【国家标准(GB)】 机械振动与冲击 装有敏感设备建筑物内的振动与冲击 第1部分：测量与评价

ICS17.160;91.120.25
中华人民共和国国家标准
GB/T23717.1—2009/IS0/TS10811-1:2000机械振动与冲击
装有敏感设备建筑物内的振动与冲击第1部分：测量与评价
Mechanicalvibrationand shock-Vibration and shock in buildings with sensitive equipment-Part 1:Measurement and evaluationISO/TS10811-1:2000,IDT）
2009-04-24发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2009-12-01实施
GB/T23717.1—2009/ISO/TS10811-1:2000前言
规范性引用文件
振动波类型
4测量与分析
5测试报告
附录A（资料性附录）
等效峰值速度响应谱的定义
滤波算法
附录B（资料性附录）
参考文献
..........
GB/T23717.1—2009/ISO/TS10811-1:2000前言
GB/T23717《机械振动与冲击装有敏感设备建筑物内的振动与冲击》由下面两部分组成：第1部分：测量与评价；
第2部分：分级。
本部分为GB/T23717的第1部分。本部分等同采用ISO/TS10811-1：2000《机械振动与冲击装有敏感设备建筑物内的振动与冲击第1部分：测量与评价》（英文版）。本部分等同翻译ISO/TS10811-1：2000。为便于使用，本部分作了如下编辑性的修改：-用“本部分”代替“ISO/TS10811-1”；删除了ISO/TS10811-1：2000的前言，重新编写了本部分的前言；用小数点符号“”代替作为小数点的“，”；-对ISO/TS10811-1：2000引用的其他国际标准，有被等同采用为我国标准的用我国标准代替对应的国际标准，未被等同采用为我国标准的直接引用国际标准。本部分的附录A和附录B是资料性附录。本部分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会(SAC/TC53)提出并归口。本部分起草单位：大连理工大学、同济大学、清华大学。本部分主要起草人：朱彤、施卫星、王宗纲。GB/T23717.1--2009/IS0/TS10811-1.2000引言
本部分提出了一种规定和评价装有敏感设备建筑物内的振动与冲击的建筑物性态的新方法，目的是鼓励敏感设备的用户和制造商用这种新方法收集资料以便于信息交换和评估这种方法的实用性。1范围
GB/T23717.1—2009/IS0/TS10811-1:2000机械振动与冲击
装有敏感设备建筑物内的振动与冲击第1部分：测量与评价
GB/T23717的本部分定义了内部含有对振动与冲击敏感设备的建筑物的测量、分析计算以及振动与冲击资料数据报告的编写方法，该方法适用于将要建造的建筑物的量化研究和已有建筑物的评价。当评价的振动涉及到制造商采用的标准和通用振动标准时，获得准确的振动数据、分析方法和采用统一的报告编写方法是必要的。预期的振动水平可查阅IEC60721，设备的检测过程可查阅IEC60068。
注：从测量手段出发按照本部分建立的环境振动条件分级体系，可以作为设计人员、振动与冲击敏感设备的制造商和用户以及建筑开发商的使用指南（见GB/T23717.2)。考虑的振动与冲击类型包括从地板、桌子，墙壁、关花板或孤立的系统传递到设备部件的作用，没有明确地考虑部件里面的单个机械或电子零件的冲击与振动响应。精密设备的类型包括(并不仅限于以下类型）：a）静止的计算机系统，包括外围设备；b）静止的通讯设备；
c）静止的试验设备，如电子显微镜、利用扫描探测技术的设备、应用生物仪器、质谱仪等；高精度机械仪器(工具），如微电子生产设备；d)
e）高精度光学仪器，再成像系统；f）轨道交通控制中心的机电系统；g）（火灾侵入时的)安全设备，通道控制设备。本部分所考虑的振动与冲击类型由下列因素引起：外部振源，例如交通（公路、铁路或航空）或是建筑物的建造和施工活动（爆破、打桩和振动密实)，还包括天气原因引起的振动以及声音轰鸣和声学激励引起的振动响应；一户内使用的设备，如冲床、锻造锤、旋转设备(空气压缩机、空调系统等）和在建筑物内运输或运行的重型设备；
