【国家标准(GB)】 电动振动试验设备特性的描述方法

中华人民共和国国家标准
电动振动试验设备特性的描述方法Electrodynamic test equipment for generating vibration-Methods of describing equipment characteristicsUDC 534. 1. 082. 74
620.178.5
GB 767 0 -- 87
本标准等效采用国际标准ISO5344一1980《电动振动试验设备特性的描述方法》。本标准涉及利用电动方式产生振动的试验设备特性的标准化，并用作选择这类设备的指南。本标准中术语“电动”的含义为，振动发生器产生的激振力是由恒定磁场和内装线圈通以高交变电流相互作用的结果。
本标准适用于：
a.电动振动发生器（见第3～7章及附录）；b．功率放大器（见第3、4、5、6和8章及附录）；c.
振动发生器和配用功率放大器（见第3～9章及附录）。一套试验设备系统包括：本标准中的振动发生器和配用放大器、振动控制仪、辅助台及以居需标准化的其他试验设备。
划分成上述单独的a、b、c三部分的目的，在于能从试验设备单独部分的特性预测振动发生器及其配用放大器的性能：a和b部分主要让用户计算某一-制造厂的振动发生器在配用另的功率放大器时的性能；c部分表明用户对振动发生器和功率放大器来自同一制造厂的要求。1适用范围和场所
用于振动的电动振动试验设备具有很多特性，它们可用多种不同的方法评定。1.1为了比较不同厂家的试验设备，本标准作了如下规定：a，特性一览表；
b、获得某些特性的标准方法。
1.2本标准规定了用于描述试验设备特性的三个等级：a.A级；
b.．B级；
c．C级。
对于每一等级，本标准给出了由制造厂在其投标书和有关技术文件中规定的特性一览表。2相关标准
GB2298机械振动、冲击名词术语GB1031表面粗糙度参数及其数值GB3767噪声源声功率级的测定
3符号
加速度
国家机械工业委员会批准
工程法及准工程法
1988-01-01实施
a-—随机振动方均根值加速度
6-—运动部件悬挂的阻尼系数
d总谐波失真度
F -—-—最大正弦激振力
F，一一最大宽带随机激振力
F-——额定E弦激振力
Fb—额定宽带随机激振力
GB 7670-87
不同试验负载下的额定正弦激振力（下标表示不同的试验负载）f——频率
f nax
一规定参数的值不低于其给定值或额定值时的最高频率Fin
规定参数的值不低于其给定值或额定值时的最低频率fm—运动部件的首阶机械共振频率（下标表示不同的试验负载）厂，一一运动部件悬挂的机械共振频率（下标t表示不同的试验负载）一一动圈中每单位电流的加速度H(f) -
H（F）一一动圈两端每单位电压的加速度1
实际的随机方均根值电流
I，一—复数输出电流
I——额定正弦方均根值电流
K一一运动部件悬挂的动刚度
一运动部件等效质量
-试验负载（t=0,1,2,3.4）
Pmax \—-最大正弦视在功率
-宽带随机视在功率
额定正弦视在功率
Pob—-随机视在功率
额定随机视在峰值功率
电阻性试验负载
复数输入电压
复数输出电压
总输出噪声电压
—一额定输出信号电压
Vs额定正弦电压
运动部件速度
振动发生器的随机振动阻抗
电感性试验负载
:-—加速度/电流响应
频带宽度
。—-加速度功率谱密度
—最大激振力功率谱密度
一额定激振力功率谱密度
虾—最大随机功率的功率谱密度p。—额定随机功率的功率谱密度亚——力或加速度的峰值因数
—一相移(相角)
4单位与量值
GB 7670—87
制造厂或用户给出本标准所规定的参数值时采用法定计量单位，并说明给出的量值是否为方均根值、峰值或峰峰值。
5定义
本标准仅对部分所用术语给出定义，通用术语、定义见GB2298。5.1激振力excitation force
由电动振动发生器产生的力，并能传递到安装在工作台面或力输出端的负载上。该力由于受运动部件质量、运动部件共振、悬挂刚度、悬挂阻尼和振动行程限制诸因素的影响，而不同于运动部件圈中电流产生的力。
