ISO 5347-1:1993

\IORME
N TE R NAT I O NA LE
Méthodes pour l'étalonnage de capteurs
de vibrations et de chocs -
Partie 1:
Étalonnage primaire de vibrations avec
interféromètre de laser
Methods for the calibration of vibration and shock pick-ups -
Part 1: Primary vibration calibration by laser interferometry
Numéro de référence
IS0 5347-1 :I 993(F)

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IS0 5347-1:1993(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I'ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé a cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I'ISO participent également aux travaux. L'ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l'approbation de 75% au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale IS0 5347-1 a été élaborée par le comité techni-
que lSO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques, sous-comité SC 3, Uti-
lisation et étalonnage des instruments de mesure des vibrations et des
chocs.
L'ISO 5347 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre gé-
néral Méthodes pour I'étalonn'age de capteurs de vibrations et de chocs:
- Partie O: Concepts de base
- Partie 1: Étalonnage primaire de vibrations avec intetféromètre de
laser
- Partie 2: Étalonnage primaire de chocs par coupe de lumière
- Partie 3: Étalonnage secondaire de vibrations
- Partie 4: Étalonnage secondaire de chocs
- Partie 5: Étalonnage par gravitation teilurique
- Partie 6: Étalonnage primaire de vibrations aux basses fréquences
- Partie 7: Étalonnage primaire par centrifugeur
- Partie 8: Étalonnage primaire par centrifugeur double
Q IS0 1993
Droits de reproduction réservés. 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 et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 CH-1211 Genève 20 Suisse
Imprimé en Suisse
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IS0 5347-1 :1993(F)
- Partie 9: Étalonnage secondaire de vibrations par comparaison des
angles de phase
- Partie 1 O: Étalonnage primaire de chocs à impact élevé
- Partie I I: Essai de sensibilité aux vibrations transversales
- Partie 12: Essai de sensibilité aux chocs transversaux
- Partie 13: Essai de sensibilité de contrainte de base
- Partie 14: Essai de fréquence de résonance sur masse d‘acier
d’accéléromètres non amortis
- Partie 15: Essai de sensibilité acoustique
- Partie 16: Essai de sensibilité de couple de serrage
- Partie 17: Essai de sensibilité de température fixe
- Partie 18: Essai de sensibilité de température transitoire
- Partie 19: Essai de sensibilité de champ magnétique
- Partie 20: Étalonnage primaire de vibrations par méthode réciproque
Les annexes A et B font partie intégrante de la présente partie de I’ISO
5347.
iii

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NORME INTERNATIONALE IS0 5347-1:1993(F)
Méthodes pour l'étalonnage de capteurs de vibrations
et de chocs -
Partie 1:
Étalonnage primaire de vibrations avec interféromètre de
laser
e
2.2 Générateur et indicateur de fréquence, ayant
1 Domaine d'application
tes caractéristiques suivantes:
L'ISO 5347 comprend une série de documents trai-
- incertitude pour la fréquence: maximum f 0,Ol %
tant des méthodes pour l'étalonnage de capteurs de
de la lecture;
vibrations et de chocs.
- stabilité de fréquence: au moins égale à
La présente partie de I'ISO 5347 fournit des spéci-
i: 0,Ol % de la lecture pendant la durée de me-
fications détaillées sur l'appareillage et le mode opé-
surage;
ratoire pour l'étalonnage primaire d'accéléromètres de
translation rectiligne avec interféromètre de laser, uti-
- stabilité d'amplitude: au moins égale à f 0,Ol %
lisés pour les mesures du déplacement lynamique.
de la lecture pendant la durée de mesurage.
Elle est applicable pour une gamme de fréquences de
20 Hz à 5 O00 Hz etpour une gamme dynamique de
2.3 Combinaison amplificateur de puis-
IO m/s2 à I 000 m/s (relative à ia fréquence).
sancelvibrateur, ayant les caractéristiques suivantes:
0 Les limites d'incertitude applicables sont les sui-
- distorsion totale: maximum 2 %;
vantes:
- accélération transverse, courbante et oscillante:
f 0,5 % de la lecture à fréquence de réfé-
maintenue à un minimum; maximum 10 % de
rence (160 Hz ;U 80 Hz) e$ à amplitude de réfé-
l'accélération dans la direction prévue aux fré-
rence (1 O0 m/s ou 1 O m/s ) à position de gain de
quences utilisées; au-dessus de 1 O00 Hz, un
l'amplificateur de référence;
maximum de 20 % est permis;
f 1 % de la lecture pour les fréquences jusqu'à
- bourdonnement et bruit: au moins 70 dB au-
1 O00 Hz (inclus);
dessous de la lecture;
f 2 % de la lecture pour les fréquences au-dessus
- stabilité d'amplitude d'accélération: au moins
de 1 O00 Hz.
égale à i: 0,05 % de la lecture pendant la durée
de mesurage.
La surface d'attachement ne doit pas introduire de
contrainte de base à I'accéléromètre.
2 Appareillage
2.4 Bloc sismique pour vibrateur et interfbro-
metre de laser (le même bloc), ayant une masse au
2.1 Équipement de contrôle des conditions am- moins 2 O00 fois la masse des éléments mobiles du
vibrateur, du dispositif de montage et du capteur.
biantes, selon les spécifications de l'article 3.
1

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IS0 5347-1 :1993( F)
Le bloc sismique doit être suspendu par des ressorts - incertitude: maximum f 0,Ol % de la lecture; en
de faible amortissement. En cas d'influence de vi-
dessous de 40 Hz: 0,1 %.
brations du sol, la fréquence de résonance de sus-
La valeur efficace doit être multipliée par fi pour
pension verticalement et horizontalement doit être
obtenir l'amplitude (simple) utilisée dans les formules.
inférieure à 2 Hz.
2.11 Appareil pour mesurer la distorsion, pour les
2.5 Laser, de type hélium-néon; dans des conditions
mesures de distorsion totale de O à 5 %, ayant les
de laboratoire de pression d'air 100 kPa, température
caractéristiques suivantes:
23 "C et humidité relative 50 %, la longueur d'onde
est de 0,632 8 pm, valeur utilisée dans la présente
- gamme de fréquences: 5 Hz à 10 kHz;
partie de I'ISO 5347.
Si le laser possède une compensation atmosphérique - incertitude: maximum f 10 % de la lecture.
manuelle ou automatique, celle-ci doit être mise à
zéro ou débranchée.
2.12 Oscilloscope (non obligatoire), pour vérifier la
forme d'onde du signal de I'accéléromètre, ayant une
gamme de fréquences de 5 Hz à 5 O00 Hz.
2.6 Interféromètre, de type Michelson, muni d'un
détecteur de bandes de lumière et caractérisé par une
réponse en fréquence dans l'intervalle compris entre
2.13 Autres exigences de l'appareillage.
O (c.c.) et 15 MHz.
m
Pour satisfaire à l'exigence d'exactitude de 0,5 %,
I'accéléromètre et t'amplificateur d'accélération doi-
2.7 Appareil de comptage, (pour la Méthode 1,
vent être considérés comme une unité et étalonnés
gamme de fréquences de 20 Hz à 800 Hz), ayant les
ensemble.
caractéristiques suivantes:
L'accéléromètre doit être d'une structure rigide. La
- gamme de fréquences: 10 Hz à 20 MHz;
sensibilité de la contrainte de base doit être inférieure
à 0,2 x I$-* y/s2 à une contrainte de base de
- incertitude: maximum f 0,Ol % de la lecture.
2,5 x 10- m/s , la sensibilité transverse doit être in-
férieure à 1 % et la stabilité de la combinaison de
Le compteur peut être remplacé par un compteur de
I'accéléromètre et de l'amplificateur doit être au
rapport ayant la même incertitude.
moins égale à 0,2 % de la lecture par an.
2.8 Filtre passe-bande accordable ou analyseur
de spectre, (pour la Méthode 2, gamme de fré-
quences de 1 O00 Hz à 5 O00 Hz), ayant les caracté- 3 Conditions ambiantes
ristiques suivantes:
L'étalonnage doit être effectué dans les conditions
- gamme de fréquences: 100 Hz à 10 O00 Hz; ambiantes suivantes:
- largeur de bande: au-dessous de 92 % de la fré- - température du local: (23 f 3) OC;
quence centrale;
- pression atmosphérique: (100 f 5) kPa;
- pentes de filtre: au moins égales à 24 dB/octave;
- humidité relative: (50 i 25) %.
- rapport signal-bruit: au moins égal à 70 dB au-
dessous du signal maximal;
4 Amplitudes et fréquences
- gamme dynamique: au moins égale à 60 dB.
préférentielles
2.9 Appareil pour détection à zéro, (pour la Mé-
Six amplitudes et six fréquences couvrant de façon
thode 2, non nécessaire pour l'analyseur de spectre),
égale la gamme d'accéléromètre doivent être choisies
avec gamme de fréquences de 30 Hz à 5 O00 Hz. La
dans les séries suivantes:
gamme doit être suffisante pour la détection du bruit
de sortie du filtre passe-bande.
a) Accélération (seulement Méthode I), en mètres
par seconde carrée:
2.10 Voltmètre pour mesurer la vraie valeur effi-
cace de la sortie d'accélérornètre, ayant les carac- 10, 20, 50, 100, 500;
téristiques suivantes:
accélération de référence 1 O0 m/s2 (deuxième
- gamme de fréquences: 20 Hz à 5 O00 Hz; choix: IO m/s2).
2

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IS0 5347-1:1993(F)
b) Fréquence, en hertz:
a = 3,122 8 x
xfxff
20, 40, 80, 160, 315, 630, 1 250, 2 500,
La constante d'étalonnage, S, est donnée par la for-
5 000;
mule suivante:
S=0,3202~10~~- V
fréquence de référence 160 Hz (deuxième
choix: 80 Hz). fxfr
où
5 Méthode 1 (pour la gamme de
V est la sortie d'accéléromètre, en volts am-
fréquences de 20 Hz à 800 Hz)
plitude (simple);
5.1 Mode opératoire d'essai
est la fréquence du vibrateur, en hertz;
f
Après avoir optimisé les positions de l'interféromètre
est le nombre de périodes du signal de
fr
(2.61, déterminer la constante d'étalonnage de réfé-
frange pendant une période qui est longue
rence de préf9rence à 160 Hz (deuxièîme choix:
par rapport à la période de vibration; le
80 Hz), 100 m/s (deuxième choix: 10 m/s ) et la po-
nombre de périodes est divisé par le
sition normale du commutateur de la gamme d'am-
temps nécessaire pour obtenir la valeur de
plificateur en mesurant soit la fréquence de frange
la fréquence de frange en hertz.
avec le compteur (2.7) - la méthode de comptage à
frange selon la figure1 doit Qtre utilisée - soit le
Si un compteur de rapport est utilisé, calculer I'ampli-
rapport entre la fréquence de vibration et la fréquence
tude d'accélération, a, exprimée en mètres par se-
de frange avec un compteur de rapport (2.7).
conde carrée, à l'aide de la formule suivante:
Déterminer ensuite la constante d'étalonnage aux au-
a = 3,122 8 x lO-'xf x Rf
tres niveaux et fréquences d'accélération normaux
choisis. Les résultats doivent être exprimés en pour-
La constante d'étalonnage, S, est donnée par la for-
centage de l'écart de la constante d'étalonnage de
mule suivante:
réf 6 re nce.
V
S = 0,320 2 x IO6 x -
Pour chaque combinaison de fréquence et d'accélé-
P XRf
ration, la distorsion, l'accélération transverse, cour-
bante et oscillante, le bourdonnement et le bruit
où Rf est le rapport entre la fréquence de vibration et
doivent être mesurés et les valeurs doivent se trouver
la fréquence de frange, fr, pendant au moins 100 pé-
dans les limites spécifiées en 2.3.
riodes de vibration.
5.2 Expression des résultats (voir aussi B.l Lorsque les résultats de l'étalonnage sont fournis,
l'incertitude totale de l'étalonnage et le niveau de
dans l'annexe B)
confiance correspondant, calculés selon l'annexe A,
Calculer l'amplitude d'accélération, a, de I'accéléro-
doivent également être fournis.
0 mètre, exprimée en mètres par seconde carrée, à
On doit utiliser un niveau de confiance de 99 % (deu-
partir des lectures de la fréquence de frange à l'aide
de la formule suivante: xième choix: 95 %I.
3

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IS0 5347-1:1993(F)
Amplificateur
de puissance (2.3)
Voltmètre (2.10)
Amplificateur
Appareil pour mesurer
- la distorsion (2.11)
i-
I
l
I I------
I
1 Oscilloscope (2.12)
L,’ I I
Figure 1 - Système de mesure pour la méthode de comptage à frange (Méthode 1)
L,--,,J
...