GB/T 11349.1-1989 机械导纳的试验确定 基本定义与传感器

国家标准、行业标准编制说明

《中华人民共和国标准化法》将中国标准分为国家标准、行业标准、地方

标准(DB)、企业标准(Q/)四级。

国际标准由国际标准化组织（ISO）理事会审查，ISO理事会接纳国际标准

并由中央秘书处颁布；

国家标准在中国由国务院标准化行政主管部门制定，

行业标准由国务院有关行政主管部门制定，

企业生产的产品没有国家标准和行业标准的，应当制定企业标准，作为组

织生产的依据，并报有关部门备案。

法律对标准的制定另有规定，依照法律的规定执行。

制定标准应当有利于合理利用国家资源，推广科学技术成果，提高经济效

益，保障安全和人民身体健康，保护消费者的利益，保护环境，有利于产品的

通用互换及标准的协调配套等。

中国标准按内容划分有基础标准（一般包括名词术语、符号、代号、机械

制图、公差与配合等）、产品标准、辅助产品标准（工具、模具、量具、夹具

等）、原材料标准、方法标准（包括工艺要求、过程、要素、工艺说明等）；

按成熟程度划分有法定标准、推荐标准、试行标准、标准草案。

一份国标通常有封面、前言、正文三部分组成。

标准号：标准号至少由标准的代号、编号、发布年代三部分组成。

标准状态：自标准实施之日起，至标准复审重新确认、修订或废止的时间，

称为标准的有效期；又称标龄。

归口单位：实际上就是指按国家赋予该部门的权利和承担的责任、各司其

责，按特定的管理渠道对标准实施管理。

替代情况：替代情况在标准文献里就是新的标准替代原来的旧标准。即在

新标准发布即日起，原替代的旧标准作废。另外有种情况是某项标准废止了，

而没有新的标准替代的。

实施日期：标准实施日期是有关行政部门对标准批准发布后生效的时间。

提出单位：指提出建议实行某条标准的部门。

起草单位：负责编写某项标准的部门。

584.1.08

yD0C4

中华人民共和国国家标准

GB11349.1一11349.2一89

机械导纳的试验确定

Experimentaldeterminationofmechanicalmobiliyt

1989一05一08发布1990一01一01实施

国家技术监督局发布

中华人民共和国国家标准

机械导纳的试验确定

GB11349.1一朋

基本定义与传感器

Experimentaldeterminationof

mechanicalmob川ty一Basicdefinitionsandtransducers

本标准等效采用国际标准ISO7626/1-1986振《动与冲击一确定机械导纳的试验方法一第一部

分:基本定义与传感器》。

主题内容与适用范围

本标准规定了机械导纳测量中的一些基本定义，对测量中所选用的传感器和仪器规定了必需做的

校准和测量方法。

本标准适用于各种类型的驱动点导纳和传递导纳的测量。

引用标准

GB2298机械振动、冲击名词术语

3符号

量的符号物理量单位符号

口加速度m/s2

口/F;加速度导纳m八N-')

f传感器输出V

f频率Hz

F力N

k冈9度N/m

阴质最kg

S灵敏度V/输人量单位

心速度m/s

X位移m

X;/F」位移导纳m/N

Y.;导纳m/(N"s)

Z自由R几抗N"s/m

ZJs勺束阻抗N"s,m

术语定义

频率响应函数

在单点激励下，运动响应相量(复矢量)与激励力相量(复矢量)之比，该比值是频率的函数。

注:①频率响应函数是线性动力系统的固有特性，与激励函数的类型无关。激励可以是时间的简iw函数、随机函

国家技术监督局1989一。5一。.批准1990一01一nl实施

GB11849.1一的

数或瞬态函数。由一种类型的激励得到的试脸结果可用来R估系统在其他任何类型的激励作用下的响应。

随机激励和瞬态激励时的相量(复矢量)及其等价>4见附录人(参考件)。

②系统的线性特性是有条件的，与系统的类型和输入的大小有关，实际上只能近似满足·特别是在瞬态酿

励时，应当注意避免非线性影响。对非线性结构(如某些铆接结构)不应采用瞬态激励，对这些结构采

用随机激励也要特别小心。

③运动可用速度、加速度或位移来表示，相应的频率响应函数分别称为导纳、加速度导纳和位移导纳。为了

简便起见，在本标准中仅使用“导纳”这个术语，但所有的试验方法和要求均适用于确定加速度导纳和

位移导纳。

④“点”指的是一个位置及相应的方向。与术语“坐标”的含义相同。

⑤相址(复矢量)的定义见A1,

4.2导纳，Yii

除了结构在实际应用中支承点所具有的约束之外，其余的测点没有任何约束，允许其自由地运动

这时i点的速度响应相量(复矢量)与j点的激励力相量(复矢量)之比构成的频率响应函数。典型曲

线见图1。

注:速度响应既可以是平动，也可以是转动。激励力可以是力，也可以是力矩。

4.3约束阻抗，ZU

i点(驱动点或约束点)的力相量(复矢量)与J点的速度相量(复矢量)之比，此时，结构上的

所有其他测点均被约束(即限制其速度为零)

注①为了得到正确的约束阻抗矩阵，应;y!9最用于约束所有感兴趣点的全部力和力矩.因而很少i99a约束阻抗。

②侧点数目或位置的任何改变都将引起所有测点的约束阻抗的改变.

