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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
ISO 16063 シリーズは、その一部 (ISO 16063-1, ISO 16063-11, ISO 16063-13, ISO 16063-21, および ISO 16063-22) で、振動トランスデューサの校正に使用されるデバイスと手順について説明しています。採用されたアプローチは 2 つのクラスに分けることができます。もう 1 つは過渡信号、つまり衝撃励起用です。 1 つ目は、固有の周期的再現性により不確実性を最小限に抑えますが、2 つ目は、キャリブレーション システムの電力の制約により、通常、周期的な励起が実行できない高強度範囲を対象としています。
最初のクラスの結果は、周波数領域での複雑な伝達感度に関して与えられているため、過渡的な時間領域のアプリケーションには直接適用できません。
2 番目のクラスの結果は、トランスデューサの共振領域のスペクトル成分を含む過渡入力信号に対するトランスデューサの周波数依存の動的応答を (故意に) 無視する時間領域で、単一の値、ピーク比として与えられます。トランスデューサの応答。この「ピーク比特性」の結果として、キャリブレーション結果は、キャリブレーションに適用された過渡入力信号の形状に強く依存する場合があり、したがってキャリブレーション デバイスから発生します。
これには、次の 2 つの重大な結果があります。
- a) ISO 16063-13 または ISO 16063-22 に準拠した衝撃励起による校正は、単位の普及に関する限り、使用が制限されています。つまり、一次試験所でのデバイスの校正によって決定された衝撃感度Sshは、二次校正試験所の顧客のデバイスには適用できない場合があります。これは、単純に信号形状が異なり、二次デバイスの衝撃励起信号のスペクトル構成が原因である可能性があります。 .
- b)施設が異なるスペクトル構成の入力信号を適用する場合、たとえば認定プロセスの検証目的で、推定された測定不確かさの一貫性に関して異なる校正施設からの校正結果を比較することは不可能です。
このドキュメントで採用されているアプローチは、機械入力と電気出力を備えた動的システムとしての加速度計の数学的モデル記述であり、電気出力は固有の機械量 (変形など) に比例すると想定されています。次に、確立された方法 (ISO 16063-11, ISO 16063-13, ISO 16063-21, および ISO 16063-22) で得られたキャリブレーション データに基づいて、そのモデルのパラメーターの推定値と関連する不確実性が決定されます。定量化されたパラメータとそれぞれの不確実性を含む完全なモデルは、その後、任意の過渡信号 (時間依存の不確実性を含む) に対するトランスデューサの時間領域応答を計算するため、またはプロセスの未知の過渡入力を推定するための開始点として使用できます。測定された時間依存の出力信号 (ISO 16063-11 または ISO 16063-13) からトランスデューサ。
副作用として、この方法は通常、モデルの継続的な周波数領域伝達感度の推定値も提供します。
要するに、このドキュメントでは、ユーザーが以下を実行できるようにする方法と手順を規定しています。
- 過渡入力を正確に測定するために振動トランスデューサを較正します。
- 過渡励起を使用して検証のための比較測定を実行し、
- 過渡的な入力信号と時間依存の測定の不確実性を予測し、
- 振動トランスデューサの周波数依存応答の影響を（リアルタイムで）補正し、トランスデューサの適用帯域幅を拡大します。
Introduction
The ISO 16063 series describes in several of its parts (ISO 16063-1, ISO 16063-11, ISO 16063-13, ISO 16063-21 and ISO 16063-22) the devices and procedures to be used for calibration of vibration transducers. The approaches taken can be divided in two classes: one for the use of stationary signals, namely sinusoidal or multi-sinus excitation; and the other for transient signals, namely shock excitation. While the first provides the lowest uncertainties due to intrinsic and periodic repeatability, the second aims at the high intensity range where periodic excitation is usually not feasible due to power constraints of the calibration systems.
The results of the first class are given in terms of a complex transfer sensitivity in the frequency domain and are, therefore, not directly applicable to transient time domain application.
The results of the second class are given as a single value, the peak ratio, in the time domain that neglects (knowingly) the frequency-dependent dynamic response of the transducer to transient input signals with spectral components in the resonance area of the transducer’s response. As a consequence of this “peak ratio characterization”, the calibration result might exhibit a strong dependence on the shape of the transient input signal applied for the calibration and, therefore, from the calibration device.
This has two serious consequences:
- a) The calibration with shock excitation in accordance with ISO 16063-13 or ISO 16063-22 is of limited use as far as the dissemination of units is concerned. That is, the shock sensitivities Ssh determined by calibrations on a device in a primary laboratory might not be applicable to the customer’s device in the secondary calibration lab, simply due to a different signal shape and thus spectral constitution of the secondary device’s shock excitation signal.
- b) A comparison of calibration results from different calibration facilities with respect to consistency of the estimated measurement uncertainties, e.g. for validation purposes in an accreditation process, is not feasible if the facilities apply input signals of differing spectral composition.
The approach taken in this document is a mathematical model description of the accelerometer as a dynamic system with mechanical input and electrical output, where the latter is assumed to be proportional to an intrinsic mechanical quantity (e.g. deformation). The estimates of the parameters of that model and the associated uncertainties are then determined on the basis of calibration data achieved with established methods (ISO 16063-11, ISO 16063-13, ISO 16063-21 and ISO 16063-22). The complete model with quantified parameters and their respective uncertainties can subsequently be used to either calculate the time domain response of the transducer to arbitrary transient signals (including time-dependent uncertainties) or as a starting point for a process to estimate the unknown transient input of the transducer from its measured time-dependent output signal (ISO 16063-11 or ISO 16063-13).
As a side effect, the method also usually provides an estimate of a continued frequency domain transfer sensitivity of the model.
In short, this document prescribes methods and procedures that enable the user to
- calibrate vibration transducers for precise measurements of transient input,
- perform comparison measurements for validation using transient excitation,
- predict transient input signals and the time-dependent measurement uncertainty, and
- compensate the effects of the frequency-dependent response of vibration transducers (in real time) and thus expand the applicable bandwidth of the transducer.