ISO 15086-2:2025
(Main)Hydraulic fluid power — Determination of the fluid-borne noise characteristics of components and systems — Part 2: Measurement of the speed of sound in a fluid in a pipe
Hydraulic fluid power — Determination of the fluid-borne noise characteristics of components and systems — Part 2: Measurement of the speed of sound in a fluid in a pipe
This document describes the procedure for the determination of the speed of sound in a fluid enclosed in a pipe, by measurements from pressure transducers mounted in the pipe. This document is applicable to all types of hydraulic circuit operating under steady state conditions, irrespective of size, for pressure pulsations over a frequency range from 10 Hz to 3 kHz.
Transmissions hydrauliques — Évaluation des caractéristiques du bruit liquidien des composants et systèmes — Partie 2: Mesurage de la vitesse du son émis dans un fluide dans une tuyauterie
Le présent document décrit le mode opératoire d'évaluation de la vitesse du son émis par un fluide contenu dans un tube, par la réalisation de mesurages à partir de capteurs de pression montés sur ledit tube. Le présent document s'applique à tous les types de circuits hydrauliques fonctionnant dans des conditions de régime établi, indépendamment de leur dimension, pour des impulsions de pression dans une gamme de fréquences comprise entre 10 Hz et 3 kHz.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 15086-2
Second edition
Hydraulic fluid power —
2025-02
Determination of the fluid-borne
noise characteristics of components
and systems —
Part 2:
Measurement of the speed of sound
in a fluid in a pipe
Transmissions hydrauliques — Évaluation des caractéristiques
du bruit liquidien des composants et systèmes —
Partie 2: Mesurage de la vitesse du son émis dans un fluide dans
une tuyauterie
Reference number
© ISO 2025
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Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols . 2
5 Instrumentation . 3
5.1 Static measurements .3
5.2 Dynamic measurements .3
5.3 Frequency analysis of pressure ripple .3
6 Hydraulic noise generator . 4
6.1 General .4
6.2 Generator vibration .4
7 Test conditions . 4
7.1 General .4
7.2 Fluid temperature.4
7.3 Fluid density and viscosity .4
7.4 Mean fluid pressure .4
7.5 Mean flow measurement .5
8 Test rig . 5
8.1 General .5
8.2 Thermal insulation .5
8.3 Method 1: Three-transducer method .5
8.4 Method 2: Antiresonance method .6
8.5 Calibration of pressure transducers .8
9 Test procedure for Method 1. 9
10 Test procedure for Method 2. 10
11 Test report .11
11.1 General information.11
11.2 Test data .11
11.3 Test results . 12
12 Identification statement (Reference to this part of ISO 15086) .12
Annex A (normative) Errors and classes of measurement of mean value .13
Annex B (normative) Errors and classes of dynamic measurement . 14
Annex C (informative) Data reduction algorithms .15
Annex D (informative) Example of speed of sound calculation in MATLAB® language using
three pressure transducers in a pipe (Method 1) . 19
Annex E (informative) Example of speed of sound calculation in MATLAB® language using two
pressure transducers in a closed-end pipe (Method 2).22
Bibliography .24
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee SC 8,
Product testing.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15086-2:2000), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— the frequency range of pressure ripples has been revised;
— the symbol units, the symbol B , subscript O and N have been added to Table 1;
e
— the symbol f (first acoustic antiresonance frequency) has been replaced by f ;
0 a1
— Figures 3 and C.1 have been added;
— Figures 1, 2 and 4 have been corrected;
— Formulae 1, C.2, and C.3 have been corrected;
— Annex D has been revised;
— various additional editorial modifications have been made.
A list of all parts in the ISO 15086 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
In hydraulic fluid power systems, power is transmitted and controlled through a liquid under pressure
within an enclosed circuit. During the process of converting mechanical power into hydraulic fluid power,
flow and pressure ripple and structure-borne vibrations are generated.
Hydro-acoustical characteristics of hydraulic components can be measured with acceptable accuracy if the
speed of sound in the fluid is precisely known.
The measurement technique for determining the speed of sound in a pipe, as described in this document, is
based upon the application of plane wave transmission line theory to the analysis of pressure ripple in rigid
[1]
pipes .
Two different measurement approaches are presented, namely the use of
— three pressure transducers in a pipe, and
— acoustic antiresonance in a closed-end pipe system.