5.2最大正弦激振力Fmaximumforceundersinusoidal conditions在规定的频率和试验负载下，电动振动发生器激振力的上限值。5.3额定正弦激振力F。rated forceundersinusoidalconditions不同试验负载下所有最大正弦激振力F的最小值。5.4额定宽带随机激振力Forated broad-band random force任一试验负载的宽带随机激振力的最小值，该力与频率上下限之间的均匀加速度功率谱密度对应。5.5运动部件悬挂的机械共振频率famechanical resonance frequency of the moving elemen! suspension
由运动部件的等效质量、试验负载和运动部件悬挂的动刚度所确定的频率。5.6运动部件的电谐振频率electrical resonance frequency of the moving element动圈中的电流与电压同相，且电阻抗为最小值时的频率。5.7运动部件的机械共振频率fmmechanical resonance frequencyof the moving element运动部件固有的首阶机械共振频率，它高于运动部件悬挂的机械共振频率。5.8 额定正弦视在功率 Prated apparent power under sinusoidal conditions在规定频率范围内，功率放大器所能供给的电流与电压乘积的最小值。注：无论负载是电阻性的、电感性的还是混合性的，均应采用量值“额定视在功率”，且必须说明功率因数。5.9总谐波失真度dtotal harmonicdistortion又称失真度。定义为：
式中：
X—基波值;
Vx+x+..+x3
×100%
Nx?+ X++ X
X.,X3，,X，输出信号的各次谐波分量。（1）
注：（）某些测量仪器通过抑制基波加速度测量总谐波失真度4，从而出现噪声。在这种情况下，总谐波失真方均根值同背景噪声之比应不低于10dB。②总谐波失真度d也可按照“平方律对第n次谐波失真度求和的方法进行计算得到。5.10横向加速度比transverse acceleration ratio横向加速度与轴向速度之比值。5.11运动部件的等效质量m。effective mass of the moving clement52
GB 7670- 87
表示运动部件惯性特征的当量质量。运动部件及其悬挂系统、连接件和其它安装在运动部件上的装置构成一个既是离散，义是连续的振动系统，它的振动特性可以用·一个等效的单自由度离散系统来描述，而该系统的质量与刚度是频率的函数。）内，按照
如果假定刚度不变，则动态特性随质量变化而变。在不包含共振的频带「3，≤『≤：Jmax
附录B中B1章方法测定的质量最大值定义为运动部件的等效质量me5.12额定行程rated travel
电动振动发生器运动部件正常工作充许的最大行程。6制造厂提供的特性
本标准采用三级描述，而不涉及电动振动试验设备产品质量和尺寸，所需描述级取决于用户的使用要求。用户根据本标准规定的特性，可以使从某一厂家或某一时间获得的电动振动发生器同从另家或另一时问获得的功率放大器相匹配。表1～表3列出三级描述的特性，标注“×”号的特性为制造厂应提供的特性；没有标注“×”号的特性，由制造厂与用户协商确定。在询问和定购时应注意各项特性的确定，因为这与所需费用直接相关。附录B(补充件)给出了部分特性的测试方法。表1振动发生器
额定频率范围
频率范围的限制
额定正弦激振力Fcm
额定宽带随机激振力F%
工作台面运动的均匀度
工作台面的横向运动
总加速度失真度
响应特性
随机振动阻抗2h
随机振动的响应特性
杂散磁场
背景噪声加速度
运动部件等效质量m。
额定行程
运动部件悬挂的静刚度
运动部件悬挂的动刚度
运动部件悬挂的机械共振频率
运动部件的首阶机械共振频率
运动部件悬挂的动态阻尼系数
运动部件在轴线垂直和试验负载位于中心条件下允许的静负载运动部件在轴线垂直和试验负载偏置条件下允许的静负载对应条款
运动部件在轴线水平条件下允许的静负载负载的安装方法
螺纹村套或紧固件允许的最大力矩螺纹衬套允许的最大轴向力
工作台面的平面度
螺纹衬套相对于台面的垂直度
运动相对于台面的垂直度
轴线的平行度（力输出端）
1.作台面尺寸
辅助台的连接
总安装图
振动发生器和辅助设备的质量
振动发生器底座
辐射噪声的声功率级
工作台面的温度
内装传感器
冷却系统
励磁系统
消磁系统
保护与安全系统
工作场所