一与维修和操作设备相关的人员活动，例如人的走动，尤其是在垫起的地板上。本部分在测量和评价振动与冲击对建筑物内精密仪器的影响时，并没有直接考虑人工操作者在观察、操作和维护仪器时的影响。关于人员活动的振动影响见GB/T13441。通常所关注的频率范围为2Hz～200Hz。一般的特征频率均小于100Hz，因为它表现的是建筑物内各要素的响应。当有特殊目的时，可选取其他频率范围，同时相应地改变频率范围的数值。振幅和持续时间主要依赖于振源与精密仪器之间的距离和建筑物内各要素（包括精密仪器）的响应。当体现为振动速度时，考虑的范围在0.001mm/s和10mm/s之间。本部分仅涉及最大振动幅值的概念，不涉及振动的其他量化概念（如疲劳寿命的估计等）。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T23717的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成1
GB/T23717.1—2009/IS0/TS10811-1:2000协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。免费标准下载网bzxz
GB/T14412
3振动波类型
加速度计的机械安装（GB/T14412—2005，ISO5348：1998，机械振动与冲击
能够对建筑物内精密仪器产生影响的振动波类型可以是任何形式：正弦波、随机波或瞬态波。因此，对振动进行有效的测量和分析应针对以上三种类型的所有运动。对于不同波型的典型振源可举例如下：
a）旋转机械产生的正弦振动，
b）公路上大量交通工具产生的随机振动；c）单个交通工具、打每和爆炸产生的瞬态振动。振动的频率不仅由振源定，同时也受建筑物的动力特性影响。本部分的主要目的是谢定可以用于任何类型振动波的测量和分析方法，4测量与分析
4.1一般规定
为了确定可能有设备暴露的振动与冲击状态，应在此区域进行精确和全面的测量，振动测量的测点置应尽可能靠近设备或其支座与地面或墙壁的接触点。对于大型设备，可能需S
要布置多个测点
应当对三个
水平方向)。
市向上的振动时程进行记录和分析（一般应个铅垂方向和两个彼此正交的
实际中的振动测量应该在对振动与冲击敏感的设备所在的地点进行，或者崔与该设备具有相同质量和近似动力特惟的模型上进行（在垫起的地板或桌子上的设备的有效质量将显著改变响应的大小和频率。在这些设备
建议在对精密
从而区别不同的可能
4.2测试仪器要求
振频率处，将会像动力道振器一样，使振动响应减小)。包括轴对称系统）进行测量的时候，应该同时对其运行和非运行状态进行检测，源
可以采用速度或加度感器。由于振动的幅值通常较小，因此采角的传感器应该具有较高的灵敏度。
根据不同的应用，传感器灵感度需达到100mV/（m/s）（对手加速度传感器）和25mV/（mm/s）（对于速度传感器）。传感器的安放需要依据GB/T1441.2=的规定执行任何情况下，在2Hz～200Hz范围内的测量噪声（包括电磁平扰）的均方根应小于测量振动峰值的5%。因此，为了避免电源电缆干扰，推荐采用以电池供电的测量仪器。测试系统的频率范围应该在1Hz～315Hz(各一3dB)之间，两端外各有每倍频程12dB的衰减。这可用在低端采用一个截止频率为1Hz的二阶高通巴特沃斯滤波器和在高端采用一个截止频率为315Hz的二阶低通巴特沃斯滤波器来实现。对于数字化系统，建议的采样频率至少为2000Hz，同时配以适当截止频率的抗混滤波器。4.3分析
时间历程应该采用与响应峰值速度等效的一套滤波器进行分析，该方法的基本原理和滤波器的描述见附录A。每一个滤波器与一个具有确定共振频率和Q值的单自由度系统的虚拟速度响应标准化的Q值相对应。此方法给出与所研究的振动有相同的最大相对位移响应的正弦波幅值，分析结果以速度峰值与共振频率的关系曲线来描述。2
GB/T23717.1-2009/ISO/TS10811-12000滤波器组的（共振)频率数目在每十倍频对数坐标单位下应该是40个。可能的话，适当的Q值应该从仪器制造厂商处获得。如果缺乏这样的信息，建议取以下三个Q值进行分析：5、10和20。如果只使用一个Q值，建议采用10。
滤波时程的数值算法在附录B中给出。注：如果将时程信号输人滤波器的话，在开始的时候将产生一个瞬态响应。建议计算最大响应时，应在初始瞬态响应消失后进行。
4.4与其他分析方法的比较
4.4.1功率谱密度
本方法的思想是根据加速度谱密度，用给定的功率谱密度计算随机信号的等效速度峰值响应。以f.为共振频率和Q值的等效速度峰值响应滤波器的噪声频带宽为：1
4Q·2元f。
（1）
如果在频率f.点的功率谱密度为P(m/s2)\/Hz，以该谱密度馈给滤波器的随机振动速度均方根值为：
N4Q·2元f.