The three-pressure-transducer method should be used at any time when the speed of sound is to be measured
under the effective working conditions in a system. This method can be performed simultaneously with the
hydro-acoustical measurement methods specified in ISO 10767-1, ISO 10767-3 and ISO 15086-3, using the
same equipment and measurements.
Either method is suitable to produce a table of speed-of-sound data as a function of mean pressure and
temperature for a particular fluid.
v
International Standard ISO 15086-2:2025(en)
Hydraulic fluid power — Determination of the fluid-borne
noise characteristics of components and systems —
Part 2:
Measurement of the speed of sound in a fluid in a pipe
1 Scope
This document describes the procedure for the determination of the speed of sound in a fluid enclosed in a
pipe, by measurements from pressure transducers mounted in the pipe.
This document is applicable to all types of hydraulic circuit operating under steady state conditions,
irrespective of size, for pressure pulsations over a frequency range from 10 Hz to 3 kHz.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 5598, Fluid power systems and components — Vocabulary
ISO 80000-1, Quantities and units — Part 1: General
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5598 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
flow ripple
fluctuating component of flowrate in a hydraulic fluid, caused by interaction with a flow ripple source within
the system
3.2
pressure ripple
fluctuating component of pressure in a hydraulic fluid, caused by interaction with a flow ripple (3.1) source
within the system
3.3
fundamental frequency
lowest frequency of pressure ripple (3.2) measured by the frequency-analysis instrument
3.4
harmonic
sinusoidal component of the pressure ripple (3.2) or flow ripple (3.1) occurring at an integer multiple of the
fundamental frequency (3.3)
Note 1 to entry: A harmonic may be represented by its amplitude and phase, or alternatively by its real and
imaginary parts.
3.5
hydraulic noise generator
hydraulic component generating flow ripple (3.1) and consequently pressure ripple (3.2) in the circuit
3.6
measurement pipe
pipe in which the pressure transducers are mounted
3.7
impedance
complex ratio of the pressure ripple (3.2) to the flow ripple (3.1) occurring at a given point in a hydraulic
system and at a given frequency
3.8
acoustic antiresonance frequency
frequency at which the magnitude of the entry impedance (3.7) of the measurement pipe (3.6) is at a minimum.
4 Symbols
Table 1 — Symbols
Symbol Description Unit
3 -1 -1
A, A', B, B' Complex coefficients m ·s ∙Pa
-1
a, b Frequency-dependent wave propagation coefficients rad∙s
B Effective bulk modulus of elasticity Pa
e
-1
c Speed of sound in the fluid m∙s
d Internal diameter of measurement pipe m
f Frequency of the wave pulsation harmonic Hz
th
f i harmonic frequency Hz
i
th
f i acoustic antiresonance frequency Hz
ai
Transfer function (complex number) between two pressure trans-
H —
ducer signals after calibration correction
Transfer function (complex number) between two pressure trans-
'
H —
ducer signals under calibration
Transfer function (complex number) between two pressure trans-
*
H —
ducer signals
j —
Complex operator ( −1 )
L Distance between transducers 1 and 2 (Method 1) m
L' Distance between transducers 2 and 3 (Method 1) m
l Distance from PT to the end of the tube (Method 2) m
P Pressure ripple of transducer PT (complex number) Pa
1 1
P Pressure ripple of transducer PT (complex number) Pa
2 2
P Pressure ripple of transducer PT (complex number) Pa
3 3
3 -1
Q Flow ripple at location 1, from 1 to 2 (complex number) m ∙s
1→2
3 -1
Q Flow ripple at location 2, from 2 to 1 (complex number) m ∙s
2→1
TTaabblle 1 e 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbol Description Unit
3 -1
Q Flow ripple at location 2, from 2 to 3 (complex number) m ∙s
2→3
S Coherence function corresponding to measurement frequencies, f —
i i
ε
Error (complex number) —
Conjugate of complex number ε (complex number)
ε —
ε Real part of ε
—
x
ε Imaginary part of ε
—
y
-3
ρ Density of fluid kg∙m
2 -1
ν Kinematic viscosity of fluid m ∙s
-1
ω Angular frequency (2πf ) rad∙s
Subscript O Index for old value —
Subscript N Index for new value —
*
NOTE H, H', H , P , P , P , Q , Q , Q are all frequency-dependent terms and hence are designated
1 2 3 1→2 2→1 2→3
by upper-case letters.
