UDC621.3.002.6:519.25 K 04 GB 中华人民共和国国家标准 GB 10593.3-—90 电工电子产品环境参数测量方法 振动数据处理和归纳 Methods of measuring environmental parameters for electric and electronic products Treatment and induction for the vibration data 1990-03-27发布 1990-10-01实施 国家技术监督局 发布 中华人民共和国国家标准 电工电子产品环境参数测量方法 GB 10593.3--90 振动数据处理和归纳 Methods of measuring environmental parameters for electric and electronic products Treatment and induction for the vibration data 主题内容与适用范围 本标准规定了电工电子产品环境振动数据的处理方法和分析数据的归纳方法。 本标准适用于电工电子产品环境振动测量数据的处理与归纳。本标准的方法仅适用于周期性振动 数据、准周期性振动数据和满足各态历经和正态分布假设的平稳随机振动数据。 2引用标准 GB2298机械振动、冲击名词术语 GB10593.1电工电子产品环境参数测量方法振动测量 3符号 A(f) 正弦振动峰值 Ag 等效正弦分量峰值 Ar 正弦分量均方根值 A(f) 叠加后的正弦振动峰值 分析带宽 Be 等效噪声带宽 f 振动频率 f max 分析时所设置的最高频率 fLe 低通滤波器截止频率 fu,fi 分别为随机平谱分量的上下频限 fa 进行等效转换的振动频率 等百分比带宽分析仪的中心频率 G(f) 随机分量的自谱密度值 Gg(f) 等效的随机振动自谱密度值 9p 加速度峰值 rms 加速度有效值 G(f) 叠加后的总谱密度值 Hi(f) 传感器频率响应特性 H2(f) 放大器与磁记录器的频率响应特性 国家技术监督局1990-03-27批准 1990-10-01实施 1 GB 10593.3---90 K 材料常数 同一状态同一测量点重复测量的次数 K 传感器灵敏度 K2 放大器与磁带记录器的传递系数 Kr 传感器灵敏度温度修正系数 K 等效于RC的时间常数 N 方差检验时样本分段数 p,n 分别为表示试件安装区域的下标和安装区域数 Q(f) 产品的品质因数 q,l 分别为表示归纳状态的下标记号和归纳状态个数 测量数据的平均值 is 归纳所得的振动量值 S 区域p，频段内状态的振动量值 区域p，频段9内所有状态中的最高振动量值 SR 扫描率 T 平均时间 T 周期数据的基本周期 Ts 带环长度 V. 电压峰值 Vrms 电压有效值 y,n 分别为表示频段的上标和频段数 at 显著水平 β 等效因子,取β2.1 y 等百分比带宽的百分数 o2 振动数据的总均方值 4环境振动数据的处理方法 4.1数据准备 所提供的原始振动测量数据应符合国家标准GB10593.1及有关技术文件的规定。 数据处理前应做好4.1.1~4.1.3所规定的准备工作。 4.1.1校核原始测量资料，其中包括： a．测量任务名称、代号、试验对象的型号、测量状态、测量次数及测量时间等； b．测点位置、代号、磁带记录器通道号； c．传感器的标定数据，包括灵敏度K1、温度修正系数K（如有必要），频响特性Hi(f）及线性度 标定数据等； d.测量放大器与磁记录器的有关资料，包括传递系数K²、频响特性H2(f）等。 4.1.2根据数据处理任务书要求预选出需进行数据处理的采样段。目测检查振动测量数据时间历程 图，所选的采样段中不应有由严重的噪声干扰、电源干扰、电缆接头松脱、传感器失灵等原因造成的虚假 信号存在。记录预选采样段的截取时间。 4.1.3对模拟分析方法事先应准备好磁带环，并将分析信号转录到环上。 4.2数据检验 数据分析前应对振动数据的周期性、平稳性、各态历经性和正态性进行检验。如分析数据的数量很 大，可只检验典型状态的数据。 2 GB 10593.3-90 4.2.1周期性检验 4.2.1.1须对每一个谱峰单独进行检验，可任选以下种或几种检验方法： a.物理检验 分析与谱峰相应的频率处是否有已知的周期振源存在。 b．目视检验 观察数据的时间历程判断是否具有周期性。 c. 概率密度分析或自相关分析 对数据作概率密度分析或自相关分析，若分析所得的曲线形状符合或接近正弦振动（随机振动)的 典型特征，即为正弦振动数据（随机振动数据）。 d．自谱密度分析 试作自谱密度分析，若谱峰密度值随分析带宽的减小而正比地增加，且带宽内的均方根值基本保持 不变，即为正弦振动数据。