6.3.1 Соединения кабеля
Общей проблемой, с которой приходится сталкиваться при проведении измерений с помощью пьезоэлектрического акселерометра, является сохранение в процессе измерений хорошего соединения акселерометра с сигнальным кабелем. Необходимо убедиться в надежности всех соединений и в отсутствии каких-либо повреждений кабеля. В частности, необходимо проверить, что в месте соединения с акселерометром кабель не подвергается воздействию чрезмерных механических напряжений, возникающих в процессе работы машины.
Плохое соединение может проявлять себя как простое отсутствие сигнала, что может быть истолковано как отсутствие вибрации на исследуемой поверхности. В случае временных потерь контакта в сигнале будут наблюдаться участки постоянного напряжения, между которыми сигнал имеет обычный вид.
Плохое экранирование кабеля может вызвать появление паразитных электрических сигналов на характерных частотах электрической сети. Особенно трудно такой тип повреждения выявить при измерении вибрации электрических машин, у которых доминирующая частота вибрации обычно совпадает с частотой тока в электрической сети или кратна ей.
6.3.2 Электромагнитные помехи
Необходимо принять меры, чтобы электрические, магнитные или электромагнитные поля не оказывали влияния на результат измерений вибрации. Если пьезоэлектрический акселерометр используют совместно с согласующим усилителем с высоким входным импедансом, плохое экранирование кабеля может привести к появлению чрезмерно больших составляющих на основных частотах электрической сети.
При наличии емкостной или индуктивной связи между сигналом вибрации и сигналом помехи влияние неизбежных электромагнитных помех может быть уменьшено применением следующих мер:
- экранированием кабелей;
- использованием витых проводов;
- заземлением экранирования сигнального кабеля только с одного конца, обычно со стороны усилителя;
- использованием датчика с выходами, симметричными относительно земли, и дифференциального усилителя;
- недопущением прокладывания сигнального кабеля параллельно кабелям системы питания.
Чтобы избежать появления помех, обусловленных разностью потенциалов между корпусом машины и измерительного прибора (прямая связь между сигналами вибрации и помехи), рекомендуются следующие меры:
- обеспечение электрической изоляции между акселерометром и вибрирующей поверхностью;
- использование изолирующих или дифференциальных усилителей;
- заземление экранирования сигнального кабеля только с одного конца, обычно со стороны усилителя.
Следует свести до минимума влияние излучения, создаваемого системами связи машин и устройствами зажигания.
6.3.3 Трибоэлектрический эффект
Кабели измерительной системы не должны подвергаться воздействию вибрационных напряжений высокой амплитуды, особенно если элементы измерительной системы (например, пьезоакселерометр) имеют большое внутреннее сопротивление, поскольку вызываемые такими напряжениями деформации приводят к появлению паразитных сигналов в электрической цепи. Поэтому рекомендуется надежно закреплять кабели на вибрирующей поверхности вблизи акселерометра (например, с помощью клеящей ленты).
Для снижения трибоэлектрического эффекта и уменьшения зависимости коэффициента преобразования измерительного тракта от емкости соединительного кабеля рекомендуется применять пьезоакселерометры со встроенными усилителями, имеющие низкоимпедансный электрический выход.
6.3.4 Высокочастотная вибрация
Для некоторых машин, например грузовых тележек с поддоном, высокочастотные составляющие вибрации могут привести к перегрузке измерительной системы даже в том случае, когда сигнал вибрации в области диапазона частот измерений не выходит за границы динамического диапазона системы. В этом случае можно использовать фильтр нижних частот с соответствующим образом подобранной частотой среза (например, 160 Гц).
6.3.5 Временные потери контакта оператора с сиденьем
В некоторых обстоятельствах, например когда пиковое ускорение ударного процесса в вертикальном направлении превышает 9,8 м/с , оператор, не будучи пристегнутым к сиденью, может временно потерять с ним контакт. При этом акселерометр, размещенный под седалищными буграми оператора, будет измерять не то виброускорение, воздействию которого подвергается оператор.
Оператор может также сознательно подниматься с сиденья на некоторое время (например, чтобы открыть ворота или отрегулировать нагрузку). В моменты, когда оператор встает с сиденья или садится на него, сигнал виброускорения может резко возрастать.
Необходимо строго контролировать появление таких ситуаций с целью исключить недостоверные данные из записи сигнала. Для этого целесообразно наблюдение за временной реализацией процесса.
7 Неопределенность измерений
7.1 Неопределенность измерений уровня вибрации
При измерении вибрации, воздействующей на оператора, каждое конкретное измерение сопровождается соответствующей неопределенностью, которая зависит от следующих факторов:
- неопределенности, вносимой средствами измерений;
- неопределенности калибровки;
- наличия электрических помех;
- влияния крепления акселерометров;
- влияния расположения и ориентации акселерометров;
- отклонения режима работы машины от нормального и изменения в позе оператора, вызванных самой процедурой проведения измерений (например, вследствие неудобств, вызванных размещением акселерометров и соединительных кабелей); а также
- изменения в способе работы оператора вследствие того, что он является субъектом измерений.
Кроме этого, на неопределенность общей оценки воздействия вибрации влияют изменения, наблюдаемые в течение рабочего дня, такие как:
- изменение состояния машины и оборудования (например, изменение давления в шинах под влиянием изменений температуры);
- изменение характеристики дорожного покрытия.
Причины, формирующие общую неопределенность, зависят от характера конкретной рабочей операции. Желательно установить основные источники неопределенности (например, скорость и состояние покрытия) и провести дополнительные измерения с целью вычислить для каждого существенного источника неопределенности соответствующее стандартное отклонение (например, полезным может оказаться проведение измерений для одной и той же машины на разных скоростях движения и во время движения по дорогам с разным покрытием).
Примечания
1 Неопределенность, связанная с измерительным инструментом, калибровкой, электрическими помехами и т.п., обычно мала по сравнению с неопределенностью, связанной с изменением рабочих условий.
2 При исследовании истории воздействия вибрации на конкретное лицо желательно, по возможности, проводить измерения для машин разных поколений и в разном техническом состоянии.
3 Если целью измерений является оценка воздействия вибрации, связанной с конкретной рабочей операцией, источником неопределенности могут быть также различия между операторами (в квалификации, телосложении, массе и т.д.).
7.2 Неопределенность оценки времени воздействия вибрации
Неопределенность оценки времени воздействия вибрации зависит от неопределенности:
- измерений длительности операций или рабочих циклов;
- оценки числа операций или рабочих циклов, выполняемых в течение рабочего дня;
- оценок времени воздействия, проведенных самим оператором (см. примечание к 5.5);
- различием рабочих заданий, выполняемых в разные дни.