4. Физические характеристики вибрации

Механические колебания характеризуются величиной смещения колеблющейся точки от устойчивого положения (амплитудой) и числом колебаний в секунду (частотой). Из этих величин может быть определена колебательная скорость и ускорение.

Частота колебаний — число полных колебаний в единицу времени (секунду), измеряется в герцах и является одинаковой характеристикой как для вибрации, так и для шума.

На частотном спектре механических колебаний можно выделить некоторые характерные, с точки зрения восприятия человеком, диапазоны частот.

В практике виброакустических исследований весь частотный диапазон разбивается на октавные полосы, для которых верхняя частота вдвое больше нижней (f₂/f₁ = 2).

Характерные диапазоны частот

Инфразвук			Восприятие звука			Ультразвук
	Вибрация
	Общая		Локальная
	1	16	63	1000	16000	f, Гц

Рис. 4.

При этом в качестве частоты, характеризующей полосу целиком, берется среднегеометрическое значение частот (), которые стандартизованы и составляют 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000 Гц.

Иногда, при более детальном анализе используются 1/3 октавные полосы со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80... Гц.

Наиболее информативной характеристикой является частотный спектр вибрации. В этом случае каждой частотной полосе ставится в соответствие значение выбранного вибропараметра. При этом в качестве вибропараметра может использоваться среднее квадратическое значение виброускорения (а, м/с²) или виброскорости (v, м/с), а также их логарифмические уровни:

, дБ ( 1 )

, дБ ( 2 )

Возможно использование одночисловых параметров, т.е. корректируемых по частоте значений контролируемого параметра

, ( 3 )

или его логарифмического уровня

, ( 4 )

где U_i и L_Ui — среднее квадратическое значение контролируемого параметра вибрации (виброскорости или виброускорения) и его логарифмический уровень в i‑й частотной полосе;

n — число частотных полос в нормируемом диапазоне;

K_i и L_Ki — весовые коэффициенты для i‑й частотной полосы для среднего квадратического значения контролируемого параметра или его логарифмического уровня.

Весовые коэффициенты приведены в приложении 4 ГОСТа 12.1.012—90.

Для оценки непостоянной вибрации вводятся две характеристики.

Доза вибрации (D) определяется по формуле:

( 5 )

где: U(t) — корректированное по частоте значение контролируемого параметра в момент времени t, мс^-2 или мс^-1;

T — время воздействия вибрации, с;

m — показатель эквивалентности физиологического воздействия вибрации.

Эквивалентное корректированное значение () определяется по формуле:

( 6 )