ГОСТ Р 70104-2023. Национальный стандарт Российской Федерации. Вибрация. Измерения вибрации на рабочих местах. Методы оценки неопределенности измерения

6 Влияющие факторы и влияющие величины

 

6.1 Общие положения

 

Из формул (10) и (11) видно, что относительную стандартную неопределенность u[A(8)] для A(8) рассчитывают по относительным стандартным неопределенностям для влияющих величин, характерных для каждой рабочей операции.

В свою очередь, все влияющие величины можно разбить на две категории:

- влияющие одинаковым образом на все или несколько рабочих операций, составляющих номинальный рабочий день (x-величины);

- влияющие только на конкретную рабочую операцию (z-величины).

Влияющие величины соответствуют своим влияющим факторам. При этом каждому фактору может соответствовать от одной влияющей величины (если она является x-величиной или если она является z-величиной, но данный фактор существенен только для одной рабочей операции) до влияющих величин (если данный фактор существенен для всех рабочих операций и для каждой из них проявляется независимо).

В стандартах на методы измерений ГОСТ 31319 и ГОСТ 31192.2 указан ряд факторов, которые могут оказать влияние на измерения A(8). Часть этих факторов подробно рассматривается в настоящем разделе. Другие факторы, которые сложно контролировать по-отдельности, объединены и рассматриваются совместно (например, в виде фактора изменения вибрации при выполнении рабочей операции). При этом важно иметь в виду, что в число рассматриваемых факторов следует включать только те, что обеспечивают изменения первого порядка малости по сравнению с измеряемой величиной. Факторы, которым соответствуют второй и более высокие порядки малости в расчет принимать нет необходимости.

В настоящем разделе рассматриваются только влияющие факторы, наиболее существенные для большинства практических измерений.

Примечание 1 - Строго говоря, "чистой" x-величины не существует. Даже если ее влияние на измеряемую величину преимущественно одинаково для всех рабочих операций, всегда есть некоторые вариации этого влияния для отдельных рабочих операций. Однако эти вариации в большинстве случаев имеют второй порядок малости и поэтому в настоящем стандарте в рассмотрение не принимаются.

 

В таблице 1 приведены влияющие факторы согласно ГОСТ 31319-2006 (пункт 7.1), ГОСТ 31192.2-2005 (пункт 7.1) и настоящему стандарту. В ней не рассматриваются такие факторы, как состав рабочих операций и время воздействия вибрации в процессе выполнения этих операций (см. 5.2.1).

 

Таблица 1

 

Влияющие факторы

 

Влияющие факторы по ГОСТ 31319 и ГОСТ 31192.2	Пункт настоящего стандарта
Средство измерений	6.2.1
Калибровка
Электрические помехи
Крепление и масса акселерометра
Место и способ установки акселерометра	6.2.2
Состояние рабочего инструмента (для локальной вибрации) и машины (для общей вибрации)	6.2.3
Поза работника и прилагаемые силы
Свойства объекта обработки (для локальной вибрации) и дорожного покрытия (для общей вибрации)

 

Примечание 2 - В таблицу 1 не включены указанные в ГОСТ 31319 и ГОСТ 31192.2 влияющие факторы, связанные с изменением условий работы работника из-за того, что тот является субъектом измерений. Это связано с тем, что данный фактор невозможно проконтролировать и учесть в процессе измерений, т.е. согласно 4.2 он относится к ошибкам измерений (см. приложение А). Избежать данной ошибки можно, если убедиться, что процесс измерений не влияет существенно на производительность труда работника.

Примечание 3 - В таблицу 1 включены влияющие факторы, которые в случае локальной вибрации относятся к измерениям полной вибрации [см. формулу (2)]. Все процедуры и расчеты настоящего стандарта могут быть применены также в случае оценивания A(8) для каждого компонента локальной вибрации по отдельности. Однако при этом в число влияющих факторов необходимо дополнительно включить отклонение оси измерений от базицентрической системы координат по ГОСТ 31192.1. Эти отклонения могут быть обусловлены как неточной установкой преобразователя вибрации, так и изменением самой системы координат при изменениях положения кисти работника в ходе выполнения рабочей операции. Ориентировочно вклад этого влияющего фактора может быть принят равным вкладу от вариации места и способа установки акселерометра (см. 6.2.2).

 

Влияющие факторы, существенные для оценки неопределенности измерения A(8) и оценки влияющих величин рассматриваются в 6.2. Числовые значения оценок основаны на результатах сравнительных испытаний для машин разных видов. Они даны в предположении, что измерения проводят опытные и квалифицированные специалисты. Примеры использования этих оценок при расчете неопределенности измерения приведены в приложении Б.

 

6.2 Влияющие факторы и оценки типичных влияющих величин

 

6.2.1 Средство измерений

В процессе измерений, как правило, используют одно и то же средство измерений (виброметр) для всех рабочих операций. По этой причине соответствующую влияющую величину рассматривают как x-величину.

Инструментальная неопределенность зависит от степени соответствия метрологических характеристик виброметра их номинальным значениям, внешних воздействующих факторов (климатических, постоянных и переменных электромагнитных полей и т.п.), применяемых акселерометров и устройств их крепления. Предполагается, что применяемый виброметр калиброван согласно рекомендациям изготовителя, соответствует требованиям ГОСТ Р 59701.1, а акселерометр - рекомендациям ГОСТ Р 59701.1-2022 (приложение E). При выполнении этих условий для большинства практических измерений можно считать, что относительное стандартное отклонение u_instr, обусловленное применяемым средством измерений, не будет превышать 12%. Данную оценку можно применять для расчета неопределенности измерения по 5.4.