Units used in this document shall be in accordance with ISO 80000-1.
Graphical symbols used in this document are in accordance with ISO 1219-1 unless otherwise stated.
5 Instrumentation
5.1 Static measurements
The instruments used to measure
a) mean flow (Method 1 only),
b) mean fluid pressure, and
c) fluid temperature
shall at least meet the requirements for "industrial class" accuracy of measurement, i.e. class C as given in
Annex A.
5.2 Dynamic measurements
The instruments used to measure pressure ripple shall have the following characteristics:
a) resonant frequency: ≥30 kHz,
b) linearity: ±1 %,
c) preferably include acceleration compensation, and
shall at least meet the requirements for "industrial class" accuracy of measurement, i.e. class C as given in
Annex B.
The instruments need not respond to steady-state pressure. It can be advantageous to filter out any steady-
state signal component using a high-pass filter. This filter shall not introduce an additional amplitude or
phase error exceeding 0,5 % or 0,5° respectively of the current measurement.
5.3 Frequency analysis of pressure ripple
A suitable instrument shall be used to measure the amplitude and phase of the pressure ripple.
The instrument shall be capable of measuring the pressure ripple from the pressure transducers such that,
for a particular harmonic, the measurements from each transducer are performed simultaneously and
synchronised in time with respect to each other.
The instrument shall have an accuracy and resolution for harmonic measurements of
a) amplitude within: ±0,5 %,
b) phase within: ±0,5°, and
c) frequency within: ±0,5 %
over the frequency range from 10 Hz to 3 kHz.
NOTE Conformity with the above specification results in an uncertainty in measurement of speed of sound of less
than ±3 %.
6 Hydraulic noise generator
6.1 General
Any type of hydraulic noise generator may be used, provided that sufficient pressure ripple is created at the
pressure transducers to allow accurate measurements to be taken.
EXAMPLE Pumps and motors create a pressure ripple consisting essentially of many harmonics of the
fundamental frequency. In these cases, the fundamental frequency is equal to the product of the shaft rotational
frequency and the number of gear teeth, vanes, or pistons, etc. (as appropriate to the machine used).
Suitable alternatives include
— an auxiliary valve with a rotating spool allowing flow to pass to the return line over part of its rotation, and
— a high response electrohydraulic valve driven by a frequency generator. The high response electrohydraulic
valve may be operated with a white noise signal to obtain significant pressure ripple measurements at
each frequency of interest.
6.2 Generator vibration
If necessary, the measurement pipe shall be structurally isolated from the generator to minimize vibration,
e.g. when some obvious pipe vibrations are occurring based on on-site experience.
7 Test conditions
7.1 General
The required operating conditions shall be maintained throughout each test within the limits specified in
Table 2.
7.2 Fluid temperature
The temperature of the fluid shall be that measured at the entry to the measurement pipe.
7.3 Fluid density and viscosity
The density and viscosity of the fluid shall be known to an accuracy within the limits specified in Table 3.
7.4 Mean fluid pressure
The mean fluid pressure shall be that measured at the entry to the measurement pipe.
7.5 Mean flow measurement
The mean flow shall be measured down-stream of the measurement pipe (Method 1 only).
Table 2 — Permissible variations in tests conditions
Test parameter Permissible variation
Mean flow ±2 %
Mean pressure ±2 %
Temperature ±2 °C
Table 3 — Required accuracy of fluid property data
Property Required accuracy
Density ±2 %
Viscosity ±5 %
8 Test rig
8.1 General
If, at any test condition, the pressure ripple amplitudes are too small for satisfactory frequency-spectrum
analysis to be performed, an alternative noise generator shall be selected.
The pressure transducers shall be mounted such that their diaphragms are flush, within ±0,5 mm, with the
inner wall of the pipe.
Two alternative specifications for the measurement pipe and transducer position are given, in accordance
with the method used.
8.2 Thermal insulation
Temperature shall be measured at both ends of the measurement pipe. The difference in temperature
between the two ends of the measurement pipe shall not exceed 2 °C at any test condition. If necessary,
sufficient thermal lagging shall be applied to the measurement pipe to enable this requirement to be met.
8.3 Method 1: Three-transducer method
8.3.1 This method is suitable when the speed of sound is to be measured at the same time as other hydro-
acoustical characteristics of hydraulic components, such as impedance, source flow ripple or transfer matrix
coefficients. The measurement pipe shall be installed at the place in the test system where measurement of
the speed of sound is needed.
