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E DIN 45669-1:2008-09

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Inhalt Seite

Vorwort ........................................................................................................................................................... 3 1

Anwendungsbereich ........................................................................................................................ 3

2

Normative Verweisungen................................................................................................................. 4

3

Begriffe .............................................................................................................................................. 4

4 4.1 4.2

Anforderungen .................................................................................................................................. 9 Allgemeine Anforderungen.............................................................................................................. 9 Einzelanforderungen ...................................................................................................................... 15

5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

Prüfungen ........................................................................................................................................ 21 Allgemeines..................................................................................................................................... 21 Erstprüfung ..................................................................................................................................... 25 Nachprüfung.................................................................................................................................... 33 Zwischenprüfung ............................................................................................................................ 35 Prüfung für den Messeinsatz......................................................................................................... 35

6 6.1 6.2 6.3

Mechanische Kalibriereinrichtung ................................................................................................ 37 Allgemeines..................................................................................................................................... 37 Rücken-an-Rücken-Kalibrierung................................................................................................... 38 Kalibriersignale ............................................................................................................................... 38

7 7.1 7.2

Elektrische Kalibriereinrichtung ................................................................................................... 39 Allgemeines..................................................................................................................................... 39 Kalibriersignale ............................................................................................................................... 39

8

Kennzeichnung ............................................................................................................................... 39

9

Datenblatt ........................................................................................................................................ 39

10

Bedienungsanleitung ..................................................................................................................... 40

Anhang A (informativ) Beispiele für die Bildung des KBF-Signals.......................................................... 41 Anhang B (informativ) Welligkeit ................................................................................................................ 42 Anhang C (informativ) Prüfverfahren für den Phasenfrequenzgang (Tangentenkriterium) ................. 43 Anhang D (informativ) Verfahren zur Ermittlung der maßgebenden Frequenz fmg ................................ 45 Anhang E (normativ) Beurteilung kurzzeitiger Erschütterungseinwirkungen auf Gebäude durch Frequenzbewertung des Zeitsignals ................................................................................. 46 Anhang F (informativ) Formelzeichen ........................................................................................................ 49 Literaturhinweise ......................................................................................................................................... 50

2

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E DIN 45669-1:2008-09

Vorwort Diese Norm ist vom Arbeitsausschuss NA 001-03-09 AA (NALS/VDI C 9) „Messung von Schwingungsimmissionen“ erarbeitet worden. Im Rahmen des Immissionsschutzes sind zur Erfassung und Beurteilung mechanischer Schwingungen (Erschütterungen), die auf Gebäude oder Menschen in Gebäuden einwirken, sowie zur Prüfung der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen Messungen erforderlich. Die Messunsicherheit der ermittelten Ergebnisse hängt dabei sowohl von der Genauigkeit und Beständigkeit der verwendeten Schwingungsmesseinrichtung (Schwingungsmesser) als auch von dem Messverfahren und anderen Einflüssen, wie zum Beispiel der Erschütterungsquelle, ab (siehe DIN 45669-2).

Änderungen Gegenüber DIN 45669-1:1995-06 und DIN 45669-3:2006-06 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a)

Normen überarbeitet und zusammengefasst;

b)

besondere Eigenschaften digitaler Schwingungsmesseinrichtungen schwerpunktmäßig behandelt;

c)

Unterscheidung verschiedener Genauigkeitsklassen gestrichen;

d)

genormte Bezeichnung des Schwingungsmessers gestrichen, dafür Angaben im Datenblatt erforderlich;

e)

frequenzbewertete Schwinggeschwindigkeit vB zur Beurteilung kurzzeitiger Erschütterungseinwirkungen auf Gebäude eingeführt.

1

Anwendungsbereich

Diese Norm legt Anforderungen an Schwingungsmesseinrichtungen (Schwingungsmesser) sowie nach Aufwand und Genauigkeit abgestufte Prüfungen fest. Mit diesen Schwingungsmessern, die im Bereich des Immissionsschutzes eingesetzt werden, können mechanische Schwingungen (Erschütterungen, Vibrationen), die auf Gebäude und/oder Menschen in Gebäuden einwirken, gemessen werden. Es werden Anforderungen an die Frequenz- und Zeitbewertung als Grundlage zur Ermittlung von Beurteilungsgrößen angegeben, die aus den Festlegungen in DIN 4150-2 und DIN 4150-3 folgen. Die Anforderungen können in dem Schwingungsmesser digital oder analog realisiert werden. Diese Norm legt fest, welche Prüfungen durch den Hersteller, Anwender oder in ihrem Auftrag mindestens durchzuführen sind, um die Einhaltung der Anforderungen an den Schwingungsmesser nachzuweisen. Darüber hinaus wird festgelegt, welche Angaben in die Dokumentation der jeweiligen Prüfung aufzunehmen sind. Wird diese Norm zur Akkreditierung von Prüfstellen und Beratungsbüros für das Fachgebiet Schwingungen (Erschütterungen) im Immissionsschutz in Verbindung mit DIN 45688 und DIN EN ISO/IEC 17025 herangezogen, so gilt sie ausschließlich für den Bereich der Mess- und Prüfmittel. Festlegungen zum Messverfahren und zur Ankopplung der Schwingungsaufnehmer werden in DIN 45669-2 getroffen. Die Beurteilung der ermittelten Messwerte im Hinblick auf den Immissionsschutz ist nicht Gegenstand dieser Norm (siehe dazu DIN 4150-2 und DIN 4150-3). Unabhängig davon wird in Anhang E ein Verfahren angegeben, mit dem sich die Beurteilung nach DIN 4150-3 automatisieren lässt.

3

E DIN 45669-1:2008-09

2

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Normative Verweisungen

Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen). DIN 4150-2, Erschütterungen im Bauwesen — Teil 2: Einwirkungen auf Menschen in Gebäuden DIN 4150-3:1999-02, Erschütterungen im Bauwesen — Teil 3: Einwirkungen auf bauliche Anlagen DIN 45669-2, Messung von Schwingungsimmissionen — Teil 2: Messverfahren DIN 45688, Besondere Anforderungen an die Kompetenz von Prüflaboratorien für Geräusche und Erschütterungen im Bereich des Immissionsschutzes DIN V ENV 13005, Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen1) DIN EN 60529 (VDE 0470-1), Schutzarten durch Gehäuse (IP Code) DIN EN 61000-4-2 (VDE 0847-4-2), Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) — Teil 4-2: Prüf- und Messverfahren; Prüfung der Störfestigkeit gegen die Entladung statischer Elektrizität DIN EN 61000-4-3 (VDE 0847-4-3), Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) — Teil 4-3: Prüf- und Messverfahren; Prüfung der Störfestigkeit gegen hochfrequente elektromagnetische Felder DIN EN ISO 10012, Messmanagementsysteme — Anforderungen an Messprozesse und Messmittel DIN EN ISO/IEC 17025, Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien DIN ISO 16063-21, Verfahren zur Kalibrierung von Schwingungs- und Stoßaufnehmern — Teil 21: Schwingungskalibrierung durch Vergleich mit einem Referenzaufnehmer

3

Begriffe

Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Messgröße Schwingungsgröße am Ort des Schwingungsaufnehmers als Schwingweg, Schwinggeschwindigkeit (Schnelle) oder Schwingbeschleunigung in ihrem zeitlichen Verlauf 3.2 Schwingungsaufnehmer im Sinne dieser Norm ein Absolutaufnehmer für die jeweils gewählte Messgröße, dessen Ausgangsgröße ein nicht-mechanisches Signal (Messsignal) ist, das der Messgröße proportional ist 3.3 unbewertetes Signal Schnellesignal v(t) im Sinne dieser Norm ein der Schwingschnelle proportionales und bandbegrenztes Signal ANMERKUNG 1 Zur Bandbegrenzung siehe 4.1.4.

1)

4

Dies ist die deutsche Ausgabe des ISO/IEC Guide 98-3 "Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995)"

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E DIN 45669-1:2008-09

ANMERKUNG 2 Bei Schwingungsmessungen in Gebäuden wird die Schwinggeschwindigkeit (Schnelle) als Messgröße u. a. deshalb bevorzugt verwendet, weil zwischen ihr und den Beanspruchungen bei manchen Bauteilen bei stationären und auch bei transienten Schwingungen mindestens näherungsweise ein linearer Zusammenhang nachgewiesen worden ist. Auch bei der Einwirkung von Schwingungen auf Menschen ist in einem großen Teil des zu betrachtenden Frequenzbereichs die momentane subjektive Wahrnehmung direkt proportional zur Schwinggeschwindigkeit. Außerdem lässt eine Schwinggeschwindigkeits-Zeitregistrierung auch bei Schwingungsgemischen mit unterschiedlichen Amplituden Rückschlüsse auf den zeitlichen Verlauf sowohl des Schwingwegs als auch auf denjenigen der Schwingbeschleunigung zu. Das würde z. B. bei Wahl der Schwingbeschleunigung als Messgröße erschwert, da die Beschleunigungsamplituden bei höheren Frequenzen wegen der Frequenzabhängigkeit stark dominieren.

3.4 Signaleingänge 3.4.1 digitaler Eingang Schnittstelle im Signalpfad auf der Eingangsseite des Schwingungsmessers, an der Zeitreihen des unbewerteten Signals (Schnellesignal) v(t) zur Prüfung des Schwingungsmessers oder zu nachträglichen Auswertungen aufgezeichneter Messungen eingespeist werden können ANMERKUNG

Die Einspeisung kann blockweise erfolgen.

3.4.2 analoger Eingang Eingang am Schwingungsmesser, über den analoge elektrische Signale, die dem unbewerteten Signal (Schnellesignal) v(t) proportional sind, oder elektrische Prüfsignale eingespeist werden können 3.5 Zwischenglied Teil des Schwingungsmessers, der aus der Ausgangsgröße des Schwingungsaufnehmers das unbewertete Signal bildet und insbesondere die Bandbegrenzung durchführt BEISPIEL Zwischenglieder sind Verstärker, Integrierer, Differenzierer, Frequenzgangentzerrer für den Schwingungsaufnehmer oder Kombinationen hiervon.

3.6 Bandbegrenzung untere und obere Begrenzung des Arbeitsfrequenzbereichs des Schwingungsmessers ANMERKUNG

Die untere Grenzfrequenz des Arbeitsfrequenzbereichs wird mit fu und die obere mit fo bezeichnet.

3.7 Betragsmaximalwert vmax betragsmäßig größter Wert des unbewerteten Signals (Schnellesignals) v(t) während der Messdauer TM 3.8 Bewertungsfilter Teil des Schwingungsmessers, in dem durch Frequenzbewertung aus dem unbewerteten Signal (Schnellesignal) das KB-Signal oder vB gebildet wird 3.9 frequenzbewertetes Signal von der Frequenz abhängige Änderung des unbewerteten Signals aufgrund eines Amplituden- und Phasenfrequenzgangs eines Bewertungsfilters ANMERKUNG Ein frequenzbewertetes Signal entsteht durch eine Frequenzbewertung (siehe Gleichung (4), Bild 4 oder Anhang E). Die Frequenzbewertungen des Signals werden in dieser Norm in Bezug auf die Schwingschnelle (Schwinggeschwindigkeit) angegeben, wenngleich auch eine Frequenzbewertung eines dem Schwingweg oder der Schwingbeschleunigung proportionalen Signals möglich ist.

5

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E DIN 45669-1:2008-09

3.10 Bewertete Größen 3.10.1 KB-Größen 3.10.1.1 KB-Signal KB(t) durch Frequenzbewertung des unbewerteten Signals (Schnellesignals) entstandenes Signal ANMERKUNG

Zur KB-Frequenzbewertung siehe Gleichung (4), Bild 4 und Anhang B. Das KB-Signal ist dimensionslos.

3.10.1.2 KBF-Signal bewertete Schwingstärke KBF(t) gleitender Effektivwert des KB-Signals KB(t), gebildet durch eine zeitliche Bewertung seines Quadrats mit einer Exponentialfunktion sowie anschließender Mittelung und Radizierung:

KBF (t) =

t

1

τ

t −ξ

e− τ

KB 2 (ξ ) d ξ

(1)

ξ =0

Dabei ist τ = 0,125 s

Zeitkonstante Integrationsvariable „Fast“, Abkürzung für τ = 0,125 s.

F

ANMERKUNG 1 Zur Bildung des gleitenden Effektivwerts des KB-Signals mit einer Exponentialfunktion als Zeitbewertung ist die Zeitkonstante τ = 0,125 s festgelegt (Zeitbewertung "Fast"). Sie wird den Beurteilungen von Schwingungseinwirkungen auf den Menschen nach DIN 4150-2 zugrunde gelegt; die schwankende Anzeige bei sehr tiefen Frequenzen (< 5 Hz) fand bei der Festlegung der Beurteilungskriterien Berücksichtigung. ANMERKUNG 2 Momentanwerte des KBF(t)-Signals werden als bewertete Schwingstärke KBF bezeichnet.

3.10.1.3 maximale bewertete Schwingstärke KBFmax Maximalwert des KBF(t)-Signals während der Mittelungsdauer Tm 3.10.1.4 Taktmaximalwert KBFT Maximalwert des KBF(t)-Signals während der Taktdauer T ANMERKUNG

Die Anforderungen an die Taktdauer sind in 4.1.6.4 festgelegt.

3.10.1.5 Taktmaximal-Effektivwert KBFTm Effektivwert der Taktmaximalwerte KBFTi während der Mittelungsdauer Tm = N ⋅ T über N Takte mit der Taktdauer T, wobei Werte KBFTi ≤ 0,1 mit dem Wert 0 eingesetzt werden, diese Takte jedoch in die Anzahl N eingehen:

KBFTm =

6

1 N

N

2 ! KBFTi i =1

(2)

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3.10.2 Frequenzbewertete Größen bei kurzzeitiger Erschütterungseinwirkung auf Gebäude 3.10.2.1 frequenzbewertete Schwinggeschwindigkeit bei kurzzeitiger Einwirkung auf Gebäude vB frequenzbewertete Schwinggeschwindigkeit für die Beurteilung kurzzeitiger Erschütterungseinwirkungen auf Gebäude nach DIN 4150-3:1999-02: vB1 bei gewerblich genutzten Bauten, Industriebauten und ähnlich strukturierten Bauten vB2 bei Wohngebäuden und/oder in ihrerer Konstruktion gleichartigen Bauten vB3 bei Bauten mit besonderer Erschütterungsempfindlichkeit ANMERKUNG

Diese Frequenzbewertung ist in Anhang E festgelegt.

3.10.2.2 Maximalwert der frequenzbewerteten Schwinggeschwindigkeit bei kurzzeitiger Einwirkung auf Gebäude vBmax Maximalwert der frequenzbewerteten Schwinggeschwindigkeit bei kurzzeitiger Einwirkung auf Gebäude, der mit dem zutreffenden Anhaltswert von DIN 4150-3:1999-02, Tabelle 1, für 10 Hz verglichen wird ANMERKUNG

DIN 4150-3:1999-02 enthält Anhaltswerte für drei Gebäudearten, siehe auch 3.10.2.1.

3.11 Anzeigegröße im Anzeigeteil des Schwingungsmessers ausgegebener Messwert für die jeweilige Messrichtung ANMERKUNG

Die für den Zweck dieser Norm erforderlichen Anzeigegrößen sind in 4.1.6.1 angegeben.

3.12 Ausgangssignale 3.12.1 digitales Ausgangssignal fortlaufender Datenstrom oder blockweise aufgezeichnetes Signal auf Datenträger einer digitalen Darstellung eines Signals ANMERKUNG

Für den Zweck dieser Norm sind die Ausgangssignale:

a)

das Schnellesignal v(t) mit der Bandbegrenzung nach 4.1.4,

b)

den Anzeigegrößen nach 4.1.6.1 proportionale Signale.

3.12.2 analoges Ausgangssignal an Signalausgängen bereitgestelltes elektrisches Signal ANMERKUNG

Siehe Anmerkung in 3.12.1.

3.13 Messrichtung bei Schwingungseinwirkung auf Gebäude und bei Schwingungseinwirkung auf Menschen mit nicht vorgegebener Körperhaltung in einem raumfesten kartesischen Koordinatensystem die vertikale Richtung z sowie die horizontalen Richtungen x und y 3.14 Richtungsfaktor Verhältnis der Empfindlichkeit des Schwingungsaufnehmers bei Anregungen, die senkrecht zu seiner Hauptmessrichtung erfolgen, zu seiner Empfindlichkeit bei Anregungen in seiner Hauptmessrichtung

7

E DIN 45669-1:2008-09

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3.15 Messbereich Bereich von Werten der Ausgabegrößen und Anzeigegrößen, in dem die Anforderungen dieser Norm erfüllt sind ANMERKUNG

Die Grenzen des Messbereichs werden durch die Anforderung in 4.2.1 bestimmt.

3.16 Referenzmessbereich vom Hersteller angegebener Messbereich, der bei der Prüfung als Referenz dient 3.17 Arbeitsfrequenzbereich Frequenzbereich zwischen 1 Terz oberhalb der unteren Eckfrequenz und 1 Terz unterhalb der oberen Eckfrequenz des Bandbegrenzungsfilters 3.18 Nachweisgrenze Wert der Anzeigegröße, der um den Faktor 2 über dem Effektivwert der Eigenstörungen (Eigenrauschen, Offset usw.) des Schwingungsmessers für diese Anzeigegröße liegt 3.19 Übertragungsfaktor H im Sinne dieser Norm bei harmonischen Schwingungen das Verhältnis des Betrags des frequenzbewerteten Messsignals zum Betrag des unbewerteten Messsignals 3.20 Frequenzgang H(jf) Abhängigkeit des Übertragungsfaktors H von der Frequenz f, bestehend aus dem Amplitudenfrequenzgang H(f) (Betrag) und dem Phasenfrequenzgang ϕ(f) (Argument) 3.21 Mittelungsdauer Tm Dauer von N Takten mit der Taktdauer T, die für die Bildung des Taktmaximal-Effektivwerts KBFTm und der maximalen bewerteten Schwingstärke KBFmax verwendet wird ANMERKUNG

Die Anforderungen an die Taktdauer sind in 4.1.6.4 festgelegt.

3.22 Messdauer TM Zeitspanne, während der die Schwingungsgrößen vom Schwingungsmesser erfasst werden 3.23 maßgebende Frequenz fmg Frequenz, die im Bereich der maßgebenden Schwinggeschwindigkeitswerte des Messsignals auftritt ANMERKUNG Die maßgebende Frequenz ist eine Größe, die bei der Beurteilung kurzzeitiger Erschütterungseinwirkungen auf bauliche Anlagen nach DIN 4150-3:1999-02 verwendet wird.

3.24 Prüfung (einer Schwingungsmesseinrichtung) Feststellung, ob die Schwingungsmesseinrichtung oder einzelne Funktionseinheiten die festgelegten Anforderungen erfüllen, wobei eine Prüfung aus einer Kalibrierung und der Beurteilung der Ergebnisse hinsichtlich vorgegebener Anforderungen besteht ANMERKUNG

8

Siehe auch DIN 1319-1.

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E DIN 45669-1:2008-09

3.25 Erstprüfung Baumusterprüfung eines Gerätes aus einer baugleichen Geräteserie oder Einzelprüfung einer Einzelanfertigung (Unikat) einer Schwingungsmesseinrichtung, die sich auf alle Anforderungen erstreckt 3.26 Nachprüfung Prüfung zum Nachweis, dass die Schwingungsmesseinrichtung die Anforderungen auch noch nach Ablauf einer festgelegten Frist erfüllt, wobei der Umfang der Prüfungen bei der Nachprüfung gegenüber der Erstprüfung in Bezug auf die Auswahl der Prüfgrößen und der Prüfsignale eingeschränkt ist 3.27 Zwischenprüfung Prüfung nach besonderen Ereignissen, bei der der Umfang der Prüfungen auf einzelne Komponenten und bestimmte Eigenschaften der Schwingungsmesseinrichtung beschränkt ist ANMERKUNG

Solche besonderen Ereignisse sind z. B. diejenigen, die in 5.4 genannt sind.

3.28 Prüfung für den Messeinsatz mechanische oder elektrische Kalibrierung der Schwingungsmesseinrichtung unmittelbar vor und nach der Messung im Messlabor oder am Einsatzort; Funktionskontrolle der Schwingungsmesseinrichtung bei vollständig installiertem Messaufbau am Einsatzort 3.29 Kalibrieren unter vorgegebenen Bedingungen Zuordnung des an der Schwingungsmesseinrichtung angezeigten Messwerts zum dazugehörigen Sollwert der Messgröße ANMERKUNG 1 In dieser Norm wird vorausgesetzt, dass der Kalibrierung eine gegebenenfalls notwendige Justierung der Schwingungsmesseinrichtung vorausgeht. ANMERKUNG 2 Siehe auch DIN 1319-1.

3.30 Rückführung Kennzeichnung der Eigenschaft eines Messergebnisses, durch eine ununterbrochene Kette von Vergleichsmessungen (Kalibrierhierarchie) auf geeignete Normale bezogen zu sein ANMERKUNG 1 Ein geeignetes Normal sind z. B. die Beschleunigungs-Normalmesseinrichtungen (nationale Normale) der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). ANMERKUNG 2 Siehe auch Bild 5 und DIN EN ISO 10012.

4

Anforderungen

4.1 4.1.1

Allgemeine Anforderungen Allgemeines

Der in dieser Norm definierte Schwingungsmesser soll für möglichst viele Anwendungen bei der Messung von Schwingungen im Immissionsschutz geeignet sein. Die verschiedenen Anwendungen stellen unterschiedliche Anforderungen an den Schwingungsmesser. Deshalb sind verschiedene Ausstattungen des Schwingungsmessers möglich, die dies berücksichtigen.

9

E DIN 45669-1:2008-09

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Bild 1 — Prinzipieller Ablauf der Signalverarbeitung

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E DIN 45669-1:2008-09

Zur Beschreibung der Anforderungen an den Schwingungsmesser ist in Bild 1 ein Signalverarbeitungsablauf dargestellt. Eine Zusammenfassung von einzelnen Stufen der Signalverarbeitung nach Bild 1 kann vielfach zweckmäßig sein oder sich aus der Zusammenschaltung verschiedener Einzelgeräte ergeben. In Bild 1 zur Signalverarbeitung sind optionale Verarbeitungsschritte oder Schnittstellen mit unterbrochenen Linien dargestellt. Die Erklärungen zu den mit *1 bis *8 markierten Stellen sind nachfolgend aufgeführt. 1. Ein Zeitgeber wird zur Bestimmung der Messdauer, Taktdauer, Mittelungsdauer sowie für die Digitalisierung eines analogen Signals benötigt. 2. Das Messsignal kann digital oder analog sein. 3. Kalibrier-Ausgang (optional): Wenn die Kalibrierung einzelner Gruppen des Schwingungsmesssystems gewünscht ist, bietet sich an dieser Stelle ein Abgriff entweder des Messsignals oder des bandbegrenzten Signals an. 4. Kalibrier-Eingang (optional): Soll die Signalverarbeitung des Schwingungsmessystems unabhängig von Schwingungsaufnehmer und Messsignal geprüft oder kalibriert werden, bietet sich ein entsprechender Eingang an dieser Stelle an. 5. Spätestens an dieser Stelle ist bei modernen Messsystemen nur noch ein digitales Signal vorhanden. Ein Analogausgang (z. B. zur Darstellung des Signals auf einem x-y-Schreiber) wird allerdings empfohlen (siehe 4.1.7.3). 6. Nach den Anforderungen von DIN 4150-3:1999-02 ist bei kurzzeitigen Erschütterungseinwirkungen die Ermittlung der maßgebenden Frequenz fmg erforderlich; diese Ermittlung braucht jedoch nicht in dem Schwingungsmesser implementiert zu sein (siehe Anhang D). 7. Wichtig ist, dass eine zeitnahe Anzeige oder Ausgabe des aufgenommenen Signals erfolgt. Nur so ist z. B. ein Klopftest sinnvoll durchführbar. Diese Anzeige kann digital oder analog für das Messsignal als Zeitverlauf (z. B. auf einem Bildschirm oder x-y-Schreiber), als Pegel (z. B. als LED- oder Aussteuerungsanzeige) oder als Trendanzeige erfolgen. 8. Eine Integration oder Differentiation kann hier oder an anderer Stelle im Signalpfad erfolgen. Schwingungsmesser können als Einzelmessgerät oder als Schwingungsmesseinrichtung (Schwingungsmesssystem) durch Zusammenschaltung verschiedener Einzelmessgeräte realisiert sein. Sämtliche Anforderungen und die Fehlergrenzen beziehen sich grundsätzlich auf die Messeinrichtung als Ganzes, gegebenenfalls einschließlich einer Signalspeichereinrichtung. Die Prüfung darf sich im Einzelfall auf bestimmte Funktionseinheiten beschränken, soweit nur diese in Betracht kommen. Die Verarbeitung der Messsignale kann in digitaler oder analoger Weise erfolgen. 4.1.2

Ausstattung von Schwingungsmessern

Für eingeschränkte Anwendungsziele können einzelne Stufen der Signalverarbeitung des Schwingungsmessers (und damit Messmöglichkeiten) nach Bild 1 entfallen. Die durch reduzierte Ausstattung bedingten Einschränkungen der Messmöglichkeiten sind im Datenblatt ausdrücklich zu erwähnen. Im Anwendungsbereich dieser Norm wird die dreikanalige Ausstattung zur gleichzeitigen Messung von Schwingungen in allen drei Raumrichtungen, d. h. von allen drei Komponenten der Schwingung, empfohlen. ANMERKUNG Für die eindeutige Unterscheidung zwischen dem Signal der Erschütterungsquelle und möglichen Störsignalen im untersuchten Gebäude ist in der Regel ein 4. Messkanal, dessen Aufnehmer in der Nähe der Quelle angebracht ist, erforderlich. Wenn bei einmaligen Vorgängen (z. B. Sprengerschütterungen) Schwingungen an Messpunkten am Fundament und in den oberen Stockwerken gleichzeitig erfasst werden, bedarf es bisweilen einer höheren Anzahl von Messkanälen.

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E DIN 45669-1:2008-09

Tabelle 1 gibt an, welche Größen der Anzeigeteil mindestens wiedergeben muss. Es empfiehlt sich, für alle Anzeigegrößen außer der Ablesemöglichkeit auch einen Signalausgang vorzusehen. Das bandbegrenzte Schnellesignal ist nach 4.1.7.1 als speicherbares Ausgangssignal zwingend. Die Möglichkeit zur Datenspeicherung muss gegeben sein. Tabelle 1 — Ausstattung von Schwingungsmessern Ausstattung A Ausgabegröße (siehe 4.1.6.1)

4.1.3

B

Für die Einwirkung von Nur für Einwirkung von Schwingungen auf Gebäude Schwingungen auf Menschen und auf Menschen in in Gebäuden Gebäuden

C Nur für Einwirkung von Schwingungen auf Gebäude

v(t)

an Signalausgängen

an Signalausgängen

an Signalausgängen

vmax

im Anzeigeteil

–

im Anzeigeteil

KBF(t)

im Anzeigeteil

im Anzeigeteil

–

KBFmax

im Anzeigeteil

im Anzeigeteil

–

KBFTm

im Anzeigeteil

im Anzeigeteil

–

Tm

im Anzeigeteil

im Anzeigeteil

–

TM

im Anzeigeteil

–

im Anzeigeteil

vBmax

im Anzeigeteil

–

im Anzeigeteil

Signalerfassung und -übertragung

Die Signalerfassung erfolgt mit einem Schwingungsaufnehmer für eine vorgegebene Messrichtung (siehe 3.13). Es wird nicht festgelegt, nach welchem Prinzip der Schwingungsaufnehmer arbeitet. Hinsichtlich der Ankopplung des Schwingungsaufnehmers und der Überprüfung auf Störeinflüsse siehe DIN 45669-2. Allgemein gültige Hinweise sind auch in DIN ISO 5348 enthalten. Der Hersteller muss die maximale(n) Länge(n) der Übertragungsstrecke(n) (Leitungen, Funkstrecken) zwischen Teilen der Schwingungsmesseinrichtung im Datenblatt angeben. Sollten Unterbrechungen der Messwerterfassung durch die Datenspeicherung auftreten, sind diese vom Schwingungsmesssystem zu dokumentieren. 4.1.4

Bandbegrenzung im Zwischenglied

Im Zwischenglied erfolgt die Bandbegrenzung des Arbeitsfrequenzbereichs mit einem asymptotischen Abfall von 12 dB/Oktave zu tieferen bzw. höheren Frequenzen (siehe 4.2.3.1). Dieser Abfall ist in den Amplituden- und den Phasenfrequenzgang des Schwingungsmessers einbezogen, deren Toleranzen in 4.2.3 festgelegt sind. 4.1.5

Frequenzbewertung mit Bewertungsfilter

Das Bewertungsfilter muss dem Frequenzgang des Schwingungsmessers den in 4.2.3 beschriebenen Verlauf geben. Die Frequenzbewertung schließt die zugehörige Bandbegrenzung ein (siehe 4.1.4). Der Frequenzgang des Schwingungsaufnehmers kann dabei einbezogen werden.

12

²(QWZXUI² 4.1.6 4.1.6.1

E DIN 45669-1:2008-09

Anzeigeteil Allgemeines

Der Anzeigeteil muss folgende Anzeigegrößen darstellen: a)

Betragsmaximalwert vmax für die Messdauer TM;

b)

KBF(t)-Signal;

c)

maximale bewertete Schwingstärke KBFmax für die Mittelungsdauer Tm;

d)

Taktmaximal-Effektivwert KBFTm für die Mittelungsdauer Tm;

e)

Mittelungsdauer Tm;

f)

Messdauer TM;

g)

frequenzbewertete Schwinggeschwindigkeit vB1max, vB2max und vB3max bei kurzzeitiger Einwirkung auf Gebäude;

und mindestens eine beliebig Wählbare fortlaufend anzeigen. Die Anzeigegrößen können in digitaler oder analoger Form angezeigt werden. Darüber hinaus können weitere Größen angezeigt werden, z. B. Häufigkeitsverteilungen von KBF(t), die Anzahl N der Takte, die einzelnen KBFTi, die maßgebende Frequenz fmg. 4.1.6.2

KBF-Signal

Aus dem KB-Signal wird durch gleitende Effektivwertbildung nach 3.10.1.2 das KBF-Signal (bewertete Schwingstärke) gebildet. Beispiele für die Bildung des KBF-Signals in digitaler und analoger Form siehe Anhang A. Bei der Bildung des gleitenden Effektivwerts sind mehrere Anforderungen zu berücksichtigen, und zwar hinsichtlich Scheitelfaktorverarbeitung, Symmetrie der Gleichrichtung und Zeitbewertung. Diese Anforderungen sind im Zusammenhang mit der Prüfung in 5.2.3.11 festgelegt. 4.1.6.3

Betragsmaximalwert vmax und maximale bewertete Schwingstärke KBFmax

Der Betragsmaximalwert vmax und die maximale bewertete Schwingstärke KBFmax sind für die Messdauer TM bzw. für die Mittelungsdauer Tm zu bilden. Der zeitliche Ablauf der Maximalwertbildung muss in der Anzeige erkennbar sein. Anforderungen an die Maximalwertbildung sind im Zusammenhang mit der Prüfung in 5.2.3.11 festgelegt. 4.1.6.4

Taktmaximalwert und Taktmaximal-Effektivwert KBFTm

Die Taktdauer T für den Taktmaximalwert beträgt 30 s entsprechend den Festlegungen in DIN 4150-2. Bei der Bildung des Taktmaximal-Effektivwerts KBFTm sollte jeweils der Effektivwert für die bereits erfasste Anzahl von Takten abrufbar sein. Wenn die Messdauer TM größer als eine ganze Anzahl von Taktdauern T ist, dürfen angebrochene Takte nicht oder erst nach Auffüllung als voller Takt berücksichtigt werden. Die Mittelungsdauer Tm erstreckt sich also immer über eine volle Anzahl von Takten. Der Schwingungsmesser muss die Möglichkeit bieten, die Taktmaximalwert-Bildung zu unterbrechen. Bei Wiederaufnahme der Messung wird der angefangene Takt fortgesetzt. Eine Rückwärtslöschung ist zulässig, höchstens jedoch für den laufenden und den vorangegangenen Takt. Die Rückwärtslöschung muss sich in gleicher Weise auf das KBF(t)-Signal und auf die Zeitmessung erstrecken. Damit wird sichergestellt, dass das Ereigniskollektiv für alle Kenngrößen gleich ist. Anforderungen an die Taktmaximalwert-Bildung sind im Zusammenhang mit der Prüfung in 5.2.3.11 festgelegt.

