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工程单位(EU, Engineering Unit)和单位校正-第4部分加速度检测器第4部分-

通常,可以输入到分析设备 (如FFT分析器) 的信号是电压信号。

测量加速度、速度、力、声压等物理量时,使用将这些物理量转换为电压的检测器 (传感器) 。例如,如果有一个加速度检测器输出与加速度大小 (m/s 2) 成比例的电压信号,则使用该比例系数 (灵敏度) 将测量的电压值转换为加速度并显示它你可以做到。当测量振动量时,振动量可以用加速度 (m/s 2) 或分贝值 (dB) 表示。

这次,我们将向您展示如何将振动幅度表示为分贝值 (dB) 。

加速度分贝显示

用分贝值 (L) 表示加速度值的常用公式如下:。

  • 加速度分贝指示器_No.1

a:加速度 (m/s 2),a0:参考加速度 (m/s 2)

求JIS 1510“振动级计”中定义的振动加速度级时的基准加速度使用a0=1×10-5 (m/s 2),但其他规格有时也使用其他基准加速度值。

此外,如果在标准等中明确说明参考加速度的值,则很好,但通常可以表示为“10 m/s 2为120 dB”。在这种情况下,使用式 (1) 的变型式 (2) 可计算基准加速度a 0

  • 加速度分贝指示器_No.2

(m/s2

例如,将L=120 dB, a=10 m/s 2替换为表达式 (2),得到a0=1×10-5 m/s 2

分贝表示,1m/s 2为0dB

用本公司的FFT分析器等进行分析,用分贝值表示功率谱等时,除单位名 (m/s 2) 以外没有特别设定时,以1m/s 2为0dB表示分贝值。当加速度检测器的灵敏度为1.02 mV/ (m/s 2) 时,DS-0221FFT分析软件和DS-3000实时声振动分析软件的设置示例如图1和图2所示。

  • 图1在DS-0221中将1m/s2设置为0dB时 (设置示例)
    图1在DS-0221中将1m/s2设置为0dB时 (设置示例)
  • 图2在DS-3000中将1 m/s2设置为0 dB时 (设置示例)
    图2在DS-3000中将1 m/s2设置为0 dB时 (设置示例)

JIS C1510“振动水平计”中的振动加速度水平

在JIS C1510“振动水平计”中,振动加速度水平规定为“振动加速度的有效值除以基准的振动加速度 (10-5 m/s 2) 所得的值的常用对数的20倍”,这相当于在式 (1) 中作为a 0 =1×10-5 m/s 2计算的值。

由于DS-0221FFT分析软件等不具有在显示分贝值时设置参考加速度的功能,因此将通过参考加速度校正加速度检测器的灵敏度得到的值设置为物理量 (EU值) 。如果加速度检测器的灵敏度为1.02 mV/ (m/s 2) =1.02×10-3 V/ (m/s 2),则将其乘以参考加速度1×10-5 (m/s 2) 后的1.02×10-8设置为物理量 (EU值) 。单位名称为空。

图3示出了DS-0221的设置示例,图4示出了当输入有效值约为10 m/s 2 (单个振幅为14 m/s 2) 的加速度信号时的时间波形和功率谱示例。功率谱显示的是正确的120 dB,但时间峰值非常大,为1424598。这并不表示发生了142万 m/s 2的加速度。该值乘以参考加速度1×10-5 (m/s 2),即1424598×10-5 =约14.2 m/s 2是实际发生的加速度。

  • 图3在DS-0221中将1×10-5 (m/s2) 设定为基准加速度的情况 (设定示例)
    图3在DS-0221中将1×10-5 (m/s2) 设定为基准加速度的情况 (设定示例)
  • 图4DS-0221的功率谱和时间波形 (显示示例)
    图4DS-0221的功率谱和时间波形 (显示示例)

DS-3000实时声振动分析软件允许您将参考加速度设置为0 dB参考值,以显示分贝值。单位名称为m/s 2,EU值为加速度检测器灵敏度,0 dB参考值为参考加速度1 E-5 (1×10-5 m/s 2) 。请注意,某些旧版本的DS-3000软件无法设置0 dB标准值,因此请升级到最新版本。

