Действующий
При применении цифровых методов обработки сигнала, таких как цифровая фильтрация, анализ с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ-анализ) и др., важно, чтобы выбранные параметры обработки обеспечивали получение точных результатов во всем диапазоне частот от 5,6 до 1400 Гц. Для получения хорошего разрешения по частоте в низкочастотной области диапазона длительность измерения должна быть не ниже 20 с, а для получения точных оценок составляющих на высоких частотах необходимо, чтобы частота выборки была не ниже 3600 Гц.
При применении БПФ-анализа необходимо использовать соответствующие временные окна. В случае непрерывно работающих машин вращательного или ударно-вращательного действия в качестве временного окна рекомендуется хэннинг (окно Хана). Для ручных машин ударного действия, где частота ударов (число ударов в секунду) меньше десятикратного разрешения по частоте (при анализе в узких полосах частот), следует рассмотреть возможность использования окон другого типа. Для ручных машин с очень низкой частотой ударов, например, меньшей или равной разрешению по частоте, рекомендуется анализ с использованием экспоненциального окна со следящим запуском.
Обычно рекомендуется осуществлять запись сигналов вибрации - это позволяет проводить обработку одних и тех же данных разными способами.
Запись данных может быть реализована либо в аналоговом, либо в цифровом виде. В любом случае необходимо обеспечить достаточный динамический диапазон записи, чтобы сохранить данные без потерь во всем диапазоне частот. Для аналоговых устройств записи характерен динамический диапазон от 40 до 50 дБ, при котором низкочастотные составляющие сигнала виброускорения обычно теряются в шуме магнитной ленты. Цифровые системы обеспечивают лучшие характеристики по динамическому диапазону, но необходимо этот диапазон использовать оптимальным образом.
Некоторые аналоговые и некоторые цифровые системы записи используют метод сжатия данных для уменьшения места, занимаемого ими на носителе. Применять такие системы можно только в том случае, если доказано, что это не приводит к существенным потерям информации.
Измерительная аппаратура, в состав которой входит устройство записи данных, должна удовлетворять требованиям ГОСТ ИСО 8041.
Большинство измерительных инструментов позволяют пользователю выбирать диапазон измерений ускорения. Этот выбор следует осуществлять в процессе выполнения пробных измерений. Для получения оптимальной характеристики по соотношению сигнал/шум выбирают наименьший из возможных диапазонов измерений, не допуская при этом появления перегрузок.
Для получения среднеквадратичного значения корректированного виброускорения вибрацию усредняют на периоде нормального использования ручной машины или на периоде контакта оператора с обрабатываемой деталью с использованием операции линейного интегрирования.
Экспоненциальное интегрирование (см. ГОСТ 31192.1 и ГОСТ ИСО 8041) допускается использовать только в случае, если сигнал вибрации является существенно стационарным.
На практике большинство проблем при измерении локальной вибрации связано с качеством соединения акселерометра с сигнальным кабелем. Необходимо убедиться, что все кабельные соединения выполнены надежно, а сам кабель не имеет каких-либо повреждений. В частности, необходимо убедиться, что в процессе работы ручной машины (в процессе обработки детали) в месте соединения кабеля с акселерометром не наблюдаются чрезмерные механические напряжения.
Плохое соединение может приводить к отсутствию сигнала, что, в свою очередь, может быть интерпретировано как отсутствие вибрации. А кратковременные потери контакта будут проявляться как сдвиги нулевого уровня, в промежутках между которыми сигнал выглядит нормально.
Повреждение экранирующей оплетки кабеля может вызывать появление электрических наводок, что будет причиной высокого уровня составляющих на частоте сети. Для электрических ручных машин, у которых доминирующие составляющие вибрации обычно лежат на частоте напряжения сети или ее гармониках, обнаружить данный вид повреждения будет особенно трудно. Для пьезоэлектрических акселерометров, требующих использования согласующего усилителя с высоким входным импедансом, потеря контакта в цепи заземления кабеля может вызвать очень высокие наводки на частоте питания электрической сети.