组合试验
技术规格与使用说明书
GB7670-87
续表1
对应条款
额定功率的频率范围
额定正弦视在功率Ps0
额定总谐波失真度
额定随机视在功率P品
输入特性
输出特性
频率响应曲线
信噪比
输出电压稳定性
增益稳定性
安装要求
其他特性
技术规格与使用说明书
额定频率范围
频率范围的限制
额定正弦激振力Fam
额定宽带随机激振力Fob
工作台面运动的均匀度
工作台面的横向运动
总加速度尖真度
杂散磁场
背景噪声加速度
功率放大器背景噪声输出电压
振动发生器与放大器系统输入特性信噪比
激振力稳定性
运动部件的扰动运动
GB 767 0 -- 87
表2功率放大器
对应条款
表3振动发生器与放大器系统
对应条款
响应特性
总安装图
振动发生器与放大器系统质量
振动发生器与放大器系统底座
振动发生器与放大器系统底座
辐射噪声的声功率级
工作台面温度
安装要求
内装传感器
冷却系统
励磁系统
消磁系统
保护与安全系统
其他特性
组合试验
技术规格与使用说明书
7电动振动发生器
GB7670—87
续表3
对应条款
9. 5. 3. 1
9. 5. 3. 2
9. 7. 2. 1
具有工作台面的电动振动发生器和具有力输出端的电动振动发生器以及辅助工作台（又称滑台）的结构原理图，由附录A给出（图A1、图A2和图A3）。7.1试验负载m
GB7670-87
电动振动发生器的特性应在包含额定频率范围的频带内利用下述试验负载进行试验试验负载应满足下列要求：
a，应在所有可利用的安装位置上使用固定螺栓；b、固定螺栓的头部与螺纹连接部分之间的长度应适当，使机械安装共振频率在试验频率范围之℃扭力扳于施加在固定螺栓上的力矩，应使试验负载与工作台面在固定点保持接触，但不应超过制造厂规定的极限值（见7.3.11条）；d.试验负载接触范围的表面粗糙度为：R.≤1.6pm；e.试验负载接触范围的表面平面度公差为：0.1mm/1000mm；试验负载应为金属材料制成的正圆柱体，其直径为最大安装占径加上6倍的固定螺徐直径；f.
g为保持足够的刚度，应避免使用薄的试验负载。推荐的厚度与直径之比应大」0.4，可通过改变制造试验负载所用材质满足此要求。对于具有力输出端的电动振动发生器，制造厂应描述所用联结装暨和试验负载的形状。注：（1）某些试验负载可能要求采用负载补偿装置。②偏心试验负载的使用山制造厂与用户协商确定，并对试验负载及其固定方法于以说明，7.1.1试验负载m—-试验负载为零（空负载）。7.1.2试验负载m-—-正弦振动时允许加速度幅值约为40g，的试验负载7.1.3试验负载m2—一正弦振动时允许加速度幅值约为10g.的试验负载。7.1.4试验负载m3-一正弦振动时允许加速度幅值约为4g，的试验负载。注：选用试验负载m：由制造厂与用户商定。7.1.5试验负载m，一一正弦振动时允许加速度幅值约为1g，的试验负载。注：试验负载，仅用于具有输出端的电动振动发生器，并由制造厂和用户商定。7.1.6试验负载m5-—-正弦振动时充许加速度幅值约为20g的试验负载。注：当试验负载mi超出电动振动发生器能力时，可选用试验负载ms代替mi，但要在试验数据单l:加以注明。7.2般特性
7.2.1额定频率范围
制造厂应说明在试验负载为m、m，和m（见7.1条）条件下，相应于额定激振力的额定频率范围。7.2.2频率范围的限制
制造厂应说明相应于电动振动发生器运动部件的位移、速度和加速度的频率范围，也应说明在该频率范围内影响振动发生器工作的诸因素。注：（i）在较低频下使用时可受下列因素限制：n，工作台面加速度谐波失真度；h．信噪比：
c电动振动发生器的安装条件或具有力输出端的振动发生器悬挂条件。②在较高频率下使用时可受下列因素限制：a.运动部件的机械共振频率；
b.具有工作台面的电动振动发生器：工作台面上的加速度均勾度；
作台面横向运动；
工作台面加速度谐波失真度。
C.具有力输出端的电动振动发生器：力输出端的刚度；
力输出端的横向运动：
力输出端的加速度谐波失真度，7.2.3额定正弦激振力Fon
GB7670—87
制造厂应说明在额定频率范围内相应于试验负载m、m，和m的额定激振小在某些条件下，例如某些负载范围或频带（悬挂弹簧的共振），连续工作受到限制，对此应下以说明：对电动振动发生器规定的额定激振力不适用了电动振动发生器与功率放大器系统对于规定的试验负载m，、额定正弦激振力Fom按式（2)计算：Fom -(m.+m,)a