随机谱峰则不具备以上两个特点。 e.方差检验 统-规定样本分段数N<0.1BT，显著水平α为0.05。 4.2.1.2通过周期性检验可把谱峰所对应的振动数据分为三类： a. 正弦振动数据； b. 随机.振动数据； c. 随机叠加正弦振动数据。 4.2.2平稳性检验 平稳性检验可用如下几种方法的-一种或数种： SAG a.物理检验 直接根据产生该振动数据的振源及其物理特性进行判断。如：若决定振动量值大小的物理因素随时 间基本不变，则认为数据是平稳的。也可以根据以往检验的经验进行判断。 b. 自视定性检验 凭实践经验观察数据的时间历程进行判断。平稳随机振动数据的特征是振动平均值的波动很小，且 振动的峰谷变化比较均匀。 c．均方根值检验 根据振动信号的均方根值随时间变化的大小来判断。若其均方根值波动很小，则认为是平稳的；反 之，则不平稳。 d.实时分析检验 将振动数据输至实时分析设备，观察荧光屏上频谱随时间变化，若频谱沿频率分布的形状产生突 变，或从某一时间开始频谱值突然明显增大或减小，则为不平稳。 e.轮次检验 根据数据每个等间隔区间的标准差序列相对中值的轮次分布表（见附录A）中的相应期望数区间 的比较结果进行判断。如轮次数在该期望区间内，则接受平稳性假设，规定显著水平α为0.05。 f.方差检验 根据振动数据的标准化均方误差的变化规律进行检验。统一规定样本分段数N<0.1BT，显著水 平α为0.05。 4.2.3各态历经检验 随机振动数据的各态历经检验，应根据产生该振动数据的振源及其物理特性进行判断。 4.2.4正态性检验 可任选以下一种或几种方法： a．应用概率密度函数分析； 3 GB10593.3---90 b.应用卡埃平方拟合优度检验法； c．应用偏态峰态检验法。 4.3数据分析的方法 4.3.1周期性振动、准周期性振动数据应采用频谱分析方法。 4.3.2平稳随机振动数据应采用自谱密度函数分析方法。 4.4正弦振动分量与随机振动分量的分离 若在振动数据的同一频带内同时包含有正弦分量和随机分量，且两者均不能忽略不计时，则应将它 们分离开来。分离的方法有： a.计算法 分别用两个足够小的分析带宽B1和B2对数据进行自谱分析，得到分析带宽内总均方值分别为0 和，那么，分离所得随机分量的自谱密度值G(f）和正弦分量A.由式（1)、（2)算得 G(f) == (α -- )/(B2 - B1) (1) A2 = (B20i --- B1o2)(B2 - B1) .(2) b.．截取法 选用足够小的分析带宽，直到在谱图上正弦谱峰十分突出，而随机分量可近似看成为局部白噪声， 这样就可以从中将正弦分量截取出来。 4.5数据分析设备 4.5.1数据分析设备的分类 我国目前所使用的数据分析设备可分为以下三类： a. 模拟式分析仪，可分为： 并联滤波器组式分析仪； 中心频率可变的扫描滤波器式分析仪。 b.数字式分析仪，可分为： 以通用数字计算机为中心的综合分析系统； 以FFT硬件为中心的分析系统， c.模数混合式-时间压缩分析仪： 按分析仪的分析带宽的特性，数据分析设备又可分为等带宽分析仪和等百分比带宽分析仪两种。 4.5.2优先选用顺序 优先推荐使用数字式分析设备。 4.6数据分析标定 一般采用正弦电压信号作为标定信号，由此换算出频谱或自谱密度的标定值。标定时应遵循以下几 条规定： 传感器灵敏度单位应统-一用峰值（或有效值）表示，如V/gp（或Vms/grms）等。 频谱分析的标定，传感器灵敏度应用峰值表示。 c. 自谱密度分析的标定，传感器灵敏度应用有效值表示，如Vrms/grms等。 d. 标定时各分析系数，如频段范围、分析带宽、谱窗等均应与分析时所设置的相同。 4.7参数选择 4.7.1数字分析 4.7.1.1自谱密度分析 a．分析频率范围 根据需要由有关技术文件规定。 b.采样率 4 GB 10593.3-90 数字采样率不得小于2.5fmax。如数据先经抗混叠滤波器滤波，则取fic一fmax。 c．分析带宽 对于等带宽分析，最大分析带宽不应大于10Hz；对于等百分比带宽分析，应满足式（3)要求： B= f,≤0. 1 . .(3) d. 统计误差 规定一般应满足统计误差ε<0.14，特殊情况下统计误差可适当放宽，但不得超过0.2。 若一次测量数据的分析结果不能满足统计误差的要求，允许将多次重复测量数据分析结果进行总 体平滑，使平均后的统计误差值满足上述要求。 e.平均时间 对于等带宽分析，T≥1s；对于等百分比带宽分析，T>50/f。（s）。 f．窗函数 推荐使用海宁(Hanning）窗。如因需要采用其他谱窗，应加以说明。 g．谱密度 统一使用单边自谱密度。 4.7.1.2频谱分析 a．分析频率范围 根据需要按有关技术