1.

BEGRIFFSBESTIMMUNGEN

1.1.

Datenkanal

Ein Datenkanal umfaßt die gesamte Meßausrüstung vom Meßwertaufnehmer (oder von mehreren Meßwertaufnehmern, deren Ausgangssignale in spezifischer Weise kombiniert sind) bis hin zu Analyseeinrichtungen, mit denen sich der Frequenz- oder Amplitudengehalt der Daten ändern läßt.

1.2.

Meßwertaufnehmer

Die erste Einrichtung in einem Datenkanal, die verwendet wird, um eine zu messende physikalische Größe in eine zweite Größe (z. B. Spannung) umzuwandeln, die durch den übrigen Teil des Kanals verarbeitet werden kann.

1.3.

Kanalamplitudenklasse: CAC

Die Bezeichnung für die Amplitudenmerkmale des Datenkanals gemäß dieser Anlage. Die CAC-Zahl entspricht numerisch der oberen Grenze des Meßbereichs.

1.4.

Charakteristische Frequenzen F_H, F_L, F_N

Diese Frequenzen sind in Abbildung 1 definiert.

1.5.

Kanalfrequenzklasse: CFC

Die Kanalfrequenzklasse wird durch eine Zahl gekennzeichnet, die angibt, daß der Kanalfrequenzgang innerhalb der in Abbildung 1 angegebenen Grenzen liegt. Diese Zahl und der Wert der Frequenz F_H in Hz sind numerisch gleich.

1.6.

Empfindlichkeit

Die Steigung der Geraden, die sich am stärksten den anhand der Methode der kleinsten Quadrate ermittelten Kalibrierwerten innerhalb der Kanalamplitudenklasse annähert.

1.7.

Kalibrierfaktor eines Datenkanals

Der Mittelwert der Empfindlichkeiten bei verschiedenen Frequenzen, die auf einer logarithmischen Skala zwischen F_L und 0,4 F_H gleichmäßig verteilt sind.

1.8.

Linearitätsfehler

Das Verhältnis der größten Differenz, angegeben in Prozent, zwischen dem Kalibrierwert und demjenigen Wert, der auf der nach Abschnitt 1.6 definierten Geraden an der oberen Grenze der Kanalamplitudenklasse abgelesen wird.

1.9.

Querempfindlichkeit

Das Verhältnis des Ausgangssignals zum Eingangssignal bei Erregung des Meßwertaufnehmers rechtwinklig zur Meßachse. Es wird als Prozentsatz der Empfindlichkeit auf der Meßachse angegeben.

1.10.

Phasenverzögerungszeit

Die Phasenverzögerungszeit eines Datenkanals entspricht der Phasenverzögerung (in Radiant) eines sinusförmigen Signals, dividiert durch die Kreisfrequenz dieses Signals (in Radiant/s).

1.11.

Umgebung

Die Gesamtheit aller äußeren Bedingungen und Einflüsse, denen der Datenkanal zu einem bestimmten Zeitpunkt unterliegt.

2.

LEISTUNGSMERKMALE

2.1.

Linearitätsfehler

Der absolute Wert des Linearitätsfehlers eines Datenkanals bei einer beliebigen Frequenz der CFC darf höchstens 2,5 % des Wertes der CAC über den gesamten Meßbereich betragen.

2.2.

Amplitude in Abhängigkeit von der Frequenz

Der Frequenzgang eines Datenkanals muß innerhalb der Grenzkurven nach Abbildung 1 liegen. Die Null-dB-Linie ist durch den Kalibrierfaktor definiert.

2.3.

Phasenverzögerungszeit

Die Phasenverzögerungszeit zwischen den Eingangs- und den Ausgangssignalen eines Datenkanals ist zu bestimmen und darf sich zwischