ГОСТ Р ИСО 16063-1—2009
фициента преобразования во всем рабочем диапазоне частот калибровку проводят на дискретных
частотах в пределахэтого диапазона. Возможно определение относительного коэффициента преобра
зования на разных частотах по сравнению с его значением на опорной частоте калибровки, однакодан
ный способ определения частотной характеристики обеспечивает меньшую точность. В большинстве
других практических случаев достаточно выполнения калибровки сравнением с эталонным преобразо
вателем. откалиброваннымпервичным методом. При проведении калибровки выходной сигнал
испытуемого преобразователя всегда сравнивают с движением поверхности, на которой закреплено
его основание.
5.2 Методы первичной калибровки
5.2.1 Измерения амплитуды перемещения и частоты
5.2.1.1 Общие положения
Многие методы калибровки в динамическом режиме зависят от точности измерения амплитуды
вибрации, которой подвергают преобразователь. Гармоническое возбуждение, создаваемое виброс
тендом. должно быть поступательным и точно направленным, поперечные колебания должны быть
пренебрежимо малы.
Измеренное перемещение может быть использовано для расчета скорости и. м/с, и ускорения а.
м/с2, по формулам v - 2ris и а = (
2
^)
2
s. что соответствует процедурам простого дифференцирования
гармонического перемещения s на частоте f. Применяя данные формулы, предполагают, что высшие
гармоники и шумовые составляющие вибрации остаются незначительными даже после дифференци
рования. Следовательно, необходимо минимизировать искажения, обусловленные электрическими ис
точниками энергии или другими причинами, например механическим резонансом. Высшие гармоники
нежелательны также потому, что они могут возбуждать резонансы в преобразователе.
Если амплитуда перемещения известна, то коэффициент преобразования на данной частоте мо
жет быть рассчитан как отношение амплитуды измеренного выходного сигнала преобразователя к ам
плитуде скорости или ускорения. Амплитуда перемещения должна быть измерена методом лазерной
интерферометрии (см. [21] — [26]. [35] и [36]).
Измерение амплитуды перемещения методом лазерной интерферометрии обычно обеспечивает
высокую точность в диапазоне от 0,1 Гц до 10 кГц (это соответствует амплитуде перемещения от 0,5 м до
20 нм). Специальные методы, основанные на интерференционных измерениях перемещения, позво
ляют, помимо модуля коэффициента преобразования, определять также фазовый сдвиг.
Альтернативой методу лазерной интерферометрии, также обеспечивающей высокую точность измере
ний как амплитуды, так и фазы перемещения, является метод с использованием лазерного допплеров
ского велосиметра [37]. Значительные погрешности измерений перемещения будут в случав, когда
опорное зеркало интерферометра колеблется с частотой (или на высшей гармонике) возбуждения пре
образователя. Погрешность может возникать также из-за колебаний разделителя луча. Данные
колебания рекомендуется контролировать, используя для этого акселерометр с высоким значением
коэффициента преобразования.
5.2.1.2 Теория идеального интерферометра
Принцип работы идеального интерферометра показан на рисунке 1, где Е0,Е,. Е2 — векторы элек
трического поля. /,.
/2
— расстояния, которые проходят лучи после разделителя: s — измеряемое пере
мещение (зеркало
2
).
Векторы электрического поля Е, и Е2могут быть определены формулами:
E ^ A .e x p J /M +y /,)].
где
а
— длина волны лазерного излучения.
Интенсивность сигнала фотодетектора /(f) может быть определена по формуле
где А, В — постоянные параметры системы;
8