GB/T 20485.31-2011
基本信息
标准号： GB/T 20485.31-2011
中文名称：振动与冲击传感器的校准方法 第31部分:横向振动灵敏度测试
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
出版语种：简体中文
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相关标签： 振动 冲击 传感器 校准 方法 横向 灵敏度 测试
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标准简介
GB/T 20485.31-2011 振动与冲击传感器的校准方法 第31部分:横向振动灵敏度测试
GB/T20485.31-2011
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标准内容
ICS 17. 160
中华人民共和国国家标雅
GB/T 20485.31--2011/IS0 16063-31:2009代替 GB/T 13823.8—1994
振动与冲击传感器的校准方法
第31部分：横向振动灵敏度测试Methods for the calibration of vibration and shock transducersPart 31 : Testing of transverse vibration sensitivity(1SO 16063-31:2009,IDI)
2011-12-30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
2012-10-01实施
GB/T 20485.31—2011/ISO 16063-31:2009GB/T20485振动与冲法传感器的校推方法》出以下几大类组成：——第 1类:基本概念；
一第2类：绝对法校推（如：激光于沙法搬动绝对校准，激光干涉法冲击绝对校准等）；第3类：比较法校准（如：振动比较法校准、冲击比较法校准等）；第1类：环境模拟校准（如：磁灵微度、声灵敏度、基座应变灵敏度、横向探动灵敏度等）。本部分属第4类，是GB/T20185的第31部分。本部分按照GB/T1.1---2009给出的规则起革。本部分代替GB/T13823.8—1994。本部分与GB/T13823.8—1994的主要区别是：GB/T13823.8—1994只提山了：-种方法，而本部分提出了三种不同的测试方法：单抽振动激励法，两轴振动激励法和三轴振动激励法。本部分使用翻译法等间采用IS016063-31：2009振动与冲击传感器的校准方法第31部分：横间振动灵皴度的测试》英文版)。
本部分由企围机械振动、冲击与状态监测标推化技术委员会(SAC/TC53)提出并归口。本部分起草单位：中国测试技术研究院，中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所、陕西省计量科学研究院、江苏联能电子技术有限公司、航天科技集团公司第704研究所。本部分主要起草人：朱沙、李新良、秦字、陈启山、旮敏。本部分所代替标推的厉次版本发布情况为：GB/T13823.8-—1991.
1范园
B/T 20485.31—2011/IS0 16063-31:2009振动与冲击传感器的校准方法
第31部分：向振动灵敏度测试
GB/工20485的本部分规定了横向振动灵度测试的仪器设备和方法，该方法适用于直线速度和加速度传感器。
本部分给出的是传感器在乘直于敏感几何辅方向的平面内振动随产生的灵敏度（见附录A)测试的方祛和步骤。由下向灵嫩度的大小随振动方位的不同面变化，因而有多种确定其最大值的方法。间灵敏度与传感器几何轴灵敏度之比的最大值为最大横向灵度，同时此时的角度亦是传感器的最大横向灵薇度的方莅带。
本部分给出的方法与技术实现了在测试过程中传感器的次安装，避免了由于传感器重复安装所引人的较人的测量不确定度。本部分提山三种不同的测试方法：单轴握动激励法，双辅振动激励法和三轴援动激励法。三轴振动激励法同时测量横向和几何破感方问灵敏度，从而模拟了现实环境中传感器受到的多轴向搬动的情况。
注：在弯曲设计的如理健计当中，测得的惜向灵敏度在没有握动作期于加速度计的效感几何辅方间与有摄动作前子班速证计商敏感儿何轴向时有拍显的差别你如，当变闻樂因破派动而偏时）。本部分适用的频率范图为1Hz～5kHz，动态范围为1m/s～1000n/s（依题率而定）和1mm/s~1m/s（依频率而定）。虽然以上所提到的系统都可实现这些测量范固，但是具体的得一个系统通微都消基局限，基实际使范围雾小得多本部分给出的方法是奏考传感器及微光干涉仪的输出比较而得到的講向灵敏度。本部分给出的模向灵敏度的扩展不定度为0.1%（包含因子==2），如果以横向灵辙度与传感灵敏度的百分比来表逑，不确定度会更小。2规范性引用文件
下列文件对于本文作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)道用于木文件。GB/T20485.1-2008振动与冲击传感器的校准方法第1部分：蒸本概念（ISO1.6063-1：1998IDT
ISO266市学常用顺率（Acoustics—Preferredfrequencies）3测量不确定度
以横向灵敏度1%为例,扩展不确定度 0.1%(见第 1章)是指测量值应该介了1.1%和0.9%之间：希望所有使用GB/T204g5的用户按照GB/T20485.1-~2008附录A进行测量不确定度的评估与报告，扩展不确定度的包含因子收2或者置信概率取95%。实验室或终端用户有衰任保证扩展不确定度报告数据是前信的。
GB/T 20485.31—2011/ISO 16063-31:20094单轴振动激励法的横向灵敏度测试系统4.1装置
横向灵敏度测试系统的单轴向握动发生器是指配备了特定设计装置的单轴激振器，该特定装骨用于安装被测传感器，并且使得传感器的敏感儿何轴的方问飛直于激换器的运动方向（激振器的运动方向如图1所示，定义为Z方向）。激报方向的改变可以使得传感器的敏感儿何轴的垂直方向与激振器的运动方向形成不同的角度，最优为至少180°连续角度的变化。如图1所示为一个八面体固定装暨的示例（见参考文献[5])。
另一个方法是使用电动长外程激振器与转盘链盘进电机驱动（见第5章）。固定（传感器）装置的横向加速度振隔取决于激振器的向振动，在每个测试题睾激振器的横向振动应小于Z力向加速度振幅值的1%，当被测传感器的模血灵酸度示于它光而轴灵敏度2穿格情况下，对激振器的横向振动应有更高的要求(例如霆测量标辉处为0.2%)。为确保微振器的横向振动暴够小，应事先测量安斐有负载(形状重量和被传露露近似)的整个装置（微振器和固定装)的樣向振动，或者在实际的横向灵敏度测革中对横衡振动进行监测，对于被测传感器的输入和输出信号的谢量见籍8章。横问测试系烧的频率范围一般是1Hz—5kHs;这取决了邀振器的工作范固是装置和被测传感器的质量，产生翁加速度幅
说期：
转8面体的凝柠装置<角度变化45)：被测传感器；
八面烯：
4参考加速度计:
振动激台台面。
图1横向灵敏度测量装置中传感器敏感轴与邀振器振动方向垂直示意4.2方法
4.2.1测试程序
GB/T 20485.31--2011/IS0 16063-31:2009振动传感器的灵敏度是指在参考振幅和振动频率下振动与传感器敏感几何轴方间一致时的荧敏度S（简记为S)。横所灵敏度Sr是频率的丽数，它是振动施加-传感器敏感轴的垂直方间传感器的灵敏度，垂直于沿传感器敏感轴的不同方向的横向灵敏度不同。测试报背应给出测试率下最大和最小的向灵敏度的方向和大小，或者以频响函数的形式给出。4.2.2结果衰达式
用式(1)计算模向灵敏度ST：
武中：
ttgul
垂真于敏感轴振动时传器输出信号幅值；-测试方向上的速度幅值。
用式(2)计算相对横向灵敏度$，以百分比表示：S.
武中：
S——传感器在几何敏感输上的灵敏度。5带转盘的振动激励法的模向灵敏度测试系统5.1装
5.1.1概述
×100%
本章阔述的横向灵敏度测置系统由一个单轴向激振器和一个旋转台组成。{12
-（2)
注：为了符合ISA-RP37.2S标准，多个加速度计的生产」家采用了类似于图2的设备。示例中设备详见参考文献
说期：
旋转围盘：
2…-传动杆！
3——由步逃电机控制的转盘；
4——滑块或空气轴系：
5—-被测试传感器；
a()-—加连度；
--确频率(\角度”
图2使用转盘和机械激振器测题向灵敏度的示例3
GB/T 20485.31—2011/IS0 16063-31:2009电机通过齿形传动带以恒定速度转动，驱动曲柄，滑块带动结构体在有青铜套的两根导轨的约束下运动。在结构体内，有一个由步进电机控制其运动的转盘。结构体作12Hz、25.4mm峰-峰蝠的往复运动，相当于速度均方根值（有效值)为51m/s2加速度计安装在结树体的转盘上进行测试，例如可安装在转盘中央4-28UNF1中心孔上。般情祝下，加速度计的安装几何垂直于输人加速度方向，道过特殊设计的配接器，加速度计的几何轴也可以同结构体的运动方向一致，这样，在此方向上用相同的激励题率可确定加速度计的几何轴灵敏度。而在安装加速度计几何绷向与运动方向垂直时，可得到几何轴轴向方位角度函数的横向灵敏度，如图3所示：完成次旋转的时间在30s和120s之间，分辨力决定了旋转时间，特别是最小横向灵嫩度方间的分辨力。
说明：
1-…-电源合馨（或）
一滤波器
数学电表(VM)：
角位摄探器
-结构体：
-安装衣转盘上蘭被谢德感器；
角位饮探器B，
计算机：
12——驱动器;
13-交流电动机
位置控制器
转动控制冠板。
图3家整的信粤理科数据案集系统结梅程图1838
覆空环研理度计蓝测报动状态。通过两积分，将激励轴方建议在导轨运动方向上永久或定期安向的加速度变为位移幅值，由此可比较测值和期望值(25.4mm）。横向调试系统一般工作在 5 Hz~～15 Hz,阅定的位移振幅(首选 25,4 1n睡-峰值振幅）。5. 1.2激振器组件
5.1.1给出的宗例中，邀握器的基本榜成是三相交统同步电机利机械振单元，邀振单元本身毒由一个曲柄滑块机构驱动带有转盘的结构体构成，装有被测传感器的转盘电步逆电机控制。电源赖率为50Hz,4极性电机的转速n为1500r/nuin，注：并非一定使用3祖4极同步电动机。为了简化装望，可用与电源预率同步工作的中绕单相同步电机1）英制细牙累效，1/1为螺纹外径，转换为公制乘以25.4，单位1IU,UNF表示细牙愿效，每英寸有28个螺纹，4
5.1.3信号调理和数据采集系统
GB/T 20485.31—2011/1S0 16063-31:2009一殷情说下，测整单元的输出需要进行信号调理，包括滤波被和放大。信号调理单元由电源，电压或电荷放大器、24dB/oct窄带模拟带通滤波器组成，窄带模拟带通滤波器可由个高通和低通滤波器组合而成，滤波后的信号接人模数转换器，然后通过相应的数字接口连接到计算机。图3是一个完整的信导调理和数据采集系统亲例框图。5.2方法
按预定的试步骤安装传感器，确保垂置下敏感轴平面的已知振动至少是微感辅方向的100倍。设定振动的频率和振幅，并保证在传感器工作的频率和振幅范围之内。传感器绕传感器敏感轴旋转，确定其最大向灵敏度及最大，最小灵敏度的方向。注：道常最感※趣的参数是最火横向灵敏度的大小和最小横向录嫩庭的方柯5.3结果表达
结果表示为同样运动的振动激励条仆下，横向运动最大横向灵敏度时传感器的输出和几悔射向摘动时传感器输出的百分比(参考文献[7])。详见4.2.2和附录A：
6X轴、Y轴振动激励法的横向灵敏度测试系统6.1装置
横向灵敏度测试系统包括X-Y平面上的至少俩个激振器，X轴和Y轴参考加速度计.劲率放大器和基于计算机的采案与控制系统。图4和图5给出了两种形式的横阿激振器（图4见参考文献[图5见参考文献[!)。两种形式都能在X-Y平面内产生所有可能方向的振动，仍能保持传感器位置角度不变。与在第4章中给出的方法不同，那卫只在一个方向上振动并通过旋转传感器的安装角度（绕几何轴的所有角度)找出最大横向灵敏度方向。5
GB/T 20485.31—2011/ISO 16063-31:20093
说明：
1——X轴参考加速度计：
-Y轴参考加速度计；
被刻传感器：
1—-—横向加速度的方向：
价号适调段：
说明：
X轴参考加速度计：
2Y轴参考加速度计：
3——被测传感器：
4——空气轴承垫：
5：X-Y乎板；
一信母适调仪：
计靠机，数据采案及模拟输出模块功率政大器
8——X轴驱动器；
轴器。
图4X-Y乎面测试系统
一计算机、数据来案及模拟输出模快一功举放大器；
x轴微振器；
10——Y轴激振器；
11-—起架。
图5X-Y平面测试系统
GB/T 20485.31—2011/1S0 16063-31:2009第一种类型的激振装置（见图4)E8是以悬臂形式安装在较大地基上的圆柱型杆，被测传感器安裂在杆的自由端其敏感轴和杆心线平行。粘在杆上的双压电晶计驱动器通常以杆的一阶固有频率来驱动杯，以在谐振条件下获得较大的信号幅度和较小的被形失真。注：阅柱型杆应有足够轴向刚度，以防正在被涵传感器效感方向上产生有影响的运动。变形杆的微小角度可能在被闷传感器的灵敏度几何轴上产生纵向问心加度。如果轨感是逊想团形（俯视），向心加速度理论上是不变的;如景轨逆不是真正的阅,这时的向心妞速度只是还似不变。某一握动率下杆和轴,丫轴的爽角也是微小府加遮度的来源之一。
第二种类的微振器（见图5)可是用空气靴承约束在X-Y方向运动的平的平台，在平台.安装被测传感器折便泵敏轴垂有于振动台面。两个或更多的激摄器用来驱台面运动。从激振器摄动合连接件的设计是以感少钟的任何凝转运动围绕传感器敏感轴为马标。在这两种系统中，有两只小的参考传感端安装在运动部件上，其几何辅在振动台平面内，并靠近被测传感器（见图4和图5）。调整激振器波形使杆的端部按照预定模式运动。同相位驱动X和Y激握器，通过改变相对振幅获得在何方向上的线性运动，可谢量任一个方向的榄向灵敏度。
此外,调激振器使Y和与×向的运动正交，即Y向与X尚相位成90，则Y向与X向运动合成为一个圆形的迹。在此条件下，传感器受到的间心加速度欠尽以振动周期为周期变化，可分析、比较被测传感器输出的幅值和相位与参考传感骅的关系。此附，模向灵敏度是被谢传感器的输出与加速度输入比，输出相位相对于旋转运动而变化，取决于被测传感器的横向灵敏度方向。圆柱型杆的谐振频率范圈一般足850Hs到500Hz,语振频率取决于同紧装的量和测试革元本身。加速度幅从10 m/s~～200 m/。对于使用两个或更多的激振需的平面系统.测试频率般为5Hz～100Hz,加[速度幅值10m/s200m/s，位振幅1mm~10mm。
6.2方法和结果表达
以图4为例介绍这种方法，详见参考文就[8]。计算机控制在X-Y半面的运动，根据式3)和式（4)（当一2时）产生近似圆周运动。此时计算机可同步采集X向和Y向参考加速度计和被测传感器的信号。
横向灵敏度测试系统处在X-Y平面内产生题率于的直线加遮度运动，控制速度沿X轴和Y轴方向的分量，使其相位差为90°，关系式如下：ax(t) -axsin(2/t)
ay(t)=aytos(2元)
武中：
在x（)—沿X轴的加速度随间变化的值；ax沿X轴的加速度分量幅值
于振动频率；
一时间；
a…沿轴的加速度分量辐值；
ay（）——沿轨的加速度随时间变化的值--(3
在--般请况下，式(3)及式（4)描述的是X-Y乎面内的椭圆运动：如果加速度值x和a相等，则描述的是一个面，
在-Y平面内，任何时刻时速度失量由加速度幅值以及其方位角β求得：a(t)=Va()+ay(t)
GB/T20485.31-2011/ISO16063-31:2009p(t)
（6）
传感器箍出幅值ucu（t)与加速度幅值α()的比率最大值为被测传感器最大横向灵敏度ST,nxS-r,mar
[wan (
对于冲击如速度计，其敏感轴灵敏度（图A，1里的Sv）很小，横向运动的输出振幅uaut(e)可能会非常小。在这种情况下，采用“正弦逼近法\技术可以改菩信号的分辨力（此法在GB/T20485.1121中有详述），或同时对被测传感器和参考加速度计的输出信号进行快速傅里叶变换也可达到目的。在激振频率点=2元于处，加速度分量4×和a的频谱，被测传感器输出的题谱的复数表达式分别为；
Ax(jma) =FFT[ax()l
Ay(ju,)=FFTar(t)l
Ur(j) =FFT[uaur().
被测传感器与X-Y轴参考加速度计同相的输出可衰示为：Ux =RefU.
