Челомей В.Н. - Вибрации в технике. Том 5. Измерения и испытания

   Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./Ред. совет:  В. Н. Челомей (пред.). — М.: Машиностроение, 1981—Т. 5. Измерения и испытания. — Под ред. М. Д. Генкина. 1981. 496 с, ил.

   В пер.: 2 р. 70 к.

   На обороте гит л. авт.: В. В. Алесенко, А. С. Больших, М. Д. Генкин и др.

   В пятом томе описаны современные методы и средства вибрационных измерений и испытаний механических систем. Приведены методы аналитического описания и анализа процессов и систем Описана современная аппаратура для регистрации и анализа колебательных процессов. Большое внимание уделено методам и средствам экспериментального определения характеристик, идентификации и виброакустической диагностике механических систем. Описаны практические методы и средства виброиспытаний механических систем при гармонических, случайных и ударных воздействиях. Справочник предназначен для инженерно-технических работников, занятых расчетами, проектированием, изготовлением и эксплуатацией объектов современной техники.

   ПРЕДИСЛОВИЕ

   Пятый том справочника посвящен современным методам и средствам экспериментального определения характеристик колебательных процессов и систем. Том состоит из трех частей. Первая часть содержит необходимый теоретический и методический материал, а также описание виброизмерительной аппаратуры, начиная с преобразователей и кончая средствами обработки данных.

   Вторая часть посвящена идентификации и диагностике систем по вибрационным параметрам, а также измерениям частотных характеристик (импедансов, динамических жесткостей и т. п.), собственных частот и форм колебаний механических систем, В третьей части рассмотрены вопросы организации и проведения виброиспытаний, причем главное внимание уделено выбору режимов испытаний, применению ЦВМ при случайном и ударном возбуждении.

   Авторы стремились максимально использовать материалы отечественных и международных стандартов и современную терминологию. Многие ма1ериальг, особенно относящиеся к теории работы датчиков, измерениям, идентификации и диагностике систем, а также к планированию виброиспытаний, ранее в справочниках не публиковались. В соответствии с задачами издания в томе не приведены технические характеристики конкретных типов аппаратуры, поскольку такие  сведения есть в специальных справочниках.

   Редактор тома д-р техн. наук проф. М. Д. ГЕНКИН

   Часть первая

   ИЗМЕРЕНИЯ

   Глава I

   МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ИЗМЕРЯЕМЫХ ВЕЛИЧИН

   I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

   Понятие об измерениях. Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком и их определяют как нахождение значений физических величин опытным путем с помощью специальных технических средств [2]. Измерения механических величин составляют неотъемлемую часть испытаний механических систем, и в том числе виброиспытаний, задачей которых является изучение виброустойчивости, вибропрочности и эффективности объектов в условиях вибраций, а также изучение эффективности виброзащиты [3].

   Измерение дает количественное представление величины на основ-1 измерительного преобразования, при котором устанавливается взаимно-однозначное соответствие между размерами измеряемой (преобразуемой) и преобразованной величин, сохраняющее для некоторого множества размеров преобразуемой величины все определенные для нее отношения и операции [2].

   Техническое устройство, осуществляющее измерительное преобразование, называют преобразователем, а преобразуемую и преобразованную им величины — соответственно входной и выходной. Техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства, называют средством измерения [2].

   Измерительной аппаратурой называют все технические устройства, предназначенные для проведения измерений. Под измерительной техникой понимают как средства измерений, так и прикладную науку, занимающуюся вопросами создания и применения средств измерений. Наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности называется метрологией [2].

   Классификация измерений. По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяют на статические, при которых размер измеряемой величины можно принять не зависящим от времени, и динамические, при которых размер измеряемой величины изменяется во времени.

   По способу получения результатов измерения разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные. Прямое — измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опыта. Косвенное — измерение, при кото- котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Совокупные — производимые одновременно измерения нескольких величин, при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях и включающих в себя измеряемые величины. Совместные — производимые одновременно измерения двух или нескольких величин для нахождения зависимости между ними [2].

   Основными характеристиками измерений являются принцип, метод, процедура, погрешность, точность, правильность и достоверность [1, 2]. Принцип измерений есть совокупность физических явлений, на которых основаны измерения Метод измерений — совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Процедура измерений есть совокупность и последовательность операций, выполняемых при проведении измерений. Погрешность измерения — разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины. Точность измерения есть его качество, отражающее близость результата измерения к истинному значению измеряемой величины.

   Измеряемые механические величины. По отношению к рассматриваемой механической системе измеряемые механические величины можно подразделить на первичные и вторичные. Первичными измеряемыми величинами являются те, которые, как правило, выбирают в качестве обобщенных сил, обобщенных координат и их производных по времени при описании поведения механических систем (сила, момент сил, координаты, перемещения, скорости, ускорения точек и тел, напряжения и деформации тел, давления). Для измерения первичной механической величины, как правило, используют датчик — измерительный преобразователь, переводящий измеряемую физическую величину в величину другого физического характера.

   Вторичными являются механические величины, которые характеризуют свойства механической системы и их проявление в первичных механических величинах. Значения вторичных механических величин находят в процессе обработки данных о первичных измеряемых величинах. К ним относят различные размерные и безразмерные частотные характеристики механических систем (динамическая жесткость, импеданс, частотные характеристики системы и т. п.), совместные характеристики процессов во временной и частотной областях (взаимные корреляционные функции, взаимные спектральные характеристики и т. п.).

   На практике в процессе измерений стараются найти значения вполне определенных физических величин, отвечающих принятому математическому описанию механической системы и процессов, т. е. принятой математической модели. Описание движения механических систем. При исследовании механических систем одной из главных задач является описание механического движения, т. е. изменения с течением времени взаимного положения в пространстве материальных тел или взаимного положения частей данного тела [17].