Электрические, магнитные и электромагнитные поля не должны оказывать влияния на результат измерений. При наличии емкостной или индуктивной связи между сигналами влияние неизбежных электромагнитных помех может быть уменьшено применением следующих мер:
- использованием датчика с выходами, симметричными относительно земли, и дифференциального усилителя;
Кабели измерительной системы не должны подвергаться воздействию вибрационных напряжений высокой амплитуды, особенно для систем с большим внутренним сопротивлением, таких как пьезоакселерометр, поскольку подобные деформации приводят к появлению паразитных электрических сигналов. Поэтому кабели должны быть надежно закреплены на вибрирующей поверхности в точке, находящейся поблизости от акселерометра (например, с помощью изоляционной ленты). Для пневматических ручных машин обычно хороший эффект дает фиксация кабеля через равные расстояния вдоль линии подачи сжатого воздуха.
Воздействие на пьезоэлектрический датчик высоких ускорений на высоких частотах, например при работе ручной машины ударного действия без системы демпфирования, может вызвать появление сдвига нулевого уровня, искажающего сигнал вибрации таким образом, как будто в нем появилась дополнительная низкочастотная составляющая. Это искажение происходит внутри датчика вследствие механической перегрузки его пьезоэлектрического элемента. Чтобы избежать появления сдвига нулевого уровня, можно использовать механический фильтр (см. приложение С).
Наличие сдвига нулевого уровня в первую очередь наблюдается в низкочастотном диапазоне ниже частоты ударов ручной машины, и его легко обнаружить при частотном анализе вибрационного сигнала по характерному виду спектра в области нижних частот (участку, напоминающему по форме лыжный склон или спектр фликкер-шума с нереалистично большим значением энергии низкочастотной вибрации). Преобразуя среднеквадратичное значение некорректированного виброускорения а в перемещение d по формуле 
, где f - центральная частота полосы анализа, получают признак, по которому можно судить о наличии сдвига. Если рассчитанное по приведенной формуле перемещение очевидно превышает наблюдаемое движение датчика (например, более чем в два раза), это свидетельствует о том, что с большой долей вероятности имеет место сдвиг нулевого уровня.
, где f - центральная частота полосы анализа, получают признак, по которому можно судить о наличии сдвига. Если рассчитанное по приведенной формуле перемещение очевидно превышает наблюдаемое движение датчика (например, более чем в два раза), это свидетельствует о том, что с большой долей вероятности имеет место сдвиг нулевого уровня.
Хотя наличие сдвига нулевого уровня можно обнаружить из анализа низкочастотных составляющих вибрационного сигнала, он оказывает влияние на весь спектр вибрации в целом. Поэтому любые измерения, для которых наблюдается данный эффект, должны быть признаны непригодными. Не следует пытаться использовать результаты измерений, в которых явно виден признак сдвига нулевого уровня, удаляя или каким-либо образом корректируя низкочастотную область спектра.
Как до, так и после проведения последовательности измерений весь измерительный тракт должен быть проверен с помощью вибрационного калибратора (эталонного источника вибрации), воспроизводящего синусоидальную вибрацию с известным ускорением на известной частоте.
Примечание - На практике коэффициент преобразования акселерометра редко изменяется в процессе измерений, однако сам акселерометр может получить механические повреждения. Регулярные проверки позволяют выявить мнимые изменения коэффициента преобразования и при необходимости исключить некоторые измерения.
Характеристики измерительного тракта следует периодически (например, каждые два года) подтверждать. В процессе испытаний должно быть подтверждено, что измерительный тракт работает в пределах допусков, установленных ГОСТ ИСО 8041.
Помимо периодических поверок испытания на подтверждение характеристик измерительной системы следует проводить всякий раз после того, как какая-либо ответственная часть измерительной системы была подвергнута грубому обращению. Результаты испытаний должны быть зафиксированы.
Неопределенность результатов измерений вибрации, воздействующей на оператора, зависит от действующих для каждого конкретного измерения факторов, таких как:
- отклонения режима работы ручной машины от нормального, изменения в позе рук и прилагаемых силах, связанных с процессом измерения (т.е. креплением акселерометров и подсоединением кабелей);