其中Rc（)代表实数部分，A：和A分别是A：的模和共轭。在 X 和Y方向上的横向灵敏度分别为:Ux
由式(15)和式(16)计算最大横向灵敏度Sr,mx和最大横向灵敏度角度Pr.mxSe mx /S. m. + Smx
Pr,mx
最小横向灵敏度角度Pin可由下式得到：Sy.pax
Per.min =Rr mx ±号
7三轴振动激励法的横向灵敏度测试系统7.1仪器www.bzxz.net
-(10 )
（13）
+( 14)
（17)
这种横向测试系统由X、Y和Z方向三个独立的激振器组成，通过交叉合单元，在Z方向产生额定的振动加速度，同时激发在X-Y平面的振动，以此来模拟被测传感器的典型应用条件。在参考文献[10]和[11]（见图6)中描述的三轴运动发生器由3个线性电动式激振器组成，激振器采用旖压轴承耦合。它可以独立控三个绷(X,Y和Z)的振动率和振幅横向测试系统应有测量X、Y和Z方向的振动参数和被测传感器的输出信号的测量子系统。在三轴校准系统的示例（参考文献[10和[111)中，同时測量X、Y和2振动参数的量系统可分为三种情说：
图6使用一只三轴向加速度计和三轴激振器；8
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振动与冲击传感器的校准方法
第31部分：横向振动灵敏度测试Methods for the calibration of vibration and shock transducersPart 31 : Testing of transverse vibration sensitivity(1SO 16063-31:2009,IDI)
2011-12-30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
2012-10-01实施
GB/T 20485.31—2011/ISO 16063-31:2009GB/T20485振动与冲法传感器的校推方法》出以下几大类组成：——第 1类:基本概念；
一第2类：绝对法校推（如：激光于沙法搬动绝对校准，激光干涉法冲击绝对校准等）；第3类：比较法校准（如：振动比较法校准、冲击比较法校准等）；第1类：环境模拟校准（如：磁灵微度、声灵敏度、基座应变灵敏度、横向探动灵敏度等）。本部分属第4类，是GB/T20185的第31部分。本部分按照GB/T1.1---2009给出的规则起革。本部分代替GB/T13823.8—1994。本部分与GB/T13823.8—1994的主要区别是：GB/T13823.8—1994只提山了：-种方法，而本部分提出了三种不同的测试方法：单抽振动激励法，两轴振动激励法和三轴振动激励法。本部分使用翻译法等间采用IS016063-31：2009振动与冲击传感器的校准方法第31部分：横间振动灵皴度的测试》英文版)。
本部分由企围机械振动、冲击与状态监测标推化技术委员会(SAC/TC53)提出并归口。本部分起草单位：中国测试技术研究院，中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所、陕西省计量科学研究院、江苏联能电子技术有限公司、航天科技集团公司第704研究所。本部分主要起草人：朱沙、李新良、秦字、陈启山、旮敏。本部分所代替标推的厉次版本发布情况为：GB/T13823.8-—1991.
1范园
B/T 20485.31—2011/IS0 16063-31:2009振动与冲击传感器的校准方法
第31部分：向振动灵敏度测试
GB/工20485的本部分规定了横向振动灵度测试的仪器设备和方法，该方法适用于直线速度和加速度传感器。
本部分给出的是传感器在乘直于敏感几何辅方向的平面内振动随产生的灵敏度（见附录A)测试的方祛和步骤。由下向灵嫩度的大小随振动方位的不同面变化，因而有多种确定其最大值的方法。间灵敏度与传感器几何轴灵敏度之比的最大值为最大横向灵度，同时此时的角度亦是传感器的最大横向灵薇度的方莅带。
本部分给出的方法与技术实现了在测试过程中传感器的次安装，避免了由于传感器重复安装所引人的较人的测量不确定度。本部分提山三种不同的测试方法：单轴握动激励法，双辅振动激励法和三轴援动激励法。三轴振动激励法同时测量横向和几何破感方问灵敏度，从而模拟了现实环境中传感器受到的多轴向搬动的情况。
注：在弯曲设计的如理健计当中，测得的惜向灵敏度在没有握动作期于加速度计的效感几何辅方间与有摄动作前子班速证计商敏感儿何轴向时有拍显的差别你如，当变闻樂因破派动而偏时）。本部分适用的频率范图为1Hz～5kHz，动态范围为1m/s～1000n/s（依题率而定）和1mm/s~1m/s（依频率而定）。虽然以上所提到的系统都可实现这些测量范固，但是具体的得一个系统通微都消基局限，基实际使范围雾小得多本部分给出的方法是奏考传感器及微光干涉仪的输出比较而得到的講向灵敏度。本部分给出的模向灵敏度的扩展不定度为0.1%（包含因子==2），如果以横向灵辙度与传感灵敏度的百分比来表逑，不确定度会更小。2规范性引用文件
下列文件对于本文作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)道用于木文件。GB/T20485.1-2008振动与冲击传感器的校准方法第1部分：蒸本概念（ISO1.6063-1：1998IDT
ISO266市学常用顺率（Acoustics—Preferredfrequencies）3测量不确定度
以横向灵敏度1%为例,扩展不确定度 0.1%(见第 1章)是指测量值应该介了1.1%和0.9%之间：希望所有使用GB/T204g5的用户按照GB/T20485.1-~2008附录A进行测量不确定度的评估与报告，扩展不确定度的包含因子收2或者置信概率取95%。实验室或终端用户有衰任保证扩展不确定度报告数据是前信的。
GB/T 20485.31—2011/ISO 16063-31:20094单轴振动激励法的横向灵敏度测试系统4.1装置
横向灵敏度测试系统的单轴向握动发生器是指配备了特定设计装置的单轴激振器，该特定装骨用于安装被测传感器，并且使得传感器的敏感儿何轴的方问飛直于激换器的运动方向（激振器的运动方向如图1所示，定义为Z方向）。激报方向的改变可以使得传感器的敏感儿何轴的垂直方向与激振器的运动方向形成不同的角度，最优为至少180°连续角度的变化。如图1所示为一个八面体固定装暨的示例（见参考文献[5])。
另一个方法是使用电动长外程激振器与转盘链盘进电机驱动（见第5章）。固定（传感器）装置的横向加速度振隔取决于激振器的向振动，在每个测试题睾激振器的横向振动应小于Z力向加速度振幅值的1%，当被测传感器的模血灵酸度示于它光而轴灵敏度2穿格情况下，对激振器的横向振动应有更高的要求(例如霆测量标辉处为0.2%)。为确保微振器的横向振动暴够小，应事先测量安斐有负载(形状重量和被传露露近似)的整个装置（微振器和固定装)的樣向振动，或者在实际的横向灵敏度测革中对横衡振动进行监测，对于被测传感器的输入和输出信号的谢量见籍8章。横问测试系烧的频率范围一般是1Hz—5kHs;这取决了邀振器的工作范固是装置和被测传感器的质量，产生翁加速度幅
说期：
转8面体的凝柠装置<角度变化45)：被测传感器；
八面烯：
4参考加速度计:
振动激台台面。
图1横向灵敏度测量装置中传感器敏感轴与邀振器振动方向垂直示意4.2方法
4.2.1测试程序
GB/T 20485.31--2011/IS0 16063-31:2009振动传感器的灵敏度是指在参考振幅和振动频率下振动与传感器敏感几何轴方间一致时的荧敏度S（简记为S)。横所灵敏度Sr是频率的丽数，它是振动施加-传感器敏感轴的垂直方间传感器的灵敏度，垂直于沿传感器敏感轴的不同方向的横向灵敏度不同。测试报背应给出测试率下最大和最小的向灵敏度的方向和大小，或者以频响函数的形式给出。4.2.2结果衰达式
用式(1)计算模向灵敏度ST：
武中：
ttgul
垂真于敏感轴振动时传器输出信号幅值；-测试方向上的速度幅值。
用式(2)计算相对横向灵敏度$，以百分比表示：S.
武中：
S——传感器在几何敏感输上的灵敏度。5带转盘的振动激励法的模向灵敏度测试系统5.1装
5.1.1概述
×100%
本章阔述的横向灵敏度测置系统由一个单轴向激振器和一个旋转台组成。{12
-（2)
注：为了符合ISA-RP37.2S标准，多个加速度计的生产」家采用了类似于图2的设备。示例中设备详见参考文献
说期：
旋转围盘：
2…-传动杆！
3——由步逃电机控制的转盘；
4——滑块或空气轴系：
5—-被测试传感器；
a()-—加连度；
--确频率(\角度”
图2使用转盘和机械激振器测题向灵敏度的示例3