假定系统是刚性的（纯质量）且不考虑悬刚度与悬排阻尼，则牛顿烂律可适用于整个懒率范，7.2.4额定宽带随机激振力Fob
制造厂应说明在试验负载me、m,和m下的额定宽带随机激振力Fh对于规定的加速度功率谱密度，制造厂应说明电动振动发生器在连续工作条件下可达到颜定激振力的纯质量负载范围。
当电动振动发生器在20-~2000Hz的频率范围内工作时，加速度功率谱密度中（.）（以8H1成m\/s\为单位表示)应为：
邮（）0
J<20 Hz;
20 Hz100 Hzf≤2 000 Hz(常量);
f >2 000 Hz。
会，其中a，为随机振动方均根值加速度、，是以，为式中：虹（）是频率的函数.定义为虹（）limAr-, ,
中心频率的带宽。
对丁规定的试验负载m，额定宽带随机激振力Fab按式（3)计算Fob - (me + m)ub
（3）
在某些条件下，例如某些负载范围或频带（悬挂弹簧的共振），连续工作受到限制，对此应予以说明。对电动振动发生器规定的额定宽带随机激振力，不适用于电动振动发生器与功率放人器系统注：①电动振动发生器传递的实际激振力，随加速度功率谱密度形状和负载动态响应（不属于纯质量情况）产生度化。因为多数实际负载仅在频率范围的低频段内与振动发生器究全耦合，实际的方均根催加速度可能人十按纯质量负载计算的加速度。在这种条件下，如果加速度功率谱密度的实际形状与规定的频谱形状不量.则方均根值电流极限或随机方均根值加速度极限可能使实际的加速度低十所计算的值，②激振力的峰值因数应不小于3。7.2.5工作台面运动的均匀度
制造！“应说明工作台面空负载时加速度场的均匀度。相对于给定参考点，每个安装螺栓圆周上最坏安装点的加速度用一组以频率为函数的曲线表示。参考点最好选在台面中心，对于开槽的工作台面度至少沿半径选择两个测量点：
a：最好的点（尽可能接近台面中心）；b。最坏的点。
例如:20~1 500 Hz:±r dB;1 500~1 900 Hz:±y dB;1 900~2 000 Hz, + dB.7.2.6工作台面的横向运动
制造」应以两条频率函数曲线表示台面中心安装点横向运动与轴向运动的比值，并以此还工作台面的横向运动特性，两个相互垂直方向应分别平行和垂直于耳轴轴线。如果参考点难以接近台面中心，则应说明其位置，通常给出横向加速度比。横向运动应在台面空负载及试验负载为m2的条件下检。如可能，也应在额定激振下进行横而运动测量，且制造」应规定所用测量方法。对于其他试验负载m：或偏离中心点的测量，由制造！\与用！商定。
7.2.7总加速度失真度
GB7670-87
制造广应说明工作台面或力输出端空负载下的总加速度失真度，在恒定激振力如可能，等于额定激振力）下，以频率函数曲线形式表明总加速度失真度；曲线区间由额定频率范围（见7.2.1条和7.2.2条）确定，对了其他试验负载m，的测量，由制造厂与用户商定。7.2.8响应特性
制造厂应以频率函数形式表明运动部件动圈中每单位电流的加速度频率响应特性H（/）利动阀两端每单位电压的加速度频率响应特性1II.（J）。在第7.2.2条限定的额定频率范围内，应给出相应十额定条件与试验负载（mo、m，和m2)的响应特性曲线，如图1、图2所示。Hi()
运动部件悬挂的
机械共振颊率
运动部件的
机械共振频率
图1运动部件动圈中每单位电流的加速度300
GB7670
图2运动部件动圈两端每单位电压的加速度注：①测量点应选择台面中心或负载顶部中心，除非制造厂规定了其他测量点。3000
②在振动发生器、位移、速度或激振力的极限条件下，慢扫描整个额定频率范围，并测量加速度、电流及电压，以获得计算H（f)和Hf）的数据。
7.2.9随机振动阻抗&
制造厂应说明随机振动中相应于试验负载（m。、m，和m2）及规定形状的加速度功率谱密度的振动发生器随机振动阻抗z，。对于20～2000HzT作频率范围，加速度功率谱密度形状与第7.2.1条规定的形状相同。
注：①随机振动阻抗Z，用于计算配备具有规定随机输出电压及电流特性的任何功率放大器时振动发生器的随机加速度。
②zb同运动部件动圈的(f）与（f）有关，并按式（4)计算K
式中：K.