The measurement pipe shall be uniform and straight. Its internal diameter shall be between 80 % and 120 %
of the diameter of the pipes, or component ports, to which it is connected. The pipe should be supported in
such a manner that vibration is minimized.
For cases where other hydro-acoustic properties are not being measured simultaneously, a pump (and if
necessary, a hydraulic noise generator) shall be mounted at one end of the measurement pipe. The other end
shall be terminated by a loading valve without free-moving internal parts, such as a needle valve.
Mean pressure shall be measured at the upstream end of the measurement pipe.
8.3.2 Three pressure transducers shall be used for Method 1, configured as shown in Figure 1. The
transducer spacing shall be selected according to the standard specifications of hydro-acoustical
measurements to be carried out simultaneously. Otherwise, the distances L and L' between the pressure
transducers shall be as specified in Table 4.
Table 4 — Spacing of transducers: Method 1
L 330 mm ± 2 mm
L' 470 mm ± 2 mm
The distance
...
Norme
internationale
ISO 15086-2
Deuxième édition
Transmissions hydrauliques —
2025-02
Évaluation des caractéristiques du
bruit liquidien des composants et
systèmes —
Partie 2:
Mesurage de la vitesse du son émis
dans un fluide dans une tuyauterie
Hydraulic fluid power — Determination of the fluid-borne noise
characteristics of components and systems —
Part 2: Measurement of the speed of sound in a fluid in a pipe
Numéro de référence
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© ISO 2025
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Instruments. 3
5.1 Mesures statiques .3
5.2 Mesures dynamiques .3
5.3 Analyse de fréquence de l'onde de pression .4
6 Générateur de bruit hydraulique . 4
6.1 Généralités .4
6.2 Vibration du générateur .4
7 Conditions d'essai . 4
7.1 Généralités .4
7.2 Température du fluide .5
7.3 Masse volumique et viscosité du fluide .5
7.4 Pression moyenne du fluide .5
7.5 Mesure de l'écoulement moyen .5
8 Banc d'essai . 5
8.1 Généralités .5
8.2 Isolation thermique .5
8.3 Méthode 1: Méthode des trois capteurs .5
8.4 Méthode 2: Méthode antirésonance .6
8.5 Étalonnage des capteurs de pression .9
9 Mode opératoire d'essai pour la Méthode 1 . 10
10 Mode opératoire d'essai pour la Méthode 2 .12
11 Rapport d'essai .12
11.1 Informations générales . 12
11.2 Données d'essai . 12
11.3 Résultats d'essai . 13
12 Phrase d'identification (Référence au présent document) .13
Annexe A (normative) Erreurs et classes de mesure de la valeur moyenne . 14
Annexe B (normative) Erreurs et classes de mesure dynamique .15
Annexe C (informative) Algorithmes de compression des données .16
Annexe D (informative) Exemple de calcul de la vitesse du son en langage MATLAB® en
utilisant trois capteurs de pression montés sur le tube (Méthode 1) .20
Annexe E (informative) Exemple de calcul de la vitesse du son en langage MATLAB® en utilisant
deux capteurs de pression montés sur un tube à extrémité fermée (Méthode 2) .23
Bibliographie .25
iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de document ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et
pneumatiques, sous-comité SC 8, Essais des produits.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15086-2:2000), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— la plage de fréquences des ondes de pression a été révisée;
— les unités des symboles, le symbole B , les indices O et N ont été ajoutés au Tableau 1;
e
— le symbole f (première fréquence d'antirésonance acoustique) a été remplacé par f ;
0 a1
— les Figures 3 et C.1 ont été ajoutées;
— les Figures 1, 2 et 4 ont été corrigées;
— les Formules 1, C.2, et C.3 ont été corrigées;
— l'Annexe D a été révisée;
— diverses modifications rédactionnelles complémentaires ont été apportées.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 15086 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
Dans les systèmes de transmissions hydrauliques, l'énergie est transmise et commandée par l'intermédiaire
d'un fluide sous pression circulant en circuit fermé. Le processus de transformation de l'énergie mécanique
en énergie- hydraulique génère des fluctuations de l'écoulement et de la pression ainsi que des vibrations de
la structure.
Les caractéristiques hydro-acoustiques des composants hydrauliques peuvent être mesurées avec une
précision acceptable lorsque la vitesse du son émis par le fluide est connue de façon précise.