图6显示了有效值约为10 m/s 2 (单幅14 m/s 2) 的加速度信号输入时的时间波形和功率谱示例。功率谱的值约为120 dB,时间波峰的值约为14 m/s 2,这两个值都显示正确。

  • 图5在DS-3000中将1×10-5 m/s2设定为基准加速度时 (设定例)
    图5在DS-3000中将1×10-5 m/s2设定为基准加速度时 (设定例)
  • 图6 DS-3000的功率谱和时间轴波形 (显示示例)
    图6 DS-3000的功率谱和时间轴波形 (显示示例)

1 G为60 dB的分贝表示

以标准重力加速度值作为加速度单位时,规定1.0 G=9.806 65 m/s 2。G不包括在SI单位中,根据日本的计量法,它不允许用于商业交易等。但是,有些情况下使用G单位与过去测量的数据进行比较。

此部分显示1 G分贝作为60 dB的配置示例:。

将L=60 dB、a=1 G代入式 (2),可知基准加速度的值设定为a0=1×10-3 G即可。

由于DS-0221FFT分析软件等不具有在显示分贝值时设置参考加速度的功能,因此将加速度检测器的灵敏度校正后的值设置为物理量 (EU值) 。如果加速度检测器的灵敏度为1.02 mV/ (m/s2) =10.0 mV/G=10.0×10-3 V/G,则将其乘以参考加速度1×10-3 G后的1.0×10-5设置为物理量 (EU值) 。单位名称为空。图7显示了配置示例。

  • 图7在DS-0221中将1 G设置为60 dB (示例设置)
    图7在DS-0221中将1 G设置为60 dB (示例设置)

DS-3000实时声振动分析软件具有设定0 dB参考值的功能,因此,将单位名称设定为G,将单位换算为G的加速度检测器灵敏度0.01 (10.0 mV/G) 设定为EU值,将参考加速度0.001 (1×10-3 G) 设定为0 dB参考值。图8显示了配置示例。

  • 图8在DS-3000中将1 G设定为60 dB时 (设定例)
    图8在DS-3000中将1 G设定为60 dB时 (设定例)

分贝表示,9.8 m/s 2为60 dB

在上述方法的情况下,时间波形的单位为G。但是,对于具有0 dB参考值功能的软件,时间波形的单位仍为m/s 2,9.8 m/s 2 (1 G) 可为60 dB。标准重力加速度正确为9.806 65 m/s 2,但使用加速度检测器测量时精度不高,因此即使将其设置为9.8 m/s 2也没有问题。
将L=60 dB、a=9.8 m/s 2代入式 (2),可知基准加速度的值设定为a0=9.8×10-3 m/s 2即可。

当使用DS-3000实时声振动分析软件进行设置时,将单位名称设置为m/s 2,将加速度检测器灵敏度设置为EU值,将9.8 E-3 (9.8×10-3 m/s 2) 设置为0 dB参考值。图9显示了配置示例。

  • 图9在DS-3000中将9.8 m/s2设定为60 dB时 (设定示例)
    图9在DS-3000中将9.8 m/s2设定为60 dB时 (设定示例)

使用校正用激振器校正的方法

加速度检测器用的灵敏度校正器和校正用的激振器是以预先确定的尺寸 (例如10m/s 2) 振动的激振器。将加速度检测器置于该激振器上,可根据输出信号 (校正信号) 进行校正。

例如,如果给定加速度a0=1.0×10-5 m/s 2,加速度的有效值a=10 m/s 2,将它们代入公式 (1),校正值的分贝值L为120 dB。

在各软件的单位、校正功能中,按照前项的步骤设定物理量 (EU值) 以外的设定后,在信号校正(EU/S.P)功能中以校正值的分贝值L (120 dB) 进行校正。校准过程与上次 (测量栏149) 中介绍的相同,只是将Y轴设置设置为LOG而不是LIN。

总结

上次我们介绍了用加速度 (m/s 2) 的值表现振动幅度的分析装置的设定方法。这次我们介绍了用分贝值 (dB) 表现振动幅度的设定方法。
到目前为止,我们已经介绍了振动测量的单位和校正方法,下次我们将介绍声音测量的单位和校正方法。
关于分贝值,请参照以下资料。

小野测器技术报告:“什么是分贝?”

(摘自2014年4月17日发行的电子邮件杂志)