13

E DIN 45669-1:2008-09

4.1.6.5

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Frequenzbewertete Schwinggeschwindigkeit vB bei kurzzeitiger Erschütterungseinwirkung auf Gebäude

Für die Beurteilung der Einwirkung von kurzzeitigen Erschütterungen auf Bauwerke muss bei Schwingungsmessern der Ausstattung A und C eine Frequenzbewertung nach Anhang E zur Verfügung stehen. Die Ermittlung der maßgebenden Frequenz kann dann entfallen. 4.1.6.6

Maßgebende Frequenz fmg

Die Schwingungsmesseinrichtung darf die Ermittlung der maßgebenden Frequenz fmg nach 3.23 enthalten. Verfahren zur Ermittlung der maßgebenden Frequenz sind in Anhang D aufgeführt. Ist die Frequenzermittlung implementiert, muss fmg im Anzeigeteil abgelesen werden können und ist im Datenblatt anzugeben, nach welchem Verfahren die Frequenzermittlung erfolgt. 4.1.6.7

Anforderung an die Messwertanzeige

Wenn die Auflösung der Messwertanzeige einen relevanten Beitrag zur Messunsicherheit liefert, ist dieser Beitrag zu ermitteln und anzugeben. Wenn der Beitrag nicht relevant ist, ist nachzuweisen, dass dieser Unsicherheitsbeitrag vernachlässigt werden kann. Weitere Anforderungen an die Anzeige sind im Zusammenhang mit der Prüfung in 5.2.3.12 festgelegt. 4.1.7 4.1.7.1

Signalausgänge Allgemeines

Ein Ausgang, an dem das Schnellesignal v(t) mit der Bandbegrenzung nach 4.1.4 bereitgestellt wird, ist zwingend erforderlich. 4.1.7.2

Digitale Ausgänge

Die Ausgabe des Schnellesignals v(t) in digitaler Form ist zwingend erforderlich, wenn kein Analogausgang nach 4.1.7.3 vorhanden ist. Zu Einzelheiten digitaler Ausgänge siehe 4.1.9. 4.1.7.3

Analoge Signalausgänge

Der Gerätehersteller muss die Impedanzbereiche angeben, die an Ausgängen analoger elektrischer Signale anzuschließende Geräte einhalten müssen, damit die entsprechenden Sollwerte der Ausgangsgrößen um nicht mehr als 1 % von dem Wert ohne Belastung abweichen. Bei einer Fehlanpassung (z. B. Kurzschluss) an einem oder mehreren Ausgängen dürfen die Anzeigen und übrigen Ausgänge um nicht mehr als 1 % vom Messwert beeinflusst werden. Ein Ausgang, an dem das Schnellesignal v(t) in analoger Form bereitgestellt wird, wird empfohlen. 4.1.8 4.1.8.1

Signaleingänge Allgemeines

Am Schwingungsmesser ist ein Eingang zur Einspeisung elektrischer Signale oder digitaler Daten vorzusehen. 4.1.8.2

Digitale Eingänge

Wenn kein Analogeingang nach 4.1.8.3 vorhanden ist, muss der Schwingungsmesser mindestens die nach 4.1.7.2 erzeugten Daten an einer Schnittstelle zur Weiterverarbeitung annehmen können. Bei Einspeisung der

14

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E DIN 45669-1:2008-09

Signale mehrerer Kanäle ist die zeitliche Zuordnung der Signale sicherzustellen. Zu Einzelheiten digitaler Einund Ausgabe siehe 4.1.9. 4.1.8.3

Analoge Signaleingänge

Ein analoger Signaleingang ermöglicht es, den Schwingungsmesser mit definierten elektrischen Eingangssignalen zu prüfen. Für analoge elektrische Eingänge müssen die Eingangsimpedanzen und Eingangsspannungsbereiche angegeben werden. 4.1.9

Digitale Ein- und Ausgabe

Bei der digitalen Ein- und Ausgabe muss eine Messdauer von mindestens 32 s verarbeitet werden können. Bei mehrkanaligen Aufnahmen sind Maßnahmen zu ergreifen, die sicherstellen, dass die zeitliche Zuordnung der Kanäle auch bei Ausgabe von Signalausschnitten einer Messung erhalten bleibt. Mindestens ein Datenformat der digitalen Ausgabe muss es gängigen Programmen ermöglichen, die Daten einzulesen. Vorzugsweise sollten die zur Systemprüfung herangezogenen digitalen Ausgangssignale als ASCII-Dateien mit physikalischen Werten ausgegeben werden. Eine Umwandlung von z. B. binären Daten in ASCII-Daten ist zulässig. 4.1.10 Batteriebetrieb Wird der Schwingungsmesser mit einer Batterie betrieben, ist sicherzustellen, dass die Anforderungen dieser Norm stets eingehalten werden. Bei einer zu geringen Batteriespannung, die dazu führt, dass die Anforderungen dieser Norm eventuell nicht mehr eingehalten werden, dürfen keine Schwingungssignale mehr aufgezeichnet oder ausgegeben werden.

4.2

Einzelanforderungen

4.2.1

Messbereich und Einhaltung der Messbereichsgrenzen, Übersteuerung

Die Messbereiche für die Eingangssignale sowie die Bereiche der Ausgabegrößen und Anzeigegrößen sind vom Hersteller anzugeben. Bei umschaltbarem Messbereich ist ein Referenzmessbereich anzugeben, dessen Vollaussteuerung nicht unter 1,5 mm/s liegen darf. Es ist sicherzustellen, dass Überschreitungen der Messbereichsgrenzen – auch einzelner Teile des Schwingungsmessers – während der Messung durch eine Übersteuerungsanzeige erkennbar sind. Die Überschreitungen müssen so angezeigt werden, dass sie auch dann zuverlässig erkannt werden können, wenn sie nur kurzzeitig auftreten. Anforderungen an die Übersteuerungsanzeige sind im Zusammenhang mit ihrer Prüfung in 5.2.3.9 festgelegt. 4.2.2

Nachweisgrenze

Der Schwingungsmesser muss eine Nachweisgrenze von höchstens 0,05 mm/s für den Betragsmaximalwert vmax oder von höchstens 0,02 für die bewertete Schwingstärke KBF(t) haben. 4.2.3 4.2.3.1

Arbeitsfrequenzbereich, Frequenzgang Arbeitsfrequenzbereich

Der Arbeitsfrequenzbereich des Schwingungsmessers umfasst den Bereich von fu = 1 Hz bis fo = 80 Hz; bei Schwingungsmessungen in der Umgebung von Schienenverkehrswegen ist fu = 4 Hz und die obere Grenze des Arbeitsfrequenzbereichs im Allgemeinen fo = 315 Hz (siehe DIN 45672-1). ANMERKUNG Der auf fo = 315 Hz erweiterte Arbeitsfrequenzbereich kann auch bei Sprengungsmessungen sowie bei Erschütterungsmessungen im Hinblick auf sekundären Luftschall erforderlich sein.

15

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E DIN 45669-1:2008-09

4.2.3.2

Frequenzgänge

Die Bandbegrenzung des unbewerteten Signals ist als Sollfrequenzgang durch den folgenden komplexen Frequenzgang HuSoll(jf) nach Betrag und Phase festgelegt: HuSoll (j f ) =

1 2 % % 0,8 f u + 0,8 f u ( " # 0,8 f +) 0,8 f #1 − j 2 && ⋅ 1 + j 2 − − )) ) f # f # fo * f ' ! * o $ $

2 ( " & & ' !

(3)

ANMERKUNG Die Funktion beschreibt die Kombination eines zweipoligen Hochpassfilters mit ButterworthCharakteristik und 0,8 Hz Eckfrequenz (–3 dB) und eines zweipoligen Tiefpassfilters mit Butterworth-Charakteristik und 100 Hz Eckfrequenz (–3 dB) für den Fall fu = 1 Hz und fo = 80 Hz. Der Frequenzgang des Hochpassfilters ist mit demjenigen eines idealisierten elektrodynamischen Schnelleaufnehmers mit der Kennfrequenz 0,8 Hz und dem Dämpfungsgrad 1/ 2 identisch.

Die Frequenzbewertung zur Bildung des frequenzbewerteten Signals ist als Sollfrequenzgang durch den folgenden komplexen Frequenzgang HBSoll(jf) nach Betrag und Phase festgelegt: HBSoll ( j f ) =

1 ⋅H (jf) 5,6 Hz uSoll 1− j f

(4)

Toleranzen und Prüfverfahren sind im Weiteren separat für Betrag und Phase der komplexen Frequenzgänge als Amplituden- und Phasenfrequenzgänge festgelegt. 4.2.3.3

Amplitudenfrequenzgänge

Aus den komplexen Frequenzgängen nach 4.2.3.2 ergeben sich folgende Soll-Amplitudenfrequenzgänge (siehe Bilder 2 bis 4): HuSoll ( f ) =

HBSoll ( f ) =

1 % + 0,8 f ( 4" % + 0,8 f u& #1 + ) ⋅ #1 + ) # ) f # )* f &' $ ! $ * o

4"

( & & ' !

1 % + 0,8 f ( 4" % + 0,8 f u& #1 + ) ⋅ #1 + ) # ) f # )* f &' ! $ * o $

(5)

4 ( " % + 5,6 Hz ( 2" & ⋅ #1 + ) && ) & f ' ! ' ! #$ *

(6)

Der Toleranzbereich der Ist-Amplitudenfrequenzgänge des Schwingungsmessers ist anhand der relativen Amplitudenfrequenzgang-Abweichung F(f) festgelegt: ( + ( f ) HrSoll F( f ) = )) HIst ⋅ − 1&& ⋅ 100 % ' * HSoll ( f ) HrIst

(7)

Dabei bezeichnen HSoll(f) und HIst(f) den Soll- bzw. Ist-Amplitudenfrequenzgang des unbewerteten oder frequenzbewerteten Signals in Abhängigkeit von der Frequenz f sowie HrSoll und HrIst die entsprechenden Werte bei der Referenzfrequenz fr nach 4.2.10. Die Amplitudenfrequenzgang-Abweichung F(f) muss für alle f ≠ fr die Toleranzbedingung –Gu ≤ F(f) ≤ Go einhalten, wobei für die untere Grenzabweichung Gu die Werte nach Tabelle 2 und für die obere Grenzabweichung Go die Werte nach Tabelle 3 gelten. Anforderungen an Go bestehen nur dann, wenn HIst(f) > 0,01 ist.

16

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E DIN 45669-1:2008-09

ANMERKUNG Bei der in den Bildern 2 und 3 gewählten doppelt-logarithmischen Darstellung sehen die Toleranzschläuche trotz unterschiedlicher oberer Grenzfrequenz fo gleich aus.

Tabelle 2 — Untere Grenzabweichung Gu für die Amplitudenfrequenzgang-Abweichung F(f) Frequenzbereich

Untere Grenzabweichung Gu

% 0,5 fu < f < 1,25 fu

20

1,25 fu ≤ f ≤ 0,8 fo

10

0,8 fo < f < 2 fo

20

außerhalb der o. g. Bereiche

100

Tabelle 3 — Obere Grenzabweichung Go für die Amplitudenfrequenzgang-Abweichung F(f) Frequenzbereich

Obere Grenzabweichung Go

%

a

f < 1,25 fu

20 a

1,25 fu ≤ f ≤ 0,8 fo

10

0,8 fo < f

20 a

Anforderung besteht nur, sofern HIst(f) > 0,01

Bild 2 — Soll-Amplitudenfrequenzgang HuSoll(f) sowie Grenzen des Ist-Amplitudenfrequenzgangs HuIst(f) des unbewerteten Signals für fu = 1 Hz und fo = 80 Hz

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E DIN 45669-1:2008-09

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Bild 3 — Soll-Amplitudenfrequenzgang HuSoll(f) sowie Grenzen des Ist-Amplitudenfrequenzgangs HuIst(f) des unbewerteten Signals für fu = 1 Hz und fo = 315 Hz

Bild 4 — Soll-Amplitudenfrequenzgang HBSoll(f) sowie Grenzen des Ist-Amplitudenfrequenzgangs HBIst(f) des frequenzbewerteten Signals für fu = 1 Hz und fo = 80 Hz

Die Bildung der maximalen bewerteten Schwingstärke KBFmax oder des Taktmaximalwerts KBFT verursacht einen zusätzlichen Amplitudenfrequenzgang (Welligkeitseffekt, siehe Anhang B). Dieser ist in den Amplitudenfrequenzgängen (Bilder 2 bis 4) und in den Prüfanweisungen (Abschnitt 5) nicht berücksichtigt; lediglich in der Angabe der Referenzanzeige nach 5.2.3.12 ist dieser Effekt enthalten.

18

²(QWZXUI² 4.2.3.4

E DIN 45669-1:2008-09

Phasenfrequenzgänge

Aus den komplexen Frequenzgängen nach 4.2.3.2 ergeben sich folgende Soll-Phasenfrequenzgänge:

ϕ uSoll ( f ) = arctan

2 2 + arctan 0,8 fu f fo 0,8 f − − 0,8 fu f 0,8 f fo

ϕ BSoll ( f ) = arctan

2 2 5,6 Hz + arctan + arctan 0,8 f u f fo f 0,8 f − − 0,8 f u f 0,8 f fo

(8)

(9)

Der Ist-Phasenfrequenzgang des Schwingungsmessers darf sich vom Soll-Phasenfrequenzgang höchstens so weit unterscheiden, dass der Maximalwert des Betrags zweier überlagerter harmonischer Schwingungen im Bereich 1 Hz bis unter 2,5 Hz (für den Fall fu = 1 Hz) eine Grenzabweichung von 20 % und für 2,5 Hz ≤ f ≤ fo eine Grenzabweichung von 10 % einhält. Ein geeignetes Prüfverfahren ist in Anhang C beschrieben (Tangentenkriterium). ANMERKUNG Anwender sollten sich bewusst sein, dass der Phasenfrequenzgang den Betragsmaximalwert nichtharmonischer Signale erheblich beeinflussen kann, in geringerem Maße auch die maximale bewertete Schwingstärke KBFmax. Die Empfehlung zielt auf einen einfach (auch digital durch rekursive Filter) realisierbaren Phasenfrequenzgang; der an sich erforderliche lineare Phasenfrequenzgang ist vom Aufwand her nicht zu rechtfertigen.

4.2.4

Richtungsfaktor

Der Richtungsfaktor darf im Arbeitsfrequenzbereich 5 % nicht überschreiten. 4.2.5

Temperaturabhängigkeit

4.2.5.1

Umgebungstemperatur

Der Arbeitstemperaturbereich für den Aufnehmer umfasst mindestens den Bereich 0 °C bis 40 °C, für die anderen Teile des Schwingungsmessers mindestens den Bereich 10 °C bis 30 °C. Der Übertragungsfaktor des unbewerteten Signals darf sich höchstens um die in Tabelle 4 angegebenen Werte gegenüber demjenigen unter Referenzbedingungen ändern. Tabelle 4 — Fehlergrenzen für den Übertragungsfaktor aufgrund der Umgebungstemperatur Arbeitstemperaturbereich

4.2.5.2

Fehlergrenze

Aufnehmer

Übriges Gerät

10 °C bis 30 °C

10 °C bis 30 °C

5%

0 °C bis 40 °C

10 °C bis 30 °C

7,5 %

Eigenerwärmung

Nach Einschalten des Schwingungsmessers und einer vom Hersteller anzugebenden Anwärmdauer von höchstens 5 min darf sich die Anzeige während einer Stunde kontinuierlichen Betriebs unter konstanten Prüfbedingungen um nicht mehr als 3 % ändern.