③约束阻抗的主要用途在于用集总质R,刚度和阻尼元素或有限元法建立结构的数学模型。当把这些数学v

型与试验导纳数据结合或比较时.需要把计算的约束阻抗矩阵转换为导纳矩阵，或将导纳矩阵转换成约4

阻抗矩阵。

4.4自由阻抗

自由阻抗是4.2中所定义的导纳的倒数。

注:由试R确定的自由阻抗可以组成一个矩阵，而这个矩阵可能完全不同于由结构的数学模型得出的约束阻抗闷

阵。

4.5在实际应用中，有时不用导纳，而用另外一些术语，它们均列人表工。

GB!1349.1一朋

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图1典型的导纳测试结果图

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图2与图1的导纳图相对应的加速度导纳图

GB11849.1-59

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图3与图1的导纳图相对应的位移导纳图

GB11349.1-99

表1与导纳有关的一些术语

速度加速度位移

术语导纳加速度导纳位移导纳

符号Yi;二Fv/i;ai/F;X;/Fj

单位m八N·s)m7(N"s})=kg-.m/N

边界条件Ft-0,k奔iF，二0.k衡1Fr=-O，k奔j

参照图图1图2图3

实脸时边界条件易实现

术语约束阻。}约束加速度:抗}约速位移阻抗

__}{约束有效质量’}动‘刚度，

符号Z」“r’‘“}F·‘“」fFi/Xi

单位(N"S.)/m}(N‘“)‘/m=kg】坦/m

边界条件”二““’k$J“=“0’k$’}=‘“0’V:-‘1

实脸时边界条件很难甚至不可能实现

术In自由阻。}。由加速度阻:}。由位移阻抗

1(目由百效质量)}(目由动刚度)

符号’一/V.=Yij}F;la,{F,lx;

单位N‘"s)。‘}(N"s')/m“kg{N/m

边界条件F二‘”’布“，I’““”’介“，}厂’“。’牛‘，

边界条件容易实现，但结果用于系统建模时要极为慎重

4.6有关的频率范围

在试验中，要得到导纳数据的最低频率到最高频率的区间。

5对力传感器和运动传感器的基本要求

5.1总则

为了得到有用的导纳数据，对测量传感器的各种基本特性要求如下:

a.传感器应该有足够的灵敏度和较低的噪声，使测量系统的信噪比能满足结构的导纳动态范围

的要求。由于小阻尼结构比阻尼较大的结构要求更大的动态范围，所以当试验小阻尼结构时，传感器

的噪声有更显著的影响。

瓦如果测量传感器的频率响应函数未经过适当的信号处理加以补偿，则传感器的固有频率应远

低于或远高于有关的频率范围，以免发生不能接受的相移。

c.传感器的灵敏度相对于时间应是稳定的，其直流漂移要小到可以忽略的程度。

d.传感器应对外界环境的影响(如温度、湿度、磁场、电场、声场、应变以及交叉输人)不敏

感。

e.传感器的质量和转动惯量应当很小，以免给试验结构增加动载荷，至少应小到能够对该载荷

进行修正。

测量系统对接地回路和其他外来信号的影响应不敏感。

5.2对运动传感器的要求

在导纳测量中最常用的运动传感器是加速度传感器，有时也用位移传感器或速度传感器。5.2.1-

GB11349.1一的

5.2.4描述了在选择这些传感器时应考虑的主要特性。

5.2.1运动传感器的质a相对于试件应较轻(或采用非接触式传感器)，使被测结构的附加载荷最小。

5.2.2传感器与结构的连接在主测量轴方向上必须是刚性的。

5.2.3为防止传感器或它的固定件增加结构的刚度或阻尼，接触面积应足够小。

5.2.4当施加脉冲激励时，由于热电效应，压电加速度传感器容易产生零点漂移，这将限制低频段的

测试精度。此时，可选用其他类型的运动传感器，如压阻式、电动式或一些剪切型压电加速度传感器。

5.3对力传感器的要求

在选择用于导纳测量的力传感器时，5.1中的某些特性更重要一些。在力传感器设计中必须考虑不

同的要求，5.3.1一5.3.3各条应优先满足。

5.3.1有效端部质量应足够小，使得由它引起的外加惯性力信号最小(详见8.4)。

5.3.2应选择力传感器及其部件的刚度，使之在感兴趣的频率范围内不发生共振，如不能满足时，应

进行适当的信号处理来补偿这种共振对力敏感元件信号的影响。

5.3.3静态预加载应与所要求的激振力范围相适应，内部预加载的传感器可较好地解决这一问题。

5.4对阻抗头及其与结构连接的要求

把加速度传感器和力传感器组装在一起用来进行导纳测量的装置，习惯上称为“阻抗头”，其设

计除应兼顾5.2和5.3中的特性要求外，还应满足5.4.1一5.4.4的要求。

5.4.1试验结构与内部加速度传感器之间的总柔度应当很小，因为大的柔度会引起加速度测量误差。

5.4.2有效端部质量相对于试验结构的自由加速度阻抗(有效质量)应当很小。

5.4.3阻抗头相对于连接平面内的轴惯性矩应足够小，使其绕该轴的转动所引起的附加载荷最小。

5.4.4在阻抗头设计中，要避免加速度传感器对作用力的交叉影响。

6校准

校准分为三类:

a.测量和分析组合系统校准;

b.传感器基本校准，

c.传感器补充校准。

6.1系统校准

测量和分析组合系统校准应该在侧试工作的开始和结束时(或按要求在测试过程中)进行。

组合系统校准比基本校准更容易实现、更精确