GB/T 20485.31—2011/IS0 16063-31:2009电机通过齿形传动带以恒定速度转动，驱动曲柄，滑块带动结构体在有青铜套的两根导轨的约束下运动。在结构体内，有一个由步进电机控制其运动的转盘。结构体作12Hz、25.4mm峰-峰蝠的往复运动，相当于速度均方根值（有效值)为51m/s2加速度计安装在结树体的转盘上进行测试，例如可安装在转盘中央4-28UNF1中心孔上。般情祝下，加速度计的安装几何垂直于输人加速度方向，道过特殊设计的配接器，加速度计的几何轴也可以同结构体的运动方向一致，这样，在此方向上用相同的激励题率可确定加速度计的几何轴灵敏度。而在安装加速度计几何绷向与运动方向垂直时，可得到几何轴轴向方位角度函数的横向灵敏度，如图3所示：完成次旋转的时间在30s和120s之间，分辨力决定了旋转时间，特别是最小横向灵嫩度方间的分辨力。
说明：
1-…-电源合馨（或）
一滤波器
数学电表(VM)：
角位摄探器
-结构体：
-安装衣转盘上蘭被谢德感器；
角位饮探器B，
计算机：
12——驱动器;
13-交流电动机
位置控制器
转动控制冠板。
图3家整的信粤理科数据案集系统结梅程图1838
覆空环研理度计蓝测报动状态。通过两积分，将激励轴方建议在导轨运动方向上永久或定期安向的加速度变为位移幅值，由此可比较测值和期望值(25.4mm）。横向调试系统一般工作在 5 Hz~～15 Hz,阅定的位移振幅(首选 25,4 1n睡-峰值振幅）。5. 1.2激振器组件
5.1.1给出的宗例中，邀握器的基本榜成是三相交统同步电机利机械振单元，邀振单元本身毒由一个曲柄滑块机构驱动带有转盘的结构体构成，装有被测传感器的转盘电步逆电机控制。电源赖率为50Hz,4极性电机的转速n为1500r/nuin，注：并非一定使用3祖4极同步电动机。为了简化装望，可用与电源预率同步工作的中绕单相同步电机1）英制细牙累效，1/1为螺纹外径，转换为公制乘以25.4，单位1IU,UNF表示细牙愿效，每英寸有28个螺纹，4
5.1.3信号调理和数据采集系统
GB/T 20485.31—2011/1S0 16063-31:2009一殷情说下，测整单元的输出需要进行信号调理，包括滤波被和放大。信号调理单元由电源，电压或电荷放大器、24dB/oct窄带模拟带通滤波器组成，窄带模拟带通滤波器可由个高通和低通滤波器组合而成，滤波后的信号接人模数转换器，然后通过相应的数字接口连接到计算机。图3是一个完整的信导调理和数据采集系统亲例框图。5.2方法
按预定的试步骤安装传感器，确保垂置下敏感轴平面的已知振动至少是微感辅方向的100倍。设定振动的频率和振幅，并保证在传感器工作的频率和振幅范围之内。传感器绕传感器敏感轴旋转，确定其最大向灵敏度及最大，最小灵敏度的方向。注：道常最感※趣的参数是最火横向灵敏度的大小和最小横向录嫩庭的方柯5.3结果表达
结果表示为同样运动的振动激励条仆下，横向运动最大横向灵敏度时传感器的输出和几悔射向摘动时传感器输出的百分比(参考文献[7])。详见4.2.2和附录A：
6X轴、Y轴振动激励法的横向灵敏度测试系统6.1装置
横向灵敏度测试系统包括X-Y平面上的至少俩个激振器，X轴和Y轴参考加速度计.劲率放大器和基于计算机的采案与控制系统。图4和图5给出了两种形式的横阿激振器（图4见参考文献[图5见参考文献[!)。两种形式都能在X-Y平面内产生所有可能方向的振动，仍能保持传感器位置角度不变。与在第4章中给出的方法不同，那卫只在一个方向上振动并通过旋转传感器的安装角度（绕几何轴的所有角度)找出最大横向灵敏度方向。5
GB/T 20485.31—2011/ISO 16063-31:20093
说明：
1——X轴参考加速度计：
-Y轴参考加速度计；
被刻传感器：
1—-—横向加速度的方向：
价号适调段：
说明：
X轴参考加速度计：
2Y轴参考加速度计：
3——被测传感器：
4——空气轴承垫：
5：X-Y乎板；
一信母适调仪：
计靠机，数据采案及模拟输出模块功率政大器
8——X轴驱动器；
轴器。
图4X-Y乎面测试系统
一计算机、数据来案及模拟输出模快一功举放大器；
x轴微振器；
10——Y轴激振器；
11-—起架。
图5X-Y平面测试系统
GB/T 20485.31—2011/1S0 16063-31:2009第一种类型的激振装置（见图4)E8是以悬臂形式安装在较大地基上的圆柱型杆，被测传感器安裂在杆的自由端其敏感轴和杆心线平行。粘在杆上的双压电晶计驱动器通常以杆的一阶固有频率来驱动杯，以在谐振条件下获得较大的信号幅度和较小的被形失真。注：阅柱型杆应有足够轴向刚度，以防正在被涵传感器效感方向上产生有影响的运动。变形杆的微小角度可能在被闷传感器的灵敏度几何轴上产生纵向问心加度。如果轨感是逊想团形（俯视），向心加速度理论上是不变的;如景轨逆不是真正的阅,这时的向心妞速度只是还似不变。某一握动率下杆和轴,丫轴的爽角也是微小府加遮度的来源之一。