La méthode de mesurage pour l'évaluation de la vitesse du son dans un tube, comme décrit dans le présent
document, est fondée sur l'application de la théorie de la ligne de transmission à onde plane à l'analyse des
[1]
fluctuations de pression dans des tubes rigides .
Deux approches de mesure différentes sont présentées, à savoir l'utilisation de
— trois capteurs de pression dans un tube, et
— l’antirésonance acoustique dans un système de tubes à extrémité fermée.
Il convient d’utiliser la méthode des trois capteurs de pression chaque fois que la vitesse du son est à mesurer
dans les conditions de service efficaces d'un système. Cette méthode peut être réalisée simultanément avec
les méthodes de mesure hydroacoustique spécifiées dans les ISO 10767-1, ISO 10767-3 and ISO 15086-3, à
l’aide du même équipement et des mêmes mesurages.
L'une ou l'autre méthode permet de produire un tableau de données sur la vitesse des données acoustiques
en fonction de la pression et de la température moyennes pour un fluide donné.
v
Norme internationale ISO 15086-2:2025(fr)
Transmissions hydrauliques — Évaluation des
caractéristiques du bruit liquidien des composants et
systèmes —
Partie 2:
Mesurage de la vitesse du son émis dans un fluide dans une
tuyauterie
1 Domaine d’application
Le présent document décrit le mode opératoire d'évaluation de la vitesse du son émis par un fluide contenu
dans un tube, par la réalisation de mesurages à partir de capteurs de pression montés sur ledit tube.
Le présent document s'applique à tous les types de circuits hydrauliques fonctionnant dans des conditions
de régime établi, indépendamment de leur dimension, pour des impulsions de pression dans une gamme de
fréquences comprise entre 10 Hz et 3 kHz.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 5598, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Vocabulaire
ISO 80000-1, Grandeurs et unités — Partie 1: Généralités
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l'ISO 5598 ainsi que les suivants
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
onde d'écoulement
composant fluctuant de débit dans le fluide hydraulique, provoqué par l'interaction entre l'onde d'écoulement
de la source et le système
3.2
onde de pression
composant fluctuant de pression dans le fluide hydraulique, provoqué par l'interaction entre l'onde
d'écoulement (3.1) de la source et le système
3.3
fréquence fondamentale
fréquence la plus basse d'onde de pression (3.2) mesurée à l'aide de l'instrument d'analyse de fréquence
3.4
harmonique
composant sinusoïdal de l'onde de pression (3.2) ou de l'onde d'écoulement (3.1) se produisant à un multiple
entier de la fréquence fondamentale (3.3)
Note 1 à l'article: Une harmonique peut être représentée par son amplitude et sa phase, ou bien par ses parties réelle
et imaginaire.
3.5
générateur de bruit hydraulique
composant hydraulique générant une onde d'écoulement (3.1) puis une onde de pression (3.2) dans le circuit
3.6
tube de mesure
tube dans lequel sont montés les capteurs de pression
3.7
impédance
rapport complexe de l'onde de pression (3.2) avec l'onde d'écoulement (3.1) se produisant à un point donné
dans un système hydraulique et à une fréquence donnée
3.8
fréquence antirésonance acoustique
fréquence la plus basse à laquelle l'amplitude de l'impédance (3.7) d'entrée du tube de mesurage (3.6) est
minimale
4 Symboles
Tableau 1 — Symboles
Symbole Description Unité
3 -1 -1
A, A', B, B' Coefficients complexes m ·s ∙Pa
-1
a, b Coefficients de propagation des ondes dépendant de la fréquence rad∙s
B module d'élasticité volumique Pa
e
-1
c Vitesse acoustique du fluide m∙s
d Diamètre intérieur du tube de mesure m
f Fréquence de l'harmonique d'onde de pulsation Hz
i-ième
f fréquence harmonique Hz
i
i-ième
f fréquence antirésonance acoustique Hz
ai
Fonction transfert (nombre complexe) entre deux signaux de cap-
H —
teurs de pression après correction de l’étalonnage
Fonction transfert (nombre complexe) entre deux signaux de cap-
'
H —