（2）
计算期望最大值，需要估计测试时间（或者试验时间）。指定C为峰值因数（即最大值与均方根值之比)，均值C的期望可表示为：式中：
C=2ln(f.·T)
f.—共振频率，单位为赫兹(Hz)；T——测试时间，单位为秒(s)。对关心的每个频率都要计算其C值。4.4.2三分之一倍频带谱
C= C + 0. 577 2
（3）
如果谱以均方根值给定（平均值而非峰值)，在4.4.1中给出的速度均方根值中的最大值的估计可以应用于该谱的每一个频率。如果是周期性振动，系数可为1.4，计算结果用振动速度表示。4.5统计分析
根据4.3，任一振动事件（例如由列车通过、爆破、打桩、或者旋转机械等振动得到的记录)将产生一个等效峰值速度响应谱。进行分析的事件样本数应该满足声学工程判定的要求。建议对完整的事件循环(例如以一日间和一夜间为一个循环周期)进行处理，然后，根据由谱分析得到的每阶频率的最大谱值计算出最后结果。
4.6校准与准确度
所有的仪器在购买时或者至少是每年定期地进行可溯源的校准。推荐进行有效期衔接的校准，即传感器必须接收已知(简谐)振动并按4.3中的方法对结果进行分析。另外，在开始试验程序之前，最好先行馈给传感器一个已知或者参考振动以确定整个测试系统的准确度。无论何时，在仪器受到冲击或掉落后，建议要重新校准仪器。对于整个系统，在2Hz～200Hz频率范围内响应不平滑度应该限制在士10%以内。5测试报告
报告中数据和信息如下：
a）敏感设备安装的描述，包括：GB/T23717.1—2009/IS0/TS10811-12000一场地位置；
一建筑物结构，楼层，房间尺寸和布置；设备的制造和型号；
一设备的安装；
一隔振器（如果有）。
设备失效和故障的定义。
结构的活动性、交通和其他振动与冲击源的情况描述。d)
测试仪器的振动与冲击的描述，包括仪器的型号和生产厂商、校准设备、传感器、放大器、记录仪和分析仪。
传感器的安放位置和拾振轴向。分析结果。
附录A
GB/T23717.1—2009/ISO/TS10811-1:2000（资料性附录）
等效峰值速度响应谱的定义
考虑对单自由度机械系统(图A.1)的基础加速度响应a1，系统的参数定义如下：m-
一质量，kg(也可表示为Ns2/m)；-阻尼系数，Ns/m；
-弹簧刚度系数，N/m，
单自由度系统
测得的响应加速度为
如果在质思
式中：
一拉普拉期
复频率
，则传递函数为
单自由度系统通常用
施振频率f。和共振增益因子Q表示其fo=2元
传递函数可以改写为：
=(+%)/(+
式中：
ws=2元f。是共振角频率，单位为弧度每秒（rad/s）。（A.1)
（A.4）
图A.2给出了频率传递函数的曲线，其中以共振频率为1H2，Q=10为例。注意Q在共振时的增益。
GB/T23717.1-—2009/ISO/TS10811-1:2000101
频率/Hz
图A.2单自由度系统的传递函数（f。=1Hz,Q=10)）10
对于运动敏感设备，最好采用相对位移误差来评估机械故障的危险。一个机械系统可能有许多共振点，但是通常使用单自由度模型，每次只考虑单个振型。为了阐明外界共振的严重性，需要在几种不同的共振频率下计算模型基础和质点之间的相对位移。如果响应用相对位移d2一d来计算，并给出基础加速度a1，则可以按下式计算传递函数dz-di
-1/(s+%+品）
如果相对位移传递函数乘以o，结果就变成拟速度传递函数：dz-di x wo
图A.3给出了拟速度传递函数(滤波函数)随频率变化的曲线。共振时增益仍然为Q。101
角额率/ (rad/s)
图A.3具有加速度输入的拟速度传递函数（f。=1Hz，Q=10)（A.5）
GB/T23717.1—2009/IS0/TS10811-1:2000为了得到最大响应等于1的滤波函数，用拟速度反应函数除以增益Q，具有加速度H（s，，Q)输人的传递函数结果变成：
H(s,Q)=/(s+%S+
图A.4给出了归一化滤波函数。
由于归一
励时，滤波器
度输入的归一化拟速度传递函数（f。=1Hz)）函数的增益为
当采用具有峰值速度
专提供的激励的最失
大响应将与激励相
值速度响应等效傅的理由。
为了分析给
最大响应(响应的
2Hz~200Hz之高
A.4可以看出，最大
基础加速度，将时间历程输
的正弦振动（频率等于共振频率）作为激是使用这种方法的基本原理，和采用峰到以定义的一
套滤波器组中海个滤波器产生一个振频率数自在以十倍频率单位肉应该是40个，并且在绝对值）。滤波器组的（共
数分布，此时表现为每
告频势
组中应该有A0个(共振）频率。由图组即每全
共振频率曲线就是等效峰值速度响应谱。根据设计，结果谱的详细论述如下。如果一条具有谱给定频率函数的缓慢扫频正弦峰值速度的振动波作用于任一单自由度系统其最大响应将和振动分析的结果箱同。如果初振采用速度来度量，滤波器必须作出相应的改变。那多以速度输人的等效峰值速度响应的传递函数为：HoQ)
图A.5给出了归一化拟速度传递函数。+
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