不确 相对不确 相对扩展不确定度或 包含 序号 定度分量 不确定度来源 定度贡献 估计误差分量的范围/%6 因子 u(.r， unl.(D)/% 加速度计(或位移计)幅值灵敏度的校 u(S 1/2 准不确定度 加速度计(或位移计)幅值灵敏度的年 a(S, 0,5 0,29 1/厅 稳定度 适调放大器的增益 uG 0.1 0.058 / 0.058 适调放大器的归 0.l 1/5 适调放大器的频率响应 0.1 0.058 11 u(e u(V 0.115 交流电压幅值的测量不确定度 0.2 1/厅 u(eR. 1/ 0.029 安装参数(电缆的固定、扭矩等)的影响 0,05 u(e 加速度谐波失真度 0,0024 0.0014 1/厅 横向运动比的测量的影响 u(e 0.5 1/3 0,167 基座应变的测量的影响 1/厅 10 0.05 0.029 u(e 1l 0.03 0.017 传感器非线性的测量的影响 1/厅 12 动态信号采集仪非线性的影响 0.03 0.017 厅 u(e 1 13 重力测量的影响 0.00 0.00 u(e 1/厅 14 振动系统的磁场的影响 0,03 1/ 0,017 u(e 15 u(e, 其他环境条件的影响 0,03 1/ 0.017
环境试验设备检验方法第13部分：振动(正弦)试验用机械式振动系统GB/T5170.13-2018
一、标准适用范围
GB/T5170.13-2018是在环境试验设备检验方法中指导振动(正弦)试验用机械式振动系统的检测要求，适用于机械式振动系统的性能和参数测试。这个标准是为了保证振动试验的精度和可靠性而制定的。
二、试验方法
机械式振动系统的试验可以采取手动或自动方式进行。试验前需要对机械式振动系统进行校准，以确保试验结果的准确性和真实性。
手动试验需要使用特定的工具来控制机械式振动系统，根据设定的参数进行试验。自动试验则需要使用测试控制系统来实现试验操作，通过控制系统可以实现试验参数及其变化的自动记录和管理。
三、操作要求
在进行振动(正弦)试验用机械式振动系统时，需要严格遵守相关操作要求。一般包括以下几个方面：
- 机械式振动系统应该放置在稳定、平整的台面上，并且能够承受试验所需的载荷。
- 进行试验前需要对机械式振动系统进行预热。
- 试验过程中需要严格按照设定参数进行试验，不得随意更改。
- 试验过程中需要对机械式振动系统进行监测，如发现异常情况需要及时处理。
- 试验完成后需要清理机械式振动系统并进行保养。
四、总结
GB/T5170.13-2018是环境试验设备检验方法的重要标准之一，适用于机械式振动系统的性能和参数测试。在进行试验前需要对机械式振动系统进行校准，并严格遵守相关操作要求，以确保试验结果的准确性和可靠性。