teurs de pression soumis à étalonnage
Fonction transfert (nombre complexe) entre deux signaux de
*
H —
capteurs de pression
j —
Opérateur complexe ( −1 )
L Distance entre les capteurs 1 et 2 (Méthode 1) m
L' Distance entre les capteurs 2 et 3 (Méthode 1) m
l Distance de PT à l'extrémité du tube (Méthode 2) m
P Onde de pression du capteur PT (nombre complexe) Pa
1 1
P Onde de pression du capteur PT (nombre complexe) Pa
2 2
TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
Symbole Description Unité
P Onde de pression du capteur PT (nombre complexe) Pa
3 3
3 -1
Q Onde d'écoulement à l'emplacement 1, de 1 à 2 (nombre complexe) m ∙s
1→2
3 -1
Q Onde d'écoulement à l'emplacement 2, de 2 à 1 (nombre complexe) m ∙s
2→1
3 -1
Q Onde d'écoulement à l'emplacement 2, de 2 à 3 (nombre complexe) m ∙s
2→3
Fonction de cohérence correspondant aux fréquences de mesure,
S —
i
f
i
ε Erreur (nombre complexe) —
Conjugué du nombre complexe ε (nombre complexe) —
ε
Partie réelle de ε
ε —
x
ε Partie imaginaire de ε
—
y
-3
ρ Masse volumique du fluide kg∙m
2 -1
ν Viscosité cinématique du fluide m ∙s
-1
ω pulsation (2πf ) rad∙s
Indice O Indice de l'ancienne valeur —
Indice N Indice de la nouvelle valeur —
*
NOTE H, H', H , P , P , P , Q , Q , Q sont tous dépendants, de la fréquence et sont donc représentés par des
1 2 3 1→2 2→1 2→3
lettres majuscules.
Les unités utilisées dans le présent document doivent être en conformité avec l'ISO 80000-1.
Les symboles graphiques utilisées dans le présent document sont conformes à l'ISO 1219-1 sauf indication
contraire.
5 Instruments
5.1 Mesures statiques
Les instruments utilisés pour mesurer
a) l'écoulement moyen (Méthode 1 uniquement),
b) la pression moyenne du fluide,
c) la température du fluide
doivent satisfaire au minimum l'exigence relative à l’exactitude de mesurage de «classe industrielle», c'est-à-
dire la classe C donnée dans l'Annexe A.
5.2 Mesures dynamiques
Les instruments utilisés pour mesurer l'onde de pression doivent avoir les caractéristiques suivantes:
a) fréquence de résonance: ≥30 kHz,
b) linéarité: ±1 %,
c) compensation d'accélération souhaitable, et
doivent satisfaire au minimum l'exigence relative à l’exactitude de mesurage de «classe industrielle», c'est-à-
dire la classe C donnée dans l'Annexe B.
Il n'est pas nécessaire que les instruments correspondent à une pression en régime établi. Il peut être
avantageux de filtrer toute composante de signal en régime établi à l'aide d'un filtre passe-haut. Ce filtre ne
doit pas générer d'erreur d'amplitude ou de phase supplémentaire supérieure à 0,5 % ou 0,5° respectivement,
de la mesure courante.
5.3 Analyse de fréquence de l'onde de pression
Un instrument approprié doit être utilisé pour mesurer l'amplitude et la phase de l'onde de pression.
L'instrument doit pouvoir mesurer l'onde de pression à partir des capteurs de pression de telle sorte
que, pour un harmonique particulier, les mesures réalisées à partir de chaque capteur soient effectuées
simultanément et de manière synchronisée les unes par rapport aux autres.
L'instrument doit avoir une précision et une résolution pour les mesures d'harmonique de
a) amplitude dans les limites de: ±0,5 %,
b) phase dans les limites de: ±0,5°, et
c) fréquence dans les limites de: ±0,5 %
sur une gamme de fréquences comprise entre 10 Hz et 3 kHz.
NOTE La conformité à la spécification ci-dessus donne une incertitude de la vitesse du son inférieure à ±3 %.
6 Générateur de bruit hydraulique
6.1 Généralités
Tout type de générateur de bruit hydraulique peut être utilisé, à condition qu'il crée une onde de pression
suffisante au niveau des capteurs de pression permettant ainsi la réalisation de mesures exactes.
EXEMPLE Les pompes et les moteurs créent une onde de pression composée principalement de nombreux
harmoniques de la fréquence fondamentale. Dans ces cas, la fréquence fondamentale est égale au produit de la
fréquence de rotation de l’axe et du nombre de dents de l'engrenage, de palettes ou de pistons, etc. (selon la machine
utilisée).