19

E DIN 45669-1:2008-09

4.2.6

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Luftfeuchte- und Spritzwasserbeständigkeit

Der Schwingungsaufnehmer sowie die aufnehmerseitigen Leitungsverbindungen müssen spritzwassergeschützt sein, und zwar mindestens Schutzgrad IP 54 nach DIN EN 60529. Die übrigen Teile des Schwingungsmessers müssen hinsichtlich der Feuchtebeständigkeit die Bedingung erfüllen, dass sich in einem Bereich von 30 % bis 90 % relativer Luftfeuchte (nicht kondensierend) der Übertragungsfaktor gegenüber demjenigen unter Referenzbedingungen aufgrund der Luftfeuchte um höchstens 5 % ändert. 4.2.7

Elektromagnetische Verträglichkeit

Der Schwingungsmesser muss bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) den Schärfegrad 2 nach DIN EN 61000-4-3 einhalten. Im empfindlichsten Messbereich des Schwingungsmessers muss bei 2 m Leitungslänge in einem elektromagnetischen Feld von 3 V/m im Frequenzbereich von 2 Hz bis 500 MHz die Anzeige des KBF-Signals ≤ 0,04 sein. 4.2.8

Elektrostatische Entladungen

Der Schwingungsmesser muss bezüglich des Einflusses elektrostatischer Entladungen den Schärfegrad 3 nach DIN EN 61000-4-2 einhalten. Durch die Entladung darf der angezeigte Messwert um höchstens 5 % verändert werden, oder es muss eine so große Änderung der Anzeige einschließlich Ausfall des Schwingungsmessers oder der Anzeige eintreten, dass offenkundig wird, dass eine Störung vorliegt und der gegebenenfalls angezeigte Wert unrichtig ist. 4.2.9

Weitere Fehlergrenzen

Außer den Festlegungen für den Amplitudenfrequenzgang des unbewerteten und frequenzbewerteten Signals gelten noch folgende Anforderungen: a)

Fehlergrenze für den Übertragungfaktor bei 16 Hz unter Referenzbedingungen: 4 %.

b)

Fehlergrenze für die Messbereichsumschaltung – falls vorhanden – relativ zum Referenzmessbereich: 1,5 %.

c)

Klirrfaktor für das unbewertete Schnellesignal v(t): ≤ 3 %.

d)

Die Fehlergrenze für die Linearität des Übertragungsfaktors zwischen der Nachweisgrenze (siehe 4.2.2) und der oberen Grenze des Messbereichs (siehe 4.2.1) beträgt 4 %. Dabei wird die Anzeige des vorgegebenen Eingangssignals auf diejenige bezogen, die sich aus einer Geraden vom Nullpunkt zu der Anzeige bei der Referenzamplitude vˆ = 1 mm/s ergibt.

e)

Fehlergrenze für die Zeitanzeige (Tm und TM): 1 %.

Die Anforderungen nach a) und d) sind unter den Referenzbedingungen nach 4.2.10 einzuhalten. 4.2.10 Referenzbedingungen

Die Referenzbedingungen sind ohne Toleranz definiert. Wird bei abweichenden Bedingungen geprüft, müssen systematische Einflüsse gegebenenfalls korrigiert werden. Referenzbedingungen sind folgende Werte: Für die Eingangsgröße: Referenzfrequenz fr = 16 Hz Schwinggeschwindigkeitsamplitude vˆ = 1 mm/s

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E DIN 45669-1:2008-09

Zeitverlauf sinusförmig, Klirrfaktor ≤ 2 % Querbewegungen vq,eff ≤ 0,05 mm/s. Für die Umgebungsbedingungen: Temperatur 23 °C relative Luftfeuchte 65 %.

5 5.1

Prüfungen Allgemeines

Diese Norm enthält Festlegungen für Prüfungen, die nach Aufwand und Genauigkeit abgestuft sind und mit denen die Einhaltung der Anforderungen an die Schwingungsmesseinrichtung oder den Schwingungsmesser nachgewiesen werden kann. Die Norm konkretisiert somit die im Rahmen der Prüfmittelüberwachung nach DIN EN ISO 10012 im Zusammenhang mit einem Qualitätsmanagementsystem gestellten Anforderungen an die Eignung des Messgeräts. Folgende Prüfungen von der vollständigen Erstprüfung bis zur abgekürzten Prüfung für den Messeinsatz werden unterschieden:  Erstprüfung,  Nachprüfung,  Zwischenprüfung,  Prüfung für den Messeinsatz.

Die Prüfungen sind mit mechanischen Eingangsgrößen über den Schwingungsaufnehmer oder mit elektrischen Prüfsignalen durchzuführen, die über den obligatorischen Signaleingang nach 4.1.8.1 der Schwingungsmesseinrichtung zugeführt werden. Bei den Prüfungen mit mechanischen Eingangsgrößen ist der Aufnehmer so anzukoppeln, wie dies vom Hersteller für die Verwendung am Einsatzort angegeben ist. Der Umfang der einzelnen Prüfungen ist in Tabelle 5 angegeben. Alle Prüfungen sind – soweit zutreffend – bei den Referenzbedingungen nach 4.2.10 durchzuführen oder auf sie zu beziehen. Der Frequenzbereich erstreckt sich dabei anwendungsbezogen entweder von fu = 1 Hz bis fo = 80 Hz oder von fu = 1 Hz bis fo = 315 Hz; bei Bahnerschütterungen ist fu = 4 Hz. Sofern bei der Erstprüfung für die Umgebungseinflüsse auf die Schwingungsmesseinrichtung und für den Richtungsfaktor des Schwingungsaufnehmers auf Angaben des Komponenten-Herstellers zurückgegriffen wird, ist das im Prüfbericht anzugeben. Eine Nachprüfung ist vorbehaltlich kürzerer Fristen in anderen Vorschriften mindestens alle 3 Jahre durchzuführen. Eine Zwischenprüfung ist durchzuführen, sobald eines der Kriterien nach 5.4 dazu Anlass gibt. Nach einer Beschädigung oder Reparatur ist mindestens die betreffende Funktionseinheit einer Zwischenprüfung zu unterziehen. Die Einzelheiten der Durchführung einer Zwischenprüfung sind im Prüfbericht so ausführlich zu beschreiben, dass die Zwischenprüfung nachvollzogen werden kann.

21

E DIN 45669-1:2008-09

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Sofern in der anzuwendenden Messvorschrift nichts anderes angegeben ist, ist eine Prüfung für den Messeinsatz nach jedem Aufbau der Schwingungsmesseinrichtung und vor der Messung vorzunehmen (abhängig vom Messverfahren kann eine Messung eine komplette Messreihe oder einen Messzyklus umfassen). Bei allen eingesetzten Prüfmitteln, Bezugs- und Gebrauchsnormalen (siehe Bild 5) muss eine Rückführung auf geeignete Normale (PTB, DKD oder vergleichbare Institutionen) sichergestellt sein. Für mechanische und elektrische Kalibriereinrichtungen auf der Ebene des Gebrauchsnormals sind Anforderungen festgelegt (siehe Abschnitte 6 und 7). Die Kalibrierungen mit mechanischen und elektrischen Kalibriereinrichtungen sind so auszuführen, dass die Rückführung auf internationale Normale sichergestellt ist. Sofern bei der Prüfung für den Messeinsatz ein mechanischer Schwingungskalibrator eingesetzt wird, muss er die in 5.5.2.2 genannten Eigenschaften aufweisen und die dort festgelegten Anforderungen erfüllen. Für die elektrischen Signale bei der Prüfung für den Messeinsatz ist eine elektrische Kalibriereinrichtung erforderlich, für die die Eigenschaften und Anforderungen an die Prüfsignale in 5.5.2.5 festgelegt sind. Der Übertragungskoeffizient und der Amplitudenfrequenzgang dürfen getrennt für den Schwingungsaufnehmer mit einer mechanischen Eingangsgröße und für den messwertverarbeitenden Teil der Schwingungsmesseinrichtung mit einem elektrischen Prüfsignal bestimmt werden. Die durch die Wurzel aus der Summe der Quadrate der Einzelabweichungen erhaltene Gesamtabweichung muss die Anforderungen nach Abschnitt 4 erfüllen. Bei mehrkanaligen Schwingungsmesseinrichtungen kann für den messwertverarbeitenden Teil der Prüfumfang reduziert werden, indem ein Bezugskanal in allen Eigenschaften elektrisch geprüft wird und bei den anderen bau- und signaltechnisch gleichen Kanälen lediglich die Abweichungen von den Sollwerten unter Referenzbedingungen festgestellt werden.

ANMERKUNG Neben den aufgeführten nationalen Institutionen können auch gleichwertige Institutionen in anderen Ländern herangezogen werden, vorzugsweise solche, deren Gleichwertigkeit durch europäische Organisationen nachgewiesen ist.

Bild 5 — Beispiel einer Kalibrierhierarchie

22

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E DIN 45669-1:2008-09

Tabelle 5 — Umfang der einzelnen Prüfungen Prüfumfang Anforderungen

Art der Prüfunga

Amplitudenfrequenzgang

4.2.3

m/e

Phasenfrequenzgang

4.2.3

m/e

Richtungsfaktor

4.2.4

m

Zeit bis zur Betriebsbereitschaft

4.2.5.2

m/e

Übertragungsfaktor/-koeffizient

4.2.9

m/e

Prüfgröße

Messbereich, Nachweisgrenze

4.2.1 4.2.2

m/e

Messbereichsumschaltung

4.2.9

m/e

Übersteuerungsanzeige

4.2.1

e

Linearität des Übertragungsfaktors

4.2.9

m

Signalverarbeitung (Betragsmaximalwert, KBF(t), KBFT(t), KBFmax, KBFTm, Symmetrie)

4.1.6.2 bis 4.1.6.4

e

Erstprüfung: für das zutreffende System alle Prüfungen nach 5.2.2.2 5.2.3.2 5.2.2.3 5.2.3.3 5.2.2.4 5.2.3.4 5.2.2.5 5.2.3.5 5.2.2.6 5.2.3.6 5.2.2.7 5.2.3.7 5.2.2.8 5.2.3.8 5.2.3.9 5.2.2.9 5.2.3.10 5.2.3.11

Nachprüfung: alle Prüfungen nach

Zwischenprüfung

Prüfung für den Messeinsatz, Funktionskontrolle

5.3

b

–

–

b

–

–

b

–

–

b

–

5.3

b

5.5.2.2

–

b

–

5.3

b

–

–

b

–

–

b

–

–

b

–

23

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E DIN 45669-1:2008-09

Tabelle 5 (fortgesetzt) Prüfumfang Prüfgröße

Anforderungen

Art der Prüfunga

Erstprüfung: für das zutreffende System alle Prüfungen nach

Nachprüfung: alle Prüfungen nach

Zwischenprüfung

Prüfung für den Messeinsatz, Funktionskontrolle

4.1.6.7

m/e

5.2.3.12

5.3

b

5.5.2.5

e

5.2.3.13

–

b

–

4.1.7.3

e

5.2.3.14

–

b

–

4.2.5 bis 4.2.8

m/e

–

b

–

Anzeige Digitale Zwischenspeicher Analoge Ausgänge Umgebungseinflüsse (Arbeitstemperaturbereich, Schutzart, elektromagnetische Verträglichkeit, elektrostatische Entladungen) a

5.2.2.10 5.2.3.15

m Prüfung mit mechanischen Eingangsgrößen e Prüfung mit elektrischen Prüfsignalen

b

24

Die Zwischenprüfung besteht aus zutreffenden Prüfungen der Erst- oder Nachprüfung, siehe 5.4.

²(QWZXUI² 5.2

E DIN 45669-1:2008-09

Erstprüfung

5.2.1

Allgemeines

Da es unmöglich ist, für alle möglichen Kombinationsmöglichkeiten aktuell erhältlicher Schwingungsmesssysteme eine individuell zugeschnittene Prüfung anzugeben, werden folgende Kombinationsmöglichkeiten für die Erstprüfung unterschieden (siehe Beispiele in Bild 6, in dem stark vereinfacht und schematisiert Kombinationen von Messsystemen dargestellt sind): a)

Aufnehmer, die die Anforderungen an ein Zwischenglied erfüllen (siehe 5.2.2),

b)

vollständige Messsysteme, bestehend aus einem Aufnehmer und einer eventuell PC-gestützten Messdatenerfassungs- und -speichereinheit (siehe 5.2.3).

Die Anforderungen bei der Erstprüfung unterscheiden sich bei den beiden Systemvarianten teilweise nur in einzelnen Prüfungen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit und Eindeutigkeit sind alle Prüfanforderungen für die betrachtete Systemvariante in dem jeweiligen Abschnitt enthalten.

a) Aufnehmer als Zwischenglied nach 5.2.1 a)

Legende

bedeutet "oder" ANMERKUNG Der Aufnehmer kann auch in der Messdatenerfassungseinheit eingebaut sein. Die Frequenzgangentzerrung und/oder Bandbegrenzung kann im Aufnehmer, im Messverstärker oder in einer digitalen Nachbearbeitungseinheit (z. B. PC) erfolgen.

b) Messsystem, bestehend aus Aufnehmer und PC-gestützter (links) oder nicht PC-gestützter (rechts) Messdatenerfassungseinheit nach 5.2.1 b) Bild 6 — Beispiele für Aufbauschemata von Schwingungsmesseinrichtungen

25

E DIN 45669-1:2008-09

²(QWZXUI²

Jeder der näher bezeichneten Parameter innerhalb der aufgeführten Einzelsysteme ist zu prüfen oder nachzuweisen und zu dokumentieren. Die Dokumentation der Erstprüfung ist neben einer individuellen Einzelprüfung dem System oder einzelnen Systemkomponenten bei der Auslieferung an den Benutzer des Messsystems beizulegen. Die Dokumentation der Erstprüfung muss auf die vorliegende Norm verweisen. 5.2.2 5.2.2.1

Aufnehmer mit integriertem Zwischenglied als Einzelkomponente Allgemeines

Die Verfügbarkeit von Aufnehmern für Erschütterungsmessungen, die ohne zusätzliche Komponenten mit Ausnahme einer eventuellen Spannungsversorgung bereits die Anforderungen nach der vorliegenden Norm an das Zwischenglied erfüllen, erfordert eine eigene Spezifikation für die Erstprüfung. Beim Zusammenschalten mehrerer Einzelkomponenten, die für sich genommen die Anforderungen nach der vorliegenden Norm erfüllen, sind in den Angaben der Erstprüfung für das Gesamtsystem die ungünstigsten Abweichungen des Gesamtsystems unabhängig von den Angaben zu den Einzelkomponenten zu benennen. Die Erstprüfung und Dokumentation für den Aufnehmer muss mindestens die folgenden Angaben enthalten. 5.2.2.2

Amplitudenfrequenzgang

Der Amplitudenfrequenzgang nach 4.2.3 ist für jeden für die Einzelkomponente spezifizierten Frequenzbereich von fu bis fo des Aufnehmers mit mechanischen Eingangsgrößen zu messen und zu dokumentieren. Der Amplitudenfrequenzgang ist bei einer hinreichenden Anzahl von Frequenzen auf Einhaltung der Toleranz nach 4.2.3.3 zu untersuchen. Benachbarte Prüffrequenzen dürfen keinen größeren Abstand als 1 Oktave haben, Prüffrequenzen im Abstand 1 Terz werden empfohlen. Im Bereich der Eigenfrequenz des Aufnehmers sind erforderlichenfalls zusätzliche Messungen durchzuführen. Die Einhaltung der in 4.2.3.3 angegebenen Toleranzen für den Amplitudenfrequenzgang des unbewerteten und des frequenzbewerteten Signals ist für den Aufnehmer zusätzlich bei den Temperaturen 10 °C und 30 °C und einer relativen Luftfeuchte von 90 % (nicht kondensierend) bei den Frequenzen fu, fr und fo zu prüfen. 5.2.2.3

Phasenfrequenzgang

Der Phasenfrequenzgang nach 4.2.3 ist für jeden für die Einzelkomponente spezifizierten Frequenzbereich von 1,25 fu bis 0,8 fo des Aufnehmers mit mechanischen Eingangsgrößen zu messen und zu dokumentieren. Bei der Prüfung des Phasenfrequenzgangs des unbewerteten Signals ist die Abweichung des Ist-Phasenfrequenzgangs vom Soll-Phasenfrequenzgang nach 4.2.3.4 in Terz- oder Oktavabständen zu ermitteln und für jedes Frequenzpaar im Abstand 1 Oktave oder 4 Terzen nach dem in Anhang C beschriebenen Tangentenkriterium auf Einhaltung der Toleranz nach 4.2.3.4 zu untersuchen. 5.2.2.4

Richtungsfaktor

Der Richtungsfaktor ist mit mechanischen Eingangsgrößen zu messen und zu dokumentieren. Durch Überprüfung mit gleitender sinusförmiger Anregung sind eventuelle, im Arbeitsfrequenzbereich liegende Querresonanzen des Schwingungsaufnehmers zu suchen. Für die so gefundenen Resonanzfrequenzen ist die Einhaltung des in 4.2.4 angegebenen Richtungsfaktors zu prüfen. Wird keine Querresonanz gefunden, so beschränkt sich die Ermittlung des Richtungsfaktors auf die Referenzbedingungen nach 4.2.10. 5.2.2.5

Zeit bis zur Betriebsbereitschaft

Die Zeit ist anzugeben, nach welcher der Aufnehmer nach dem Einschalten oder eventuell möglichen Umschaltvorgängen betriebsbereit ist und Messwerte entsprechend der Spezifikation liefert (siehe 4.2.5.2).