Если, однако, изготовитель виброметра в сопроводительной документации указывает иную оценку инструментальной неопределенности, то следует руководствоваться значением, указанным изготовителем.

6.2.2 Место и способ установки акселерометра

6.2.2.1 Общие положения

Правила выбора точек измерений и способов установки акселерометра приведены в стандартах на методы измерений - ГОСТ 31319 для общей и ГОСТ 31192.2 для локальной вибрации.

Соответствующая влияющая величина может быть как x-, так и z-величиной. Например, при измерениях вибрации на сидении водителя транспортного средства обычно используют один и тот же полужесткий диск с установленным в нем акселерометром, который удовлетворяет требованиям ГОСТ ИСО 10326-1. Его установка оказывает одинаковое влияние на измерения для всех режимов работы транспортного средства (рабочих операций), т.е. соответствующая влияющая величина является x-величиной. То же самое можно сказать в случае, когда измерения вибрации выполняют на рукоятке ручного инструмента, применяемого работником для разных рабочих операций. Если же рабочие операции предполагают замену ручного инструмента, то месту и способу установки акселерометра будет соответствовать своя z-величина для каждого инструмента (рабочей операции).

Влияние выбора места и способа установки акселерометра можно оценить, осуществляя их варьирование и выполняя повторные измерения вибрации. Однако оценки, полученные на основе анализа разброса результатов измерений, можно рассматривать только в качестве ориентировочных, поскольку они не учитывают общее смещение, которое для рассматриваемого фактора может быть значительным.

Влияние данного фактора в отношении локальной и общей вибрации имеет свои особенности, поэтому рассматривается по отдельности.

6.2.2.2 Локальная вибрация

Для точной передачи вибрации поверхности рукоятки требуется жесткая механическая связь между вибрирующей поверхностью и акселерометром. Однако при измерениях локальной вибрации бывает сложно избежать появления локальных резонансов, особенно в случае, когда связь рукоятки с адаптером акселерометра обеспечивается прижимной силой кисти работника, а поверхность рукоятки покрыта упругим материалом. В отношении рекомендаций по креплению акселерометра к рукоятке ручного инструмента см. ГОСТ Р 59701.1-2022 (приложение F).

Еще одним источником неопределенности будет то, что измеряемой величиной в процессе выполнения каждой рабочей операции является среднеквадратичное значение корректированного ускорения на поверхности рукоятки, усредненное по площади обхвата рукой работника. Таким образом, измерение только в одной точке, даже расположенной по середине зоны обхвата, уже является источником неопределенности. Ситуация усугубляется тем, что в практических ситуациях крепление акселерометра зачастую выполняют с одной из сторон вблизи зоны обхвата или на стороне рукоятки, противоположной зоне обхвата, чтобы не создавать помех работнику при выполнении рабочей операции. При этом положение кисти работника относительно точки измерений во время этой операции также может изменяться.

Если крепление акселерометра осуществляют приблизительно по середине зоны обхвата с применением устройства жесткой фиксации, то соответствующее относительное стандартное отклонение u_coupl обычно не будет превышать 10%, и это значение можно использовать для расчета неопределенности измерения по 5.4. В противном случае значение u_coupl принимают равным 18%.

Изготовителем виброметра в сопроводительной документации могут быть указаны результаты испытаний крепления акселерометра в соответствии с рекомендациями ГОСТ Р 59701.1-2022 (приложение F). В этом случае руководствуются данными изготовителя.

6.2.2.3 Общая вибрация

Для измерений общей вибрации на сидении при соблюдении требований к полужесткому диску по ГОСТ ИСО 10326-1 значение соответствующего относительного стандартного отклонения u_coupl может быть принято равным 12%.

При измерениях вибрации пола или платформы, на которой стоит работник, рекомендуется оценку u_coupl получить по результатам повторных наблюдений, перемещая установочный диск по всей области, где может находиться работник при выполнении рабочей операции.

Допускается указанные перемещения установочного диска выполнять для каждого повторного наблюдения согласно 6.2.3. В этом случае неопределенность, обусловленная местом установки акселерометра, войдет в общую неопределенность, оцениваемую по типу A. При этом u_coupl отдельно не оценивают и в модель измерений не включают.

6.2.3 Повторяемость вибрации

Повторяемость вибрации для каждой рабочей операции, входящей в номинальный рабочий день, оценивают по отдельности. Соответствующая влияющая величина всегда будет z-величиной. Ее стандартную неопределенность рассчитывают как по результатам повторных измерений в соответствии с формулами (3) - (5), а относительную стандартную неопределенность u_repeat для данной рабочей операции получают делением на среднее значение среднеквадратичного корректированного ускорения по всем измерениям для данной операции.

Для получения u_repeat рекомендуется выполнять пять измерений, время проведения которых выбрано случайным образом на периоде выполнения данной рабочей операции в течение рабочего дня.

Теоретически значение u_repeat для некоторой или для нескольких рабочих операций может быть уменьшено за счет увеличения числа измерений во время выполнения этих операций, однако к такому способу снижения u_repeat следует подходить с осторожностью, поскольку в течение одного дня обычно не удается добиться варьирования всех факторов повторяемости вибрации (см. 5.2.2). Если значение u_repeat для какой-то рабочей операции вносит доминирующий вклад в оценку неопределенности для A(8), то для его уменьшения следует рассмотреть возможность проведения измерений в разные рабочие дни или искусственного варьирования влияющих факторов, указанных в 5.2.2. Например, возможным решением было бы проведение измерений в течение пяти рабочих дней - по два измерения в каждый (с учетом практической целесообразности). Однако следует иметь в виду, что увеличение числа измерений при максимальном варьировании влияющих факторов не всегда ведет к снижению значения u_repeat.