Des méthodes alternatives appropriées comprennent
— un distributeur auxiliaire équipé d'un tiroir tournant permettant au flux de se diriger vers la canalisation
de retour grâce à sa rotation partielle, et
— un servodistributeur électro-hydraulique entraîné par un générateur de fréquence. Le servo-distributeur
peut être déclenché par un signal de bruit blanc afin d'obtenir des mesures d'onde de pression significatives
à chaque fréquence intéressante.
6.2 Vibration du générateur
Si nécessaire, le tube de mesure doit être structurellement isolé du générateur afin de minimiser les
vibrations, par exemple, en cas de vibrations évidentes de la tuyauterie, sur la base de l'expérience acquise
sur le terrain.
7 Conditions d'essai
7.1 Généralités
Les conditions de service requises doivent être maintenues pour chaque essai dans les limites spécifiées
dans le Tableau 2.
7.2 Température du fluide
La température du fluide doit être la température mesurée à l'entrée du tube de mesure.
7.3 Masse volumique et viscosité du fluide
La masse volumique et la viscosité du fluide doivent être connues avec une exactitude définie dans les limites
spécifiées dans le Tableau 3.
7.4 Pression moyenne du fluide
La pression moyenne du fluide doit être celle mesurée à l'entrée du tube de mesure.
7.5 Mesure de l'écoulement moyen
L'écoulement moyen doit être mesuré en aval du tube de mesure (Méthode 1 uniquement).
Tableau 2 — Variations admissibles des conditions d'essai
Paramètre d'essai Variation admissible
Écoulement moyen ±2 %
Pression moyenne ±2 %
Température ±2 °C
Tableau 3 — Exactitude requise des données de propriétés du fluide
Propriété Exactitude requise
Masse volumique ±2 %
Viscosité ±5 %
8 Banc d'essai
8.1 Généralités
Si, dans n'importe quelle condition d'essai, les amplitudes d'ondes de pression sont trop faibles pour pouvoir
réaliser une analyse satisfaisante du spectre de fréquences, un autre générateur de bruit doit être choisi.
Les capteurs de pression doivent être montés de telle sorte que leurs diaphragmes soient au même niveau
que la paroi intérieure du tube à ±0,5 mm.
Deux spécifications alternatives relatives au tube de mesure et à la position du capteur sont données,
conformément à la méthode utilisée.
8.2 Isolation thermique
La température doit être mesurée aux deux extrémités du tube de mesure. La différence de température
entre les deux extrémités du tube de mesure ne doit en aucun cas dépasser 2 °C quelle que soit la condition
d'essai. Si nécessaire, un calorifugeage thermique suffisant doit être appliqué au tube de mesure pour
pouvoir satisfaire cette exigence.
8.3 Méthode 1: Méthode des trois capteurs
8.3.1 Cette méthode peut être utilisée lorsque la vitesse du son doit être mesurée en même temps que
les autres caractéristiques hydro-acoustiques des composants hydrauliques, telles que l'impédance, l'onde
d'écoulement de la source ou les coefficients de la matrice-transfert. Le tube de mesure doit être installé
dans le système d'essai à l'endroit où la mesure de la vitesse du son est nécessaire.
Le tube de mesure doit être uniforme et droit. Son diamètre intérieur doit être compris entre 80 % et 120 %
du diamètre des tuyauteries, ou des orifices de composants, auxquels il est raccordé. Il convient que le tube
soit maintenu de manière à réduire toute vibration.
Dans les cas où les autres propriétés hydro-acoustiques ne sont pas mesurées simultanément, une pompe
(et, si nécessaire, un générateur de bruit hydraulique) doit être montée à une extrémité du tube de mesure.
L'autre extrémité doit terminée par une soupape de charge sans élément interne mobile, telle qu'une soupape
à pointeau.
La pression moyenne doit être mesurée à l'extrémité amont du tube de mesure.
8.3.2 Trois capteurs de pression doivent être utilisés pour la Méthode 1, configurés comme représenté
à la Figure 1. L'espace entre les capteurs doit être choisi conformément aux spécifications normalisées des
mesures hydroacoustiques à effectuer simultanément. Sinon, la distance entre les capteurs de pression L, L'
doit être tel que spécifié dans le Tableau 4.
Tableau 4 — Espace entre les capteurs: Méthode 1
L 330 mm ± 2 mm
L' 470 mm ± 2 mm
La dist
...
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