第二种类的微振器（见图5)可是用空气靴承约束在X-Y方向运动的平的平台，在平台.安装被测传感器折便泵敏轴垂有于振动台面。两个或更多的激摄器用来驱台面运动。从激振器摄动合连接件的设计是以感少钟的任何凝转运动围绕传感器敏感轴为马标。在这两种系统中，有两只小的参考传感端安装在运动部件上，其几何辅在振动台平面内，并靠近被测传感器（见图4和图5）。调整激振器波形使杆的端部按照预定模式运动。同相位驱动X和Y激握器，通过改变相对振幅获得在何方向上的线性运动，可谢量任一个方向的榄向灵敏度。
此外,调激振器使Y和与×向的运动正交，即Y向与X尚相位成90，则Y向与X向运动合成为一个圆形的迹。在此条件下，传感器受到的间心加速度欠尽以振动周期为周期变化，可分析、比较被测传感器输出的幅值和相位与参考传感骅的关系。此附，模向灵敏度是被谢传感器的输出与加速度输入比，输出相位相对于旋转运动而变化，取决于被测传感器的横向灵敏度方向。圆柱型杆的谐振频率范圈一般足850Hs到500Hz,语振频率取决于同紧装的量和测试革元本身。加速度幅从10 m/s~～200 m/。对于使用两个或更多的激振需的平面系统.测试频率般为5Hz～100Hz,加[速度幅值10m/s200m/s，位振幅1mm~10mm。
6.2方法和结果表达
以图4为例介绍这种方法，详见参考文就[8]。计算机控制在X-Y半面的运动，根据式3)和式（4)（当一2时）产生近似圆周运动。此时计算机可同步采集X向和Y向参考加速度计和被测传感器的信号。
横向灵敏度测试系统处在X-Y平面内产生题率于的直线加遮度运动，控制速度沿X轴和Y轴方向的分量，使其相位差为90°，关系式如下：ax(t) -axsin(2/t)
ay(t)=aytos(2元)
武中：
在x（)—沿X轴的加速度随间变化的值；ax沿X轴的加速度分量幅值
于振动频率；
一时间；
a…沿轴的加速度分量辐值；
ay（）——沿轨的加速度随时间变化的值--(3
在--般请况下，式(3)及式（4)描述的是X-Y乎面内的椭圆运动：如果加速度值x和a相等，则描述的是一个面，
在-Y平面内，任何时刻时速度失量由加速度幅值以及其方位角β求得：a(t)=Va()+ay(t)
GB/T20485.31-2011/ISO16063-31:2009p(t)
（6）
传感器箍出幅值ucu（t)与加速度幅值α()的比率最大值为被测传感器最大横向灵敏度ST,nxS-r,mar
[wan (
对于冲击如速度计，其敏感轴灵敏度（图A，1里的Sv）很小，横向运动的输出振幅uaut(e)可能会非常小。在这种情况下，采用“正弦逼近法\技术可以改菩信号的分辨力（此法在GB/T20485.1121中有详述），或同时对被测传感器和参考加速度计的输出信号进行快速傅里叶变换也可达到目的。在激振频率点=2元于处，加速度分量4×和a的频谱，被测传感器输出的题谱的复数表达式分别为；
Ax(jma) =FFT[ax()l
Ay(ju,)=FFTar(t)l
Ur(j) =FFT[uaur().
被测传感器与X-Y轴参考加速度计同相的输出可衰示为：Ux =RefU.
其中Rc（)代表实数部分，A：和A分别是A：的模和共轭。在 X 和Y方向上的横向灵敏度分别为:Ux
由式(15)和式(16)计算最大横向灵敏度Sr,mx和最大横向灵敏度角度Pr.mxSe mx /S. m. + Smx
Pr,mx
最小横向灵敏度角度Pin可由下式得到：Sy.pax
Per.min =Rr mx ±号
7三轴振动激励法的横向灵敏度测试系统7.1仪器www.bzxz.net
-(10 )
（13）
+( 14)
（17)
这种横向测试系统由X、Y和Z方向三个独立的激振器组成，通过交叉合单元，在Z方向产生额定的振动加速度，同时激发在X-Y平面的振动，以此来模拟被测传感器的典型应用条件。在参考文献[10]和[11]（见图6)中描述的三轴运动发生器由3个线性电动式激振器组成，激振器采用旖压轴承耦合。它可以独立控三个绷(X,Y和Z)的振动率和振幅横向测试系统应有测量X、Y和Z方向的振动参数和被测传感器的输出信号的测量子系统。在三轴校准系统的示例（参考文献[10和[111)中，同时測量X、Y和2振动参数的量系统可分为三种情说：
图6使用一只三轴向加速度计和三轴激振器；8
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