\*(EH,(f) *dy
③z仅与给定的谱形状以及两个响应函数的比值有关，而与整个谱的量级无关。7.2.10随机振动的响应特性
制造厂应说明加速度功率谱密度形状与第7.2.9条规定形状相同时、相应于试验负载（m：、m，和m2）的加速度/电流响应。
加速度/电流响应（：）按式（5)计算：Y
GB7670-87
式中：α一相应}规楚形状加速度功率谱密度的随机方均根值加速度，且\.ofidf;bzxz.net
K.—按第7.2.9条公式<4)计算。7.2.11杂散磁场
制造厂应说明在空负载与热稳定条件下工作台面或力输出端的杂散磁场。杂散磁场应在距台面为最大安装螺枪圆周直径（或对角线尺)四分之-的平行面上进行测量，并在每螺纹衬套的上方选取测量点。应以各测量点最大磁通密度对杂散场予以限定。如果备有消磁系统，应在消磁系统工作前与工作中分别测量杂散磁场在台面开槽情况下，应在台面中心和沿径向选择的两点（其中一点必须位了台面边缘）上测量杂散磁场。
7.2.12背景噪声加速度
制造厂应说明汇作台面(或力输山端)空负载时的背景噪声加速度方均根值。7.3运动部件
电动振动发生器运动部件的构成如下：a．T作台面（图A1中的②)或力输出端（图A2中的②0）：b.
运动部件骨架（图A1与图A2中的①）：动圈（图A1与图A2中的③）；
运动部件骨架与振动发生器固定部分的悬挂连接件（图A1中的③）；d.
其他辅助部件，如柔性支承、电气连接件和冷却连接件等。e.
7.3.1运动部件等效质量m
频带内进行（见5.11
制造厂应说明电动振动发生器中运动部件等效质量m。。测量应在3f3
条）。在工作台或力输出端处于水平位置条件下，测量并计算出最人质量。该质量包含了悬挂连接件以及其他安装在运动部件上的辅助部件的影响。测量方法由附录B中的B1章给出。7.3.2额定行程
制造厂应说明运动部件的额定行程（见5.12条）。可按附录B中的B6章所述测量挠度曲线的方法进行检验。电气安全装置间的行程及机械式限位器间的行程也应予以说明。7.3.3运动部件悬挂的静刚度
制造厂应给出运动部件悬挂的静刚度平均值。此外，根据用户要求，可提供环境温度下的负载-挠度曲线（测量方法见附录B中的B6章），并说明测量时的环境温度。注：）随挠度而变化的静刚度曲线，可由对应的负载-挠度曲线推算出来。②）如果振动发生器备有负载补偿装置，应说明其操作与特性以及它对振动发生器特性（见7.3.8条）的限制。③：“般动部件的悬挂系统包含有弹性元件，而弹性元件随时间、温度和速度变化呈现出蠕变及滞后效应如果在特殊工作条件下这些影响因素值得考虑时，用户对此可向制造厂提出适当的技术要求。7.3.4运动部件悬挂的动刚度
制造厂应说明运动部件悬挂的动刚度。动刚度根据频效了，和m。计算（计算方法见附录B中的B2章）。
7.3.5运动部件悬挂的机械共振频率制造厂应说明运动部件悬挂的机械共振频率（-般在1～100Hz范围内）（见图1和附录B的B4.1条测量方法）。
7.3.6运动部件的首阶机械共振频率制造厂应说明运动部件的首阶机械共振频率（见图1和附录B中的B4.2条测量方法）。7.3.7运动部件悬挂的动态阻尼系统
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