26

²(QWZXUI² 5.2.2.6

E DIN 45669-1:2008-09

Übertragungskoeffizient (Empfindlichkeit)

Prüfung und Angabe des Übertragungskoeffizienten (Empfindlichkeit) des Schwingungsaufnehmers [z. B. in V/(mm/s)] bei der Referenzfrequenz fr = 16 Hz (siehe 4.2.9). 5.2.2.7

Messbereich, Nachweisgrenze

Der Messbereich ist durch seine obere und untere Grenze zu dokumentieren. Als untere Messbereichsgrenze ist ein Wert von 10 dB über dem Effektivwert des Grundrauschens des Aufnehmers im Frequenzbereich zwischen fu und fo anzugeben, wobei die in 4.2.2 angegebenen Anforderungen an die Nachweisgrenze eingehalten werden müssen. Als obere Messbereichsgrenze ist ein Wert von 10 % unterhalb der oberen Grenze des amplitudenlinearen Übertragungsbereichs des Aufnehmers anzugeben. 5.2.2.8

Messbereichsumschaltung

Lässt die Einzelkomponente eine Messbereichsumschaltung zu, so ist die Messbereichsumschaltung bei der Referenzfrequenz durch Vergleich mit der Toleranz nach 4.2.9 b) zu prüfen. 5.2.2.9

Linearität des Übertragungsfaktors

Die Linearität des Übertragungsfaktors ist bei der Referenzfrequenz fr mit den Amplituden nach Tabelle 6 zu prüfen. Die Fehlergrenze nach 4.2.9 d) ist über den gesamten Messbereich einzuhalten. Angaben außerhalb der angegebenen Grenzen sind freiwillige Angaben des Herstellers. ANMERKUNG Bei kleinen Amplituden (in der Regel < 0,5 mm/s) ist eine breitbandige Messung der Linearität des Übertragungsfaktors wegen unvermeidlicher Störsignale – insbesonders tieffrequentes Rauschen, allgemeine Bodenunruhe usw. – nicht mehr mit hinreichender Genauigkeit (≤ 4 %) möglich. Das verfälscht ein u. U. gutes Ergebnis der Linearitätsmessung erheblich. Darum wird empfohlen, die Linearitätsmessung bei 16 Hz simultan unter Einsatz gleichartiger schmalbandiger Filter im Mess- und im Referenzzweig durchzuführen.

Tabelle 6 — Amplituden des Eingangssignals für die Prüfung der Linearität des Übertragungsfaktors

Amplitude des Eingangssignals, mm/s 5.2.2.10

0,05

0,1

0,2

0,5

1

2

5

10

20

50

Umgebungseinflüsse

5.2.2.10.1 Allgemeines

Die Prüfung hinsichtlich der Umgebungseinflüsse muss mit einer mechanischen Eingangsgröße über den Schwingungsaufnehmer erfolgen. Das Prüfsignal ist ein harmonisches Dauersignal mit der Frequenz 16 Hz. 5.2.2.10.2 Arbeitstemperaturbereich

Der Arbeitstemperaturbereich ist anzugeben, in dessen Grenzen die Toleranzen des Amplituden- und des Phasenfrequenzgangs sowie die Angaben bezüglich des Messbereichs sicher eingehalten werden (siehe auch 5.2.2.2). Er muss die Anforderungen nach 4.2.5.1 einhalten. Für den Übertragungsfaktor des unbewerteten Signals sind die temperaturabhängigen Fehlergrenzen nach Tabelle 4 einzuhalten. 5.2.2.10.3 Schutzart

Die Schutzart des Gehäuses gegen Umgebungseinflüsse ist anzugeben, wobei die in 4.2.6 angegebenen Anforderungen eingehalten werden müssen.

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Die Prüfung der Spritzwasserbeständigkeit für den Schwingungsaufnehmer und die aufnehmerseitigen Leitungen muss mit einer mechanischen Eingangsgröße über den Schwingungsaufnehmer nach DIN EN 60529 erfolgen. Die Prüfungen gelten als bestanden, wenn die Fehlergrenze nach 4.2.6 eingehalten wird. 5.2.2.10.4 Elektromagnetische Verträglichkeit

Der Hersteller muss angeben, dass die Vorgabe in 4.2.7 eingehalten wird, soweit das KBF-Signal innerhalb des Aufnehmers gebildet wird. Weitere Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit bleiben hiervon unberührt. 5.2.2.10.5 Elektrostatische Entladungen

Die Prüfung des Einflusses elektrostatischer Entladungen ist nach DIN EN 61000-4-2 nach dem Schärfegrad 3 bei Luftentladung mit 8 kV ± 10 % durchzuführen. Der Abstand zwischen zwei Entladungen muss mindestens 10 s betragen. Der Hersteller muss angeben, dass die Vorgabe in 4.2.8 eingehalten wird. Weitere Vorschriften zu elektrostatischen Entladungen bleiben hiervon unberührt. 5.2.3 5.2.3.1

Vollständiges Messsystem Allgemeines

Stand der Technik ist die Messdatenerfassung und/oder Messdatenauswertung mit digitalen Verfahren (z. B. mit einem Computer). Hier kann die Datenübertragung entweder mittels Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) oder über eine digitale Schnittstelle erfolgen, wenn die Digitalisierung des Schwingungssignals bereits aufnehmerseitig erfolgt. Zusätzlich sollten derartige Systeme neben einer Speichereinheit oder einer Anzeige über analoge Ausgänge verfügen, an denen das unbewertete Schwinggeschwindigkeitssignal oder das bewertete Schwinggeschwindigkeitssignal anliegt. Schwingungsmesssysteme, die immer mit demselben Aufnehmertyp betrieben werden, können bestimmte notwendige Funktionen im Aufnehmer selbst oder in der Aufzeichnungseinheit enthalten. Beim Zusammenschalten mehrerer Einzelkomponenten, die für sich genommen die Anforderungen der vorliegenden Norm erfüllen, sind in den Angaben der Erstprüfung für das Gesamtsystem die ungünstigsten Abweichungen des Gesamtsystems unabhängig von den Angaben zu den Einzelkomponenten zu benennen. Die Abweichungen sind nach DIN V ENV 13005 zu ermitteln und anzugeben. Die Dokumentation zur Erstprüfung eines derartigen Systems bezieht sich immer auf die Einheit Aufnehmer, Hardware und Firmware bis zur Anzeige des Messwerts. Die Erstprüfung und Dokumentation für das Gesamtsystem muss mindestens die folgenden Angaben enthalten. 5.2.3.2

Amplitudenfrequenzgang

Der Amplitudenfrequenzgang nach 4.2.3 ist für jeden für das Messsystem spezifizierten Frequenzbereich von fu bis fo für das System zu messen und zu dokumentieren. Der Amplitudenfrequenzgang ist bei einer hinreichenden Anzahl von Frequenzen auf Einhaltung der Toleranz nach 4.2.3.3 zu untersuchen. Benachbarte Prüffrequenzen dürfen keinen größeren Abstand als 1 Oktave haben, Prüffrequenzen im Abstand 1 Terz werden empfohlen. Im Bereich der Eigenfrequenz des Aufnehmers sind erforderlichenfalls zusätzliche Messungen mit mechanischen Eingangsgrößen durchzuführen. Der Nachweis ist zu führen  bis zur Anzeige (analog oder digital) und  für die digitalisierten und abgespeicherten Messdaten (falls vorhanden) und/oder

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E DIN 45669-1:2008-09

 bis zum analogen Ausgang (falls vorhanden),  für Anzeigegrößen, die an einer digitalen Schnittstelle anliegen (falls vorhanden).

Die Einhaltung der in 4.2.3.3 angegebenen Toleranzen für den Amplitudenfrequenzgang des unbewerteten und des frequenzbewerteten Signals ist für den Aufnehmer zusätzlich bei den Temperaturen 10 °C und 30 °C bei den Frequenzen fu, fr und fo zu prüfen. 5.2.3.3

Phasenfrequenzgang

Der Phasenfrequenzgang nach 4.2.3 ist für jeden für das Messsystem spezifizierten Frequenzbereich von 1,25 fu bis 0,8 fo für das System zu messen und zu dokumentieren. Bei der Prüfung des Phasenfrequenzgangs des unbewerteten Signals ist die Abweichung des Ist-Phasenfrequenzgangs vom Soll-Phasenfrequenzgang nach 4.2.3.4 in Terz- oder Oktavabständen zu ermitteln und für jedes Frequenzpaar im Abstand 1 Oktave oder 4 Terzen nach dem in Anhang C beschriebenen Tangentenkriterium auf Einhaltung der Toleranz nach 4.2.3.4 zu untersuchen. 5.2.3.4

Richtungsfaktor

Der Richtungsfaktor ist mit mechanischen Eingangsgrößen zu messen und zu dokumentieren. Durch Überprüfung mit gleitender sinusförmiger Anregung sind eventuelle, im Arbeitsfrequenzbereich liegende Querresonanzen des Schwingungsaufnehmers zu suchen. Für die so gefundenen Resonanzfrequenzen ist die Einhaltung des in 4.2.4 angegebenen Richtungsfaktors zu prüfen. Wird keine Querresonanz gefunden, so beschränkt sich die Ermittlung des Richtungsfaktors auf die Referenzbedingungen nach 4.2.10. 5.2.3.5

Zeit bis zur Betriebsbereitschaft

Die Zeit ist anzugeben, nach welcher das Gesamtsystem nach dem Einschalten oder eventuell möglichen Umschaltvorgängen betriebsbereit ist und Messwerte entsprechend der Spezifikation liefert (siehe 4.2.5.2). 5.2.3.6

Übertragungsfaktor (bis zur Anzeige)

Prüfung durch Vergleich mit der Toleranz nach 4.2.9 a) und Angabe der Abweichung des Übertragungsfaktors von der mechanischen Eingangsgröße bis zur Anzeigegröße bei der Referenzfrequenz fr = 16 Hz. 5.2.3.7

Messbereich, Nachweisgrenze

Der Messbereich ist durch seine obere und untere Grenze zu dokumentieren. Als untere Messbereichsgrenze ist ein Wert von 10 dB über dem Effektivwert des Grundrauschens des Gesamtsystems im Frequenzbereich zwischen fu und fo anzugeben, wobei die in 4.2.2 angegebenen Anforderungen an die Nachweisgrenze eingehalten werden müssen. Als obere Messbereichsgrenze ist ein Wert von 10 % unterhalb der oberen Grenze des amplitudenlinearen Übertragungsbereichs des Aufnehmers sowie der verwendeten Verstärkereinstellung anzugeben. Die Angaben haben zu erfolgen  bis zur analogen oder digitalen Anzeige und  unter Berücksichtigung des A/D-Wandlers (falls vorhanden) und/oder  einschließlich des analogen Ausgangs (falls vorhanden).

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5.2.3.8

Messbereichsumschaltung

Lässt das Messsystem eine Messbereichsumschaltung zu, so ist die Messbereichsumschaltung bei der Referenzfrequenz durch Vergleich mit der Toleranz nach 4.2.9 b) zu prüfen. 5.2.3.9

Übersteuerungsanzeige

Die Wirksamkeit der Übersteuerungsanzeige ist folgendermaßen zu prüfen und zu dokumentieren. Die Übersteuerungsanzeige wird mit einem 50-ms-Impuls eines sinusförmigen Signals mit 20 Hz in einer Folge von Schwingungsimpulsen mit dem Tastgrad 1 : 103 geprüft. Die Amplitude des Schwingungsimpulses wird erhöht, bis die Übersteuerungsanzeige anspricht. Bis zum Ansprechen der Übersteuerungsanzeige darf die Anzeige nicht mehr als 10 % vom Sollwert abweichen. 5.2.3.10

Linearität des Übertragungsfaktors

Die Linearität des Übertragungsfaktors ist bei der Referenzfrequenz fr mit den Amplituden nach Tabelle 7 zu prüfen. Die Fehlergrenze nach 4.2.9 d) ist über den gesamten Messbereich einzuhalten. ANMERKUNG Bei kleinen Amplituden (in der Regel < 0,5 mm/s) ist eine breitbandige Messung der Linearität des Übertragungsfaktors wegen unvermeidlicher Störsignale – insbesonders tieffrequentes Rauschen, allgemeine Bodenunruhe usw. – nicht mehr mit hinreichender Genauigkeit (≤ 4 %) möglich. Das verfälscht ein u. U. gutes Ergebnis der Linearitätsmessung erheblich. Darum wird empfohlen, die Linearitätsmessung bei 16 Hz simultan unter Einsatz gleichartiger schmalbandiger Filter im Mess- und im Referenzzweig durchzuführen.

Tabelle 7 — Amplituden des Eingangssignals für die Prüfung der Linearität des Übertragungsfaktors

Amplitude des Eingangssignals, mm/s

5.2.3.11

0,05

0,1

0,2

0,5

1

2

5

10

20

50

Signalverarbeitung

5.2.3.11.1 Allgemeines

Die Prüfung der Signalverarbeitung erfolgt mit elektrischen Signalen. Die Ergebnisse müssen unter Angabe der Abweichung vom rechnerischen Sollwert bei mindestens fünf Frequenzen für das Gesamtsystem unter Bezug auf ein eingespeistes elektrisches Signal, das einer Schwinggeschwindigkeitsamplitude von 1 mm/s entspricht, dargestellt und dokumentiert werden. Folgende Frequenzen werden empfohlen: (1 Hz,) 5,6 Hz, 16 Hz, 31,5 Hz, 80 Hz (und 315 Hz). Folgende Anzeigewerte sollten dokumentiert werden:  Betragsmaximalwert vmax,  gleitender Effektivwert KBF(t),  maximale bewertete Schwingstärke KBFmax.

Die Prüfung ist wie folgt durchzuführen und zu dokumentieren. Zur Prüfung der Bildung des gleitenden Effektivwerts, des Taktmaximalwerts und des Taktmaximal-Effektivwerts wird an den Signaleingang des Schwingungsmessers ein Signalgenerator angeschlossen. Bei einem Analogeingang sind die vom Hersteller des Schwingungsmessers angegebenen Impedanzen und Signalamplituden zu beachten.

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Die Prüfung erfolgt mit Sinusimpulsen. Diese bestehen aus ganzzahligen Vielfachen vollständiger Sinusschwingungen der Frequenz 80 Hz, die im Nulldurchgang beginnen und enden. 5.2.3.11.2 Bildung der Anzeigewerte

Bei der Prüfung der gleitenden Effektivwert- und Maximalwert-Bildung beträgt die Wiederholfrequenz der Pulse 1 Hz. Es ist die Anzeige der maximalen bewerteten Schwingstärke KBFmax zu wählen. Die MindestMessdauer beträgt 90 s. Die Amplitude der Impulse in den Signalfolgen ist so einzustellen, dass das Sinus-Dauersignal gleicher Amplitude eine Anzeige von 90 % desjenigen Werts ergibt, der die obere Grenze des Messbereichs darstellt. Die Sollwerte der Anzeige in Abhängigkeit von der Impulsdauer sind in Tabelle 8 angegeben. Tabelle 8 — KBFmax-Anzeige bei Signalfolgen der Frequenz 80 Hz und der Pulsperiode 1 s in Abhängigkeit von der Anzahl der Sinusschwingungen

ms

Anzahl der Sinusschwingungen

Sollwert der Anzeige KBFmax in % der oberen Grenze des Messbereichs

Dauersignal

–

90,0

800

64

91,0

400

32

89,1

200

16

81,1

100

8

67,2

50

4

52,0

25

2

38,4

12,5

1

27,8

Impulsdauer

Die Prüfung gilt als bestanden, wenn die Anzeige KBFmax nicht mehr als 5 % vom Sollwert abweicht. Die Prüfung der Bildung des Taktmaximal-Effektivwerts KBFTm während der Mittelungsdauer Tm erfolgt mit Sinusimpulsen der Frequenz 80 Hz, der Dauer 1 s und der Wiederholperiodendauer 61 s. Die Amplitude der Sinusschwingung ist so einzustellen, dass die Anzeige der maximalen bewerteten Schwingstärke KBFmax 100 % des Messbereich-Endwerts beträgt. Sofern ein Messbereichsumschalter vorhanden ist, ist der Referenzmessbereich einzuschalten. Bei der Mittelungsdauer Tm = 1830 s ist der Sollwert der Anzeige des Taktmaximal-Effektivwerts 71,3 %. Die Fehlergrenze für den Taktmaximal-Effektivwert KBFTm beträgt 2 %. Wird die Amplitude der Sinusimpulse so eingestellt, dass der Taktmaximalwert kleiner gleich 0,1 ist, so muss für den Taktmaximal-Effektivwert der Wert 0 mit einer oberen Grenzabweichung von 0,005 angezeigt werden. 5.2.3.11.3 Symmetrieprüfung

Zur Prüfung auf gleichwertige Verarbeitung positiver und negativer Signalanteile wird an den Signaleingang ein beliebiges, zur Nulllinie unsymmetrisches Signal angelegt, vorzugsweise ein Rechteckimpuls der Dauer etwa 10 ms und der Wiederholfrequenz etwa 10 Hz. Die Amplitude des Signals ist beliebig, darf aber den Linearitätsbereich nicht überschreiten. Bei Umpolen des Impulses darf sich die Anzeige höchstens um 5 % ändern.

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E DIN 45669-1:2008-09

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5.2.3.11.4 Anstiegszeit der Anzeige des Betragsmaximalwerts vmax

An den Signaleingang wird ein elektrisches Signal gelegt, das aus einem Sinusimpuls der Frequenz 80 Hz mit einer einzigen Sinusschwingung, die im Nulldurchgang beginnt und endet, besteht. Die Anzeige darf dann um höchstens 10 % unter der Anzeige des Dauersignals gleicher Amplitude liegen. 5.2.3.11.5 Halten der Maximalwertanzeige

Die Prüfung für vmax und KBFmax erfolgt mit Signalen beliebiger Dauer nach 5.2.3.11.2. Nach Signalende darf die Maximalwertanzeige während einer Dauer von 10 min höchstens um 2 % abfallen. 5.2.3.12

Anzeige

Für die Anzeige muss der folgende Nachweis geführt werden. Unter Referenzbedingungen nach 4.2.10 dürfen die Sollwerte der Anzeigegrößen nach 4.1.6.1 (nur Schwingungsgrößen) im Referenzmessbereich mit einer Abweichung von höchstens 4 % angezeigt werden. Mit den Festlegungen dieser Norm ergeben sich folgende Sollwerte für die Anzeige (Referenzanzeige): a)

vmax = 1,00 mm/s

b)

KBF(t) = 0,667 ± 2 % Schwankung

c)

KBFmax = 0,680

d)

KBFTm = 0,680.

Der Anzeigewert ist bei den Referenzbedingungen zu prüfen und das Ergebnis anzugeben. Bei digitaler Anzeige ist die Einhaltung des Schwankungsbereichs plus der Toleranz für KBF(t) an mindestens zehn Einzelmesswerten nachzuprüfen. 5.2.3.13

Digitale Zwischenspeicher

Der Hersteller muss angeben, dass die bei digitaler Speicherung von Messdaten oder Auswerteergebnissen verwendete Auflösung für alle erfassten Kanäle ausreichend ist, um die festgelegte Auflösung sowie die benannten Messbereichsgrenzen zu erreichen. 5.2.3.14

Analogausgänge

Nach 4.1.7.1 ist ein Ausgang, an dem das Schnellesignal v(t) bereitgestellt wird, erforderlich. Bei moderner digitaler Messtechnik ist ein analoger Ausgang verzichtbar, wenn die Zugänglichkeit von Zwischenergebnissen und ihre Korrelierbarkeit mit dem zur Prüfung genutzten Referenzzweig sichergestellt ist. Wenn auf analoge Ausgänge verzichtet wird, sind die Kontrollpunkte anzugeben und eventuell erforderliche Vergleichsverfahren zu spezifizieren. Sind Analogausgänge vorhanden, sind die Anforderungen nach 4.1.7.3 zu prüfen und zu dokumentieren. 5.2.3.15

Umgebungseinflüsse

5.2.3.15.1 Allgemeines

Die Prüfung hinsichtlich der Umgebungseinflüsse erfolgt entweder mit einer mechanischen Eingangsgröße über den Schwingungsaufnehmer oder mit einem Prüfsignal am Signaleingang, und zwar in beiden Fällen bei einer Anzeige, die gleich dem halben Messbereich ist. Es sind die Referenzbedingungen einzuhalten. Das Prüfsignal ist ein harmonisches Dauersignal mit der Frequenz 16 Hz.

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5.2.3.15.2 Arbeitstemperaturbereich, Eigenerwärmung

Der Arbeitstemperaturbereich ist anzugeben, in dessen Grenzen die Toleranzen des Amplituden- und des Phasenfrequenzgangs sowie die Angaben bezüglich des Messbereichs sicher eingehalten werden (siehe auch 5.2.3.2). Er muss die Anforderungen nach 4.2.5.1 einhalten. Für den Übertragungsfaktor des unbewerteten Signals sind die temperaturabhängigen Fehlergrenzen nach Tabelle 4 einzuhalten. Die Prüfung der Eigenerwärmung gilt als bestanden, wenn die in 4.2.5.2 angegebenen Anforderungen erfüllt werden. 5.2.3.15.3 Schutzart

Die Schutzart des Aufnehmers und der Messdatenerfassungseinheit gegen Umgebungseinflüsse ist anzugeben, wobei die in 4.2.6 angegebenen Anforderungen eingehalten werden müssen. Die Prüfung der Spritzwasserbeständigkeit für den Schwingungsaufnehmer und die aufnehmerseitigen Leitungen muss mit einer mechanischen Eingangsgröße über den Schwingungsaufnehmer nach DIN EN 60529 erfolgen. Die Prüfung der Feuchteabhängigkeit für die übrigen Teile des Schwingungsmessers ist nach DIN EN 60529 mit einem Prüfsignal am (analogen) Signaleingang durchzuführen. Die Prüfungen gelten als bestanden, wenn die Fehlergrenze nach 4.2.6 eingehalten wird. 5.2.3.15.4 Elektromagnetische Verträglichkeit

Der Hersteller muss angeben, dass die Vorgabe in 4.2.7 eingehalten wird. Weitere Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit bleiben hiervon unberührt. 5.2.3.15.5 Elektrostatische Entladungen

Die Prüfung des Einflusses elektrostatischer Entladungen ist nach DIN EN 61000-4-2 nach dem Schärfegrad 3 bei Luftentladung mit 8 kV ± 10 % durchzuführen. Der Abstand zwischen zwei Entladungen muss mindestens 10 s betragen. Der Hersteller muss angeben, dass die Vorgabe in 4.2.8 eingehalten wird. Weitere Vorschriften zu elektrostatischen Entladungen bleiben hiervon unberührt.

5.3

Nachprüfung

5.3.1

Allgemeines

Nachprüfungen haben zum Ziel sicherzustellen, dass die Schwingungsmesseinrichtung die Anforderungen nach der vorliegenden Norm, die bei der Erstprüfung nachgewiesen wurden, auch noch nach Ablauf von festgelegten Fristen erfüllt. Im Vergleich zur Erstprüfung erfolgt die Nachprüfung mit einer eingeschränkten Auswahl an Prüfgrößen. Die Nachprüfung erstreckt sich dabei auf die Übertragungseigenschaften (Amplitudenfrequenzgang) des gesamten Schwingungsmesssystems. 5.3.2

Überprüfung der Sollwerte

Die Überprüfung der Sollwerte der Anzeigegrößen bei der Referenzfrequenz erfolgt mit Hilfe einer Kalibriereinrichtung nach Abschnitt 6, die mechanische Schwingungen (sinusförmiger Signalverlauf) erzeugt und den Schwingungsaufnehmer anregt. Die Frequenz muss und die Amplitude sollte dabei den Referenzwerten nach 4.2.9 entsprechen: Frequenz:

f = 16 Hz

Schwinggeschwindigkeitsamplitude: vˆ = 1 mm/s.

33

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E DIN 45669-1:2008-09

Die Sollwerte der Anzeigegrößen betragen dann: Betragsmaximalwert:

vmax = 1,00 mm/s

maximale bewertete Schwingstärke: KBFmax = 0,680 Taktmaximal-Effektivwert:

KBFTm = 0,680.

Wird eine andere Anregungsamplitude verwendet, etwa um einen größeren Rauschabstand zu erhalten, sind die Sollwerte der Anzeigegrößen entsprechend umzurechnen. Bei Durchführung einer Vergleichskalibrierung von zwei Aufnehmern ist DIN ISO 16063-21 zu beachten. Die Fehlergrenze für die Anzeigewerte unter den Referenzbedingungen nach 4.2.9 beträgt für die Zwecke der Nachprüfung 4 %. 5.3.3

Amplitudenfrequenzgang

Des Weiteren müssen Prüfungen des Amplitudenfrequenzgangs bei anderen Frequenzen und/oder Amplituden im Frequenzbereich von 1,25 fu bis 0,8 fo erfolgen. Diese weiteren Prüfungen sollten zwischen den angegebenen Grenzen in Oktavschritten (z. B. bei 2 Hz, 4 Hz, 8 Hz, 31,5 Hz und 63 Hz) durchgeführt werden. Für diese Frequenzen sind die Sollanzeigen unter Berücksichtigung der Frequenzbewertung und Normierung nach den Gleichungen (5) bzw. (6) zu berechnen. Als Alternative ist hier auch die Prüfung des Amplitudenfrequenzgangs mit Rauschsignalen zulässig (siehe 6.3.2). Die Anzeigewerte müssen die Toleranzen nach 4.2.3.3 einhalten. Beim Berechnen der Sollwerte ist zu beachten, dass die KB-Werte Effektivwerte sind, während für Kalibriersignale häufig Amplituden angegeben werden, die bei harmonischen Schwingungen

2 fach größer sind.

Sofern die Toleranzen überschritten sind, ist die Schwingungsmesseinrichtung und auch die Kalibriereinrichtung zu überprüfen. 5.3.4

Messbereichsumschaltung

Lässt die Schwingungsmesseinrichtung eine Messbereichsumschaltung zu, so ist zumindest für die regelmäßig benutzten Messbereiche die Messbereichsumschaltung bei der Referenzfrequenz zu prüfen. 5.3.5

Prüfung von Einzelkomponenten

Bei modular aufgebauten Schwingungsmesseinrichtungen kann auch eine getrennte Überprüfung von Einzelkomponenten erfolgen; dies gilt insbesondere für den Schwingungsaufnehmer. Sind die Übertragungseigenschaften des Schwingungsaufnehmers (Empfindlichkeit, Amplituden- und Phasenfrequenzgang) bekannt, so kann die Nachprüfung des restlichen Systems (Messsignalerfassung, Signalverarbeitung und Ausgabe) auf der Basis von elektrischen Prüfsignalen unter Berücksichtigung der aufnehmerspezifischen Eigenschaften erfolgen. Die Prüfungen mit elektrischen Signalen sind analog den Prüfungen bei mechanischer Anregung durchzuführen und mit den Anforderungen nach Abschnitt 4 zu vergleichen. 5.3.6

Dokumentation

Über die durchgeführten Prüfungen sind Aufzeichnungen in der Form anzufertigen, dass die durchgeführten Prüfungen nachvollzogen werden können.

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Die Aufzeichnungen müssen mindestens folgende Angaben enthalten:  Beschreibung des Prüflings (Seriennummer, geprüfte Komponenten, Einstellungen des Prüflings usw.),  Beschreibung der Prüfeinrichtung (Seriennummer der Prüfmittel und Gebrauchsnormale, Einstellungen der Prüfmittel und Gebrauchsnormale usw.),  Verweis auf diese Norm,  Beschreibung der Prüfbedingungen (Referenzbedingungen oder Abweichungen davon),  eventuell Kalibrierscheine oder Prüfberichte bei Prüfungen von Komponenten (z. B. Aufnehmer) durch Dritte,  Ergebnis der Prüfung (Abweichungen und Vergleich mit Anforderungen),  Ort und Datum,  Prüfer.

5.4

Zwischenprüfung

Eine Zwischenprüfung besteht aus einzelnen Prüfelementen und ist durchzuführen a)

nach Beschädigungen und Reparaturen;

b)

falls die Prüfung für den Messeinsatz Funktionsstörungen oder Toleranzüberschreitungen zeigt;

c)

nach Veränderungen in der Messkette (dazu zählen bei softwarebasierten Messsystemen auch Softwarerevisionen und Änderungen in der Software, soweit diese Einfluss auf die Messdatenverarbeitung und auf das Messergebnis haben können);

d)

wenn die Schwingungsmesseinrichtung unter besonders erschwerten Bedingungen eingesetzt wurde.

Bei a) und b) werden mindestens die Prüfungen der Nachprüfung empfohlen. Der Umfang der Zwischenprüfung kann sich aber auf einzelne betroffene Komponenten beschränken. Ergibt die Prüfung von Einzelkomponenten keine Abweichung vom ursprünglichen Zustand bzw. ist gewährleistet, dass ein Austausch oder Reparatur einer Einzelkomponente keinen Einfluss auf das Gesamtsystem besitzt, kann eine Überprüfung des Gesamtsystems bis zur nächsten fälligen Nachprüfung entfallen. Ergibt eine Prüfung eine Änderung des ursprünglichen Zustands bzw. ist durch Reparatur, Austausch oder Änderung von Einzelkomponenten ein Einfluss auch auf andere Komponenten zu erwarten, ist das Gesamtsystem einer Nachprüfung zu unterziehen. Die durchgeführten Prüfungen sind entsprechend den bei der jeweiligen Prüfung genannten Vorgaben zu dokumentieren.

5.5 5.5.1

Prüfung für den Messeinsatz Allgemeines

Da eine Prüfung von Schwingungsmesseinrichtungen am Einsatzort quantitativ nicht oder nur eingeschränkt möglich ist, sollte unmittelbar vor dem Messeinsatz unter Einsatz von Referenzaufnehmern die Messanzeige

35

E DIN 45669-1:2008-09

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unter Referenzbedingungen und der Übertragungsfaktor zumindest des Bezugskanals im Messlabor ermittelt werden. Für die Prüfung am Einsatzort werden nur Verfahren angegeben, die auf eine korrekte Funktionsweise der einzelnen Module und die grundsätzliche Funktion der gesamten Messkette schließen lassen. Mindestens eine Prüfung ist durchzuführen, wobei stets die vom Hersteller angegebene Zeit bis zur Betriebsbereitschaft abzuwarten ist. Nach einem umfangreichen Messeinsatz sollte die quantitative Prüfung im Messlabor wiederholt werden. 5.5.2

Prüfverfahren

ANMERKUNG

5.5.2.1

Die Reihenfolge stellt keine Wertung der Prüfverfahren dar.

Am Messort vorhandene mechanische Anregung

Durch Messung der vorhandenen Bodenunruhe kann die Funktionsfähigkeit der gesamten Messkette überprüft werden. Im einfachsten Fall können durch Beobachtung des Zeitverlaufs v(t) und/oder der FFTSpektren Ausfälle und Unregelmäßigkeiten (z. B. Netzbrummen) festgestellt werden. Angaben zur Übertragungsfunktion der Schwingungsmesseinrichtung lassen sich aus dieser Prüfung nicht ableiten. Eine weitergehende Art der Prüfung (in der Literatur als „huddle test“ bezeichnet) ist nur sinnvoll, wenn mehr als ein Aufnehmer an die Messeinrichtung angeschlossen wird. In diesem Fall erfolgt die Prüfung nach Aufbau des gesamten Messsystems, jedoch vor dem Ausbringen der Aufnehmer an ihre endgültigen Standorte. Die Aufnehmer werden nebeneinander angeordnet, sodass davon ausgegangen werden kann, dass alle Aufnehmer mit demselben Signal beaufschlagt werden. Durch Vergleich der Ausgangssignale von Aufnehmern mit gleicher Raumrichtung können dann wesentliche Abweichungen in der Empfindlichkeit und/oder im Frequenzgang der Aufnehmer, die auf Mängeln in der Messkette beruhen, festgestellt werden. 5.5.2.2

Schwingungskalibrator

Eine qualifizierte mechanische Prüfung der Messkette beim Messeinsatz ist mit einem Schwingungskalibrator möglich. Dazu wird der Schwingungsaufnehmer bei vollständig installierter Messkette auf die ebene Koppelfläche des Schwingungskalibrators montiert. Dieser mechanische Kalibrator muss Schwingungen erzeugen, die im Arbeitsfrequenzbereich und Messbereich der Schwingungsmesseinrichtung liegen. Das Ausgangssignal des Schwingungsaufnehmers ist aufzuzeichnen und mit den Sollwerten des Schwingungskalibrators zu vergleichen. Abweichungen von den Sollwerten sind zu dokumentieren. Schwingungskalibratoren führen in der Regel nur Schwingungen entlang einer ausgezeichneten Achse aus. Mehrere Messrichtungen eines Schwingungsaufnehmers sind daher einzeln zu prüfen. Durch geeignete Aufstellung des Schwingungskalibrators sind nicht erfasste Schwingungen des Gehäuses des Schwingungskalibrators, z. B. Wackeln oder Fremdschwingungen, unbedingt zu vermeiden. 5.5.2.3

Klopfprüfung

Durch eine Klopfprüfung kann auf einfache mechanische Weise die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Messkette überprüft werden. Hierbei wird der am Messort installierte Schwingungsaufnehmer von außen in den Messrichtungen des Schwingungsaufnehmers durch Klopfen zu Schwingungen angeregt. Die Messkette ist funktionsfähig, wenn diese Schwingungsanregung im Anzeigeteil der Schwingungsmesseinrichtung erkennbar ist. Angaben zur Übertragungsfunktion der Schwingungsmesseinrichtung lassen sich aus einer Klopfprüfung nicht ableiten.

36

²(QWZXUI² 5.5.2.4

E DIN 45669-1:2008-09

Elektromechanische Prüfung der Messkette

Über eine im Schwingungsaufnehmer integrierte Prüfeinrichtung 2 ) oder direkt in die Messkette wird ein definiertes elektrisches Signal eingespeist, sodass der Schwingungsaufnehmer je nach Bauart dadurch zu Schwingungen angeregt oder ausgelenkt wird. Die aus dieser elektrischen Anregung resultierende Antwortfunktion des Schwingungsaufnehmers wird mit der Auswerteeinheit aufgezeichnet. Durch Vergleich dieser Aufzeichnung mit früheren Aufzeichnungen und/oder vom Hersteller des Aufnehmers gelieferten Sollwerten können grobe Abweichungen in Dämpfung und/oder Eigenfrequenz des Aufnehmers erkannt werden. Eine Bestimmung der genauen Werte für diese Größen ist in der Praxis jedoch kaum möglich. 5.5.2.5

Elektrische Prüfung der Auswerte- und Anzeigeeinheit

Am elektrischen Eingang der Auswerteeinheit wird ein den Referenzbedingungen nach 4.2.10 entsprechendes elektrisches Signal eingespeist. Die Anzeige der Schwingungsmesseinrichtung ist mit den Sollwerten der Anzeige nach 5.2.3.12 zu vergleichen. Zusätzlich ist eine der Prüfungen nach 5.5.2.1 bis 5.5.2.4 durchzuführen. 5.5.2.6

Bewertung der Ergebnisse der Prüfung für den Messeinsatz

Auf eine genaue Spezifizierung der zulässigen Abweichungen wird aus den in 5.5.1 genannten Gründen verzichtet. Weichen jedoch die Messergebnisse bei Prüfungen nach 5.5.2.5 um mehr als 10 % von den Sollwerten ab, so muss untersucht werden, worin diese Abweichungen begründet sind. Vom Prüfer muss auf der Grundlage der Prüfergebnisse in jedem Einzelfall entschieden werden, ob die eingesetzte Schwingungsmesseinrichtung den Anforderungen dieser Norm noch entspricht. 5.5.3

Dokumentation

Über die Durchführung der Prüfung für den Messeinsatz sind Aufzeichnungen anzufertigen. Diese Aufzeichnungen müssen, soweit diese Angaben nicht Bestandteil des Messberichts sind, Folgendes enthalten:  Identifikationsmerkmale der Schwingungsmesseinrichtung (z. B. Seriennummer),  Einstellungen an der Schwingungsmesseinrichtung,  angewandtes Prüfverfahren,  Ergebnis der Prüfung (Abweichungen und Vergleich mit Anforderungen),  Ort und Datum,  Prüfer.

6 6.1

Mechanische Kalibriereinrichtung Allgemeines

Die Schwingungsmesseinrichtung ist durch eine mechanische Kalibriereinrichtung regelmäßig hinsichtlich ihrer Übertragungseigenschaften im Labor zu überprüfen. Dazu ist eine Kalibriereinrichtung zu verwenden, die im Arbeitsfrequenzbereich mechanische Schwingungen erzeugt, mit der der Schwingungsaufnehmer angeregt

2)

Hiermit werden auch gegebenenfalls vorhandene Kalibrierspulen berücksichtigt, die nicht direkter Bestandteil einer elektrischen Messkette sind.

37

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wird. Die resultierende Schwingung des Schwingungsaufnehmers muss durch einen Referenzaufnehmer, der nur zur Kalibrierung verwendet wird, in geeigneter Weise ermittelt werden (kraftschlüssige Ankopplung an die Koppelfläche oder an den Schwingungsaufnehmer). Seine Kalibrierung muss durch ein akkreditiertes Prüflaboratorium auf ein nationales oder internationales Normal rückführbar sein.

6.2

Rücken-an-Rücken-Kalibrierung

Bei der Rücken-an-Rücken-Kalibrierung werden der zu prüfende Schwingungsaufnehmer und der ReferenzSchwingungsaufnehmer kraftschlüssig miteinander verbunden, sodass im für die Prüfung relevanten Frequenzbereich davon ausgegangen werden kann, dass beide Schwingungsaufnehmer mit der gleichen Schwingung beaufschlagt werden. Die Prüfung basiert auf einem Vergleich der Eigenschaften des Signalpfads vom zu prüfenden Schwingungsaufnehmer zum Prüfgerät mit den (bekannten) Eigenschaften des Signalpfads vom Referenz-Schwingungsaufnehmer zum Prüfgerät. Dieses Prüfverfahren besitzt den Vorteil, dass die Anforderungen an das Prüfsignal vergleichsweise gering sind. Insbesondere bei der Prüfung mit frequenzselektiven Verfahren (z. B. Messung der spektralen Übertragungsfunktion) ist das Prüfergebnis relativ unempfindlich gegenüber der Qualität des Eingangssignals und gegenüber Schwingungsbeiträgen von äußeren Quellen (z. B. Bodenunruhe, Verkehrserschütterungen usw.). Das Verfahren der Rücken-an-Rücken-Kalibrierung eignet sich insbesondere zur Ermittlung des Amplitudenund Phasenfrequenzgangs sowie für Prüfungen nach 5.3 und 5.4. Um Fehlereinflüsse bei diesem Verfahren weitestgehend zu minimieren, ist Folgendes zu beachten:  Beide Schwingungsaufnehmer sind sachgerecht und kraftschlüssig zu montieren.  Die Messrichtungen der Aufnehmer (Messachsen) müssen auf einer Geraden liegen.  Die beiden Aufnehmer müssen im interessierenden Frequenzbereich und im Rahmen der angestrebten Messunsicherheit mit den gleichen Signalen angeregt werden (Fehler können hier beispielsweise durch Resonanzen oder Kippbewegungen entstehen).  Erforderlichenfalls sind Maßnahmen zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung der Aufnehmer und der Signalpfade zu treffen.

Weitere Hinweise zur Kalibrierung nach dem Vergleichsverfahren enthält DIN ISO 16063-21.

6.3 6.3.1

Kalibriersignale Harmonische Signale

Stationäre harmonische Schwingungssignale müssen die Anforderungen nach 5.3.2 erfüllen. 6.3.2

Rauschsignale

Zur Überprüfung des Amplitudenfrequenzgangs (siehe 5.3.3) im Rahmen einer Kalibrierung mit Rücken-anRücken-Anordnung der Schwingungsaufnehmer nach 6.2 eignen sich insbesondere auch Rauschsignale. Wegen der bei tiefen Frequenzen erforderlichen ausreichenden Energiedichte des Rauschsignals sind weißes und meist auch rosa Rauschen ungeeignet; es wird rotes Rauschen oder Pseudo-Rauschen mit einer Periodendauer von mindestens 32 s empfohlen. Es muss sichergestellt sein, dass  keine Übersteuerungen in den Signalpfaden auftreten,  das Signal-Rausch-Verhältnis im Mittel über die Messdauer für den gesamten relevanten Frequenzbereich innerhalb vertretbarer Grenzen liegt.

38

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E DIN 45669-1:2008-09

Die Anforderung an das Signal-Rausch-Verhältnis ist in der Regel erfüllt, wenn die Kohärenz zwischen beiden Signalen im gesamten Frequenzbereich mindestens 0,99 beträgt. Abweichungen von dieser Regel sind detailliert zu begründen. Die Auswertung einer Kalibrierung mit Rauschsignalen erfolgt durch eine zweikanalige FFT-Analyse und Bildung der Übertragungsfunktion, wobei über mindestens drei Datenblöcke zu mitteln ist.

7 7.1

Elektrische Kalibriereinrichtung Allgemeines

Durch elektrische Kalibriereinrichtungen können Teile oder je nach eingesetztem Schwingungsaufnehmertyp auch die gesamte Messkette überprüft werden. Das elektrische Kalibriersignal wird dazu entweder direkt in die Signalleitungen oder über eine separate Kalibriereinrichtung in die Messkette eingespeist.

7.2

Kalibriersignale

Zur Überprüfung der Aufzeichnungs- und Auswerteeinheit eignen sich die folgenden Signale:  symmetrische stationäre harmonische Schwingungen mit einer Frequenz von 16 Hz und einem Amplitudenäquivalent von vmax = 1 mm/s,  Sinusimpulse nach Tabelle 8.

Der Klirrfaktor dieser Signale sollte 2 % nicht überschreiten. Die Fehlergrenze der Frequenz beträgt 0,5 %, bezogen auf den exakten Wert. Die Fehlergrenze der Amplitude beträgt 1 %. Über die in dieser Norm genannten Kalibriersignale hinaus können elektrodynamische Schwingungsaufnehmer durch direkte Anregung mit Prüfsignalen zu definierten Schwingungen angeregt werden. Solche Prüfsignale können sein:  Rechteckschwingungen mit einer Periode von 3 s. Die Amplitude des elektrischen Prüfsignals sollte der Amplitude einer Schwinggeschwindigkeit von 1 mm/s entsprechen;  sinusförmige Schwingungen, deren Frequenz sich mit jeder Halbschwingung um 1/8 der Momentanfrequenz erhöht. Der Frequenzbereich reicht von 0,5 fu bis 1,25 fo. Die Amplitude des elektrischen Prüfsignals sollte der Amplitude einer Schwinggeschwindigkeit von 1 mm/s entsprechen.

8

Kennzeichnung

Ein Schwingungsmesser nach dieser Norm muss mit dem Namen des Herstellers, der Typbezeichnung und einer Seriennummer gekennzeichnet werden. Auch die Typ- und evtl. Seriennummern aller relevanten erforderlichen Zubehörteile müssen angegeben werden.

9

Datenblatt

Ein Datenblatt in deutscher Sprache muss zum Lieferumfang eines Schwingungsmessers gehören. Es muss mindestens die unten aufgeführten Angaben zusätzlich zu denjenigen auf dem Gerät (siehe Abschnitt 8)

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E DIN 45669-1:2008-09

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enthalten:  individuelle Ausstattung des vorliegenden Schwingungsmessers einschließlich der Merkmale nach Tabelle 1,  untere Grenze fu und obere Grenze fo des Arbeitsfrequenzbereichs,  Anzahl der Messkanäle,  obere und untere Grenze des Messbereichs in Abhängigkeit von der Ausstattung des Schwingungsmessers,  Referenzmessbereich, sofern die Möglichkeit der Messbereichsumschaltung besteht,  Anzeigebereich,  Amplitudenfrequenzgang des unbewerteten und gegebenenfalls des frequenzbewerteten Signals,  sofern vorhanden, die implementierte Firmware- und Softwareversion,  Angabe digitaler Schnittstellen zur Einspeisung und Entnahme digitaler Daten und Verweis auf die Schnittstellenspezifikation,  Ein- und Ausgänge mit den elektrischen Scheinwiderständen, an die analoge Ein- und Ausgänge angeschlossen werden können, sowie Übertragungsfaktoren bei Referenzfrequenz,  Eingangshöchstwerte in Abhängigkeit von den Anzeigebereichen,  Anwärmdauer des Schwingungsmessers in Abhängigkeit von der Außentemperatur, um die Anforderungen dieser Norm zu erfüllen,  Temperatur- und Feuchtegrenzen für Lagerung und Betrieb,  Schwingungs- und Schockfestigkeit des Schwingungsaufnehmers sowie der sonstigen Teile des Schwingungsmessers,  Art der Stromversorgung,  Gewicht und Maße,  Hinweise zur Ankopplung des Schwingungsaufnehmers (siehe DIN 45669-2),  Messrichtung(en).

Auf mögliche Störungen durch elektromagnetische Einwirkungen (z. B. Funkanlagen, Schaltvorgänge) ist hinzuweisen.

10 Bedienungsanleitung Eine Bedienungsanleitung in deutscher Sprache muss zum Lieferumfang gehören. ANMERKUNG

40

Hinweise zur Erstellung einer Bedienungsanleitung siehe DIN EN 62079.

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E DIN 45669-1:2008-09

Anhang A (informativ) Beispiele für die Bildung des KBF-Signals

Beispiele für die Bildung des KBF-Signals in digitaler und analoger Form sind in Bild A.1 dargestellt.

a) digitale Signalverarbeitung entsprechend

b) analoge Signalverarbeitung nach Gleichung (1) Bild A.1 — Beispiele für die Bildung des KBF(t)-Signals ANMERKUNG Bei stationären Schwingungen mit Periodendauern, die die Größenordnung der Zeitkonstanten der zeitlichen Bewertung und Mittelung erreichen oder die größer als die Zeitkonstante sind, treten deutliche Schwankungen in der Anzeige auf.

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E DIN 45669-1:2008-09

Anhang B (informativ) Welligkeit

Das KBF(t)-Signal ist infolge unvollständiger Glättung mit einer Welligkeit behaftet (englisch: ripple). Diese Welligkeit des gleitenden Effektivwerts sinusförmiger Signale erhöht die KBFmax- und KBFTm-Werte bei tiefen Frequenzen bis zum 2 fachen des Langzeit-Effektivwerts. Dieser Effekt ist in den Amplitudenfrequenzgängen (Bilder 2 bis 4) nicht berücksichtigt, muss aber bei den Prüfungen nach Abschnitt 5 beachtet werden. Nur in die entsprechenden Sollwerte nach 5.2.3.12 ist der Faktor HzA bereits eingerechnet. Die Erhöhung lässt sich durch den frequenzabhängigen Faktor HzA(f) beschreiben: HzA ( f ) = 1 +

1 % f " 1+ # $ 2 Hz !

(B.1) 2

ANMERKUNG Bei tiefer Frequenz, die klein gegen die reziproke Zeitkonstante ist, geht mit abnehmender Frequenz der maximale gleitende Effektivwert in den Betragsmaximalwert über.

In Bild B.1 sind zur Illustration die Amplitudenfrequenzgänge der KB-Bewertung unbeeinflusst (durchgezogene Kurve) und mit Welligkeitseffekt (gestrichelte Kurve) dargestellt.

Bild B.1 — Amplitudenfrequenzgang der KB-Bewertung mit (gestrichelte Kurve) und ohne (durchgezogene Kurve) Welligkeitseffekt für fu = 1 Hz und fo = 80 Hz

42

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E DIN 45669-1:2008-09

Anhang C (informativ) Prüfverfahren für den Phasenfrequenzgang (Tangentenkriterium)

Wird die Abweichung des Ist-Phasenfrequenzgangs vom Soll-Phasenfrequenzgang ϕ(f) = ϕIst(f) – ϕSoll(f)

(C.1)

als Kurve über der linearen Frequenzachse aufgetragen, so müssen alle Tangenten an diese Kurve im Arbeitsfrequenzbereich die ϕ-Achse zwischen –ϕ0 und +ϕ0 schneiden. Für ϕ0 gelten folgende Werte:

ϕ0 = {


26° für fu ≤ f ≤ 2,5 fu 12° für f > 2,5 fu 

Damit lässt sich die Einhaltung der Anforderungen an den Phasenfrequenzgang nach 4.2.3.4 nachweisen (Tangentenkriterium). Die Handhabung dieses Verfahrens wird erleichert, wenn nach Bild C.1 einzelne Kurvenpunkte mit den Punkten ϕ(0) = –ϕ0 und ϕ(0) = ϕ0 verbunden werden. Die Kurve muss dann wie in der gezeigten Weise zwischen den Verbindungsgeraden verlaufen.

Bild C.1 — Bedingung für die Tangenten der Abweichung ϕ(f) des Phasenfrequenzgangs ANMERKUNG Die Bedingung ist hinreichend dafür, dass die relative Abweichung des Maximalwerts aufgrund der Abweichung des Phasenfrequenzgangs bei zwei überlagerten harmonischen Schwingungen mit beliebigem Frequenzverhältnis kleiner als 10 % (bei ϕ0 = 12°) bzw. kleiner als 20 % (bei ϕ0 = 26°) bleibt.

Für die Anwendung dieses Kriteriums wird vorausgesetzt, dass a)

das Signal unmittelbar vor der Spitzenwertdetektion bzw. A/D-Wandlung (Stichprobenentnahme) zugänglich ist und

b)

der Detektor bzw. der A/D-Wandler mit nachfolgender Spitzenwertbildung keinen Beitrag zur Messabweichung liefert.

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E DIN 45669-1:2008-09

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Um die Bedingung auf die dafür gerade notwendige Strenge abzumildern, dürfen anstelle der Tangenten Sekanten durch die Kurve bei jeweils f und 3 f betrachtet werden. Hinreichend ist sie, wenn das Frequenzverhältnis der Sekantenschnittpunkte zwischen 1 und 3 liegt. Die Sekantenbedingung lautet: r ϕ(f) – ϕ(rf) ≤ (r – 1) ϕ0

(C.2)

mit 1 ≤ r ≤ 3. Eine Prüfung des Schwingungsmessers nach dieser Bedingung über Frequenzmaßintervalle von jeweils 1 Oktave (r = 2) oder bis zu 4 Terzen (r = 2,5) ist also hinreichend im genannten Sinn.

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E DIN 45669-1:2008-09

Anhang D (informativ) Verfahren zur Ermittlung der maßgebenden Frequenz fmg

Bei der Beurteilung kurzzeitiger Erschütterungseinwirkungen auf Gebäude nach DIN 4150-3:1999-02 ist bei Messorten am Fundament die Ermittlung der maßgebenden Frequenz fmg erforderlich. Da eine kurzzeitige Erschütterung keine eindeutige Frequenz im physikalischen Sinne hat, können verschiedene Ermittlungsverfahren unterschiedliche Werte der maßgebenden Frequenz ergeben. Um trotzdem vergleichbare Ergebnisse zu erzielen, werden im Folgenden zwei Verfahren zur Ermittlung genannt, die in der Messpraxis eingeführt sind. a)

Nulldurchgangsverfahren Dieses Verfahren lehnt sich an die ursprüngliche manuelle Auswertung von Erschütterungsregistrierungen an und betrachtet den zeitlichen Abstand der Nulldurchgänge der Schwingung mit der größten Schwinggeschwindigkeitsamplitude vmax als halbe Periodendauer T/2, woraus sich die maßgebende Frequenz über fmg = 1/T

(D.1)

abschätzen lässt. b)

Fouriertransformation Bei diesem Verfahren wird eine FFT des vollständigen Erschütterungsereignisses gebildet. Da bei der Beurteilung von Messungen am Fundament nach DIN 4150-3 vorwiegend die tiefen Frequenzen zu berücksichtigen sind, wird für die Ermittlung der maßgebenden Frequenz empfohlen, die zwei größten Spektralwerte und die zugehörigen Frequenzen auszugeben. Damit ergibt sich die Möglichkeit zu entscheiden, welche der beiden Frequenzen als die maßgebende betrachtet wird.

45

E DIN 45669-1:2008-09

²(QWZXUI² Anhang E (normativ)

Verfahren zur Beurteilung kurzzeitiger Erschütterungseinwirkungen auf bauliche Anlagen ohne Ermittlung der maßgebenden Frequenz

Da der Zusammenhang zwischen Schadenswahrscheinlichkeit und Amplitude der Schwinggeschwindigkeit frequenzabhängig ist, erfolgt die Beurteilung kurzzeitiger Erschütterungseinwirkungen auf bauliche Anlagen durch einen Vergleich des Betragsmaximums der gemessenen Schwinggeschwindigkeit mit den frequenzabhängigen Anhaltswerten von DIN 4150-3. Die angewandten Verfahren zur Bestimmung der maßgebenden Frequenz können aber zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Dadurch hat die Bestimmung der maßgebenden Frequenz einen wesentlichen Einfluss auf den zutreffenden Anhaltswert und somit ggf. auch auf das Beurteilungsergebnis. Zur Beseitigung einer Mehrdeutigkeit wird in diesem Anhang ein Beurteilungsverfahren festgelegt, das einen unmittelbaren Vergleich Beurteilungswert – Anhaltswert ohne Frequenzbestimmung ermöglicht. Dazu wird die gemessene unbewertete Schwinggeschwindigkeit v(t) durch angepasste digitale Bewertungsfilter frequenzbewertet. Die Übertragungsfunktion des Bewertungsfilters wurde derat festgelegt, dass die sich aus dem frequenzbewerteten Zeitverlauf der Schwinggeschwindigkeit ergebende Beurteilungsgröße |vBn(t)|max ( n ∈ [1, 2, 3] ) direkt mit einem frequenzunabhängigen Anhaltswert verglichen werden kann. Die frequenzunabhängigen Anhaltswerte (siehe Tabelle E.1) entsprechen den Anhaltswerten aus Tabelle 1 von DIN 4150-3:1999-02 für den Frequenzbereich 1 Hz bis 10 Hz. Tabelle E.1 — Frequenzunabhängige Anhaltswerte zur Beurteilung von kurzzeitigen Erschütterungseinwirkungen auf Bauwerke

Bezeichnung der Beurteilungsschwinggeschwindigkeit

Anhaltswert mm/s

Gewerblich genutzte Bauten, Industriebauten und ähnlich strukturierte Bauten

vB1

20

2

Wohngebäude und in ihrer Konstruktion und/oder Nutzung gleichartige Bauten

vB2

5

3

Bauten, die wegen ihrer besonderen Erschütterungsempfindlichkeit nicht denen nach Zeile 1 und Zeile 2 entsprechen und besonders erhaltenswert sind (z. B. unter Denkmalschutz stehend)

vB3

3

Zeile

Gebäudeart

1

Die Soll-Übertragungsfunktionen der Bewertungsfilter entsprechen den Inversen der auf den jeweiligen Anhaltswert für 1 Hz normierten Anhaltswertkurven aus Tabelle 1 von DIN 4150-3:1999-02. Da eine exakte Realisierung dieser Übertragungsfunktionen durch digitale Filter nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich ist, darf die realisierte Übertragungsfunktion maximal ± 5 % von der Soll-Übertragungsfunktion abweichen. Die Soll-Übertragungsfunktionen und die zugehörigen Grenzen des zulässigen Wertebereichs sind in Tabelle E.2 angegeben.

46

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E DIN 45669-1:2008-09

Tabelle E.2 — Soll-Übertragungsfunktion HvB(f) sowie untere Grenze GvB,u und obere Grenze GvB,o des zulässigen Wertebereichs des Bewertungsfilters für die drei Gebäudearten nach Tabelle 1 von DIN 4150-3:1999-02

zulässiger Wertebereich (Grenzkurve)

Frequenzbereich Gebäude nach Zeile

HvB

≤ 10 Hz

10 Hz bis 50 Hz

20

1

HvB1

1 0,5

2

HvB2

1 0,25

HvB3

1 0,125

a

20 0,2

5 0,1

mm s

mm mm ⋅ f + 10 s ⋅ Hz s

mm s

mm mm ⋅ f + 1,75 s ⋅ Hz s

mm s

mm mm ⋅ f + 30 s s ⋅ Hz

mm s

mm mm ⋅ f + 2,5 s ⋅ Hz s

3

3

mm s

mm mm ⋅ f + 15 s s ⋅ Hz 5

50 Hz bis 100 Hz

3 0,04

mm s

mm mm ⋅ f +6 s ⋅ Hz s

100 Hz bis fNyquist a

GvB,u

GvB,o

mm s mm 50 s

0,95 HvB1

1,05 HvB1

mm s mm 20 s

0,95 HvB2

1,05 HvB2

mm s mm 10 s

0,95 HvB3

1,05 HvB3

20

5

3

fNyquist ist die halbe Abtastfrequenz. Sofern der Schwingungsmesser den Frequenzbereich bis 315 Hz umfasst, muss fNyquist > 315 Hz sein.

Der Phasengang des verwendeten Bewertungsfilters muss linear sein, um das Beurteilungsergebnis nicht zu beeinflussen. ANMERKUNG Als digitales Filter im Zeitbereich kann ein nicht rekursives Filter mit endlicher Impulsantwort und linearem Phasengang verwendet werden. Bei diesem Filtertyp tritt lediglich eine konstante zeitliche Verschiebung des gefilterten Signals gegenüber dem unbewerteten Signal auf, die bei Bedarf korrigierbar ist. Andere Filterverfahren, die die Anforderung an den Phasenfrequenzgang erfüllen, sind zulässig.

Frequenzbewertete Schwinggeschwindigkeiten oder daraus bestimmte Beurteilungsgrößen sind bei der Ausgabe mit einem Index B für die erfolgte Frequenzbewertung in Verbindung mit der Zeilennummer des gewählten Gebäudetyps zu kennzeichnen. Beispielhaft gilt für Wohngebäude nach Zeile 2: vB2(t), |vB2|max. Für sie gelten die frequenzabhängigen Anhaltswerte aus Tabelle 1 von DIN 4150-3:1999-02, die in Bild E.1 dargestellt sind. Bild E.1 zeigt die dazu gehörige Soll-Übertragungsfunktion mit den Grenzkurven.

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E DIN 45669-1:2008-09

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Bild E.1 — Grafische Darstellung der frequenzabhängigen Anhaltswerte für kurzzeitige Erschütterungseinwirkungen auf Fundamente von Gebäuden, die Zeile 2 aus Tabelle 1 von DIN 4150-3:1999-02 entsprechen

Bild E.2 — Grafische Darstellung der Soll-Übertragungsfunktion HvB2(f) (unterbrochene Line) mit den zugehörigen Grenzkurven zu den Anhaltswerten aus Bild E.1

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E DIN 45669-1:2008-09

Anhang F (informativ) Formelzeichen

ANMERKUNG

Zahlen in Klammern geben erläuternde Abschnitte zu der Benennung an.

KBFmax

maximale bewertete Schwingstärke (3.10.1.3)

KBFT

Taktmaximalwert (3.10.1.4)

KBFTi

i-ter Taktmaximalwert (3.10.1.5)

KBFTm

Taktmaximal-Effektivwert (3.10.1.5)

T

Taktdauer (3.10.1.5)

Tm

Mittelungsdauer (3.21)

TM

Messdauer (3.22)

v(t)

unbewertetes Signal, Schnellesignal, Schwinggeschwindigkeit (3.3)

vB

frequenzbewertete Schwinggeschwindigkeit bei kurzzeitiger Erschütterungseinwirkung auf Gebäude (3.10.2.1)

F(f)

Amplitudenfrequenzgang-Abweichung (4.2.3.3)

fmg

maßgebende Frequenz (3.23)

fo

obere Grenzfrequenz (4.2.3.1)

fu

untere Grenzfrequenz (4.2.3.1)

fr

Referenzfrequenz (4.2.10)

Go

obere Grenzabweichung (4.2.3.3)

Gu

untere Grenzabweichung (4.2.3.3)

H

Übertragungsfaktor (3.19)

H(jf)

komplexer Frequenzgang (3.20)

H(f)

Amplitudenfrequenzgang, Betrag von H(jf)

HB(jf)

komplexer Frequenzgang des frequenzbewerteten Signals (4.2.3.2)

HIst(jf)

komplexer Ist-Frequenzgang (4.2.3.3) vˆ

Schwinggeschwindigkeitsamplitude (4.2.10)

Hr

Wert eines Frequenzgangs bei der Referenzfrequenz (4.2.3.3)

vmax

Betragsmaximalwert der Schnelle (3.7)

HSoll(jf)

komplexer Soll-Frequenzgang (4.2.3.2)

vq,eff

effektive Querbewegung (4.2.10)

Hu(jf)

komplexer Frequenzgang des unbewerteten Signals (4.2.3.2)

x, y

horizontale Richtungen (3.13)

HzA(f)

Welligkeitsfaktor (Anhang B)

z

vertikale Richtung (3.13)

IP

Schutzgrad (4.2.6)

KB(t)

KB-Signal (3.10.1.1)

KBF(t)

bewertete Schwingstärke (in ihrem zeitlichen Verlauf), KBF-Signal (3.10.1.2)

ϕ(f)

Phasenfrequenzgang, Argument von H(jf) (4.2.3.4)

KBF

bewertete Schwingstärke (3.10.1.2)

τ

Zeitkonstante (3.10.1.2)

vBmax Maximalwert der frequenzbewerteten Schwinggeschwindigkeit bei kurzzeitiger Einwirkung auf Gebäude (3.10.2.2)

ϕ(f)

Phasenfrequenzgang-Abweichung (Anhang C)

49

E DIN 45669-1:2008-09

²(QWZXUI² Literaturhinweise

DIN 1319-1, Grundlagen der Messtechnik — Teil 1: Grundbegriffe DIN 4150-1, Erschütterungen im Bauwesen — Teil 1: Vorermittlung von Schwingungsgrößen DIN 45661, Schwingungsmesseinrichtungen — Begriffe DIN 45662, Schwingungsmesseinrichtungen — Allgemeine Anforderungen und Prüfung DIN 45672-1, Schwingungsmessungen in der Umgebung von Schienenverkehrswegen — Messverfahren DIN EN 62079 (VDE 0039), Erstellen von Anleitungen — Gliederung, Inhalt und Darstellung DIN EN ISO 8041, Schwingungseinwirkung auf den Menschen — Messeinrichtung DIN ISO 5348, Mechanische Schwingungen und Stöße — Mechanische Ankopplung von Beschleunigungsaufnehmern ISO 2631-2, Mechanical vibration and shock — Evaluation of human exposure to whole-body vibration — Part 2: Vibration in buildings (1 Hz to 80 Hz) VDI 2057 Blatt 1, Einwirkung mechanischer Schwingungen auf den Menschen — Ganzkörper-Schwingungen VDI 2057 Blatt 3, Einwirkung mechanischer Schwingungen auf den Menschen — Ganzkörperschwingungen an Arbeitsplätzen in Gebäuden DKD-R 3-1 Blatt 3, Kalibrierung von Beschleunigungsmessgeräten nach dem Vergleichsverfahren — Sinusund Multisinus-Anregung3)

3)

50

Diese DKD-Richtlinie ist frei zu beziehen: www.dkd.eu, Publikationen/Infos, Richtlinien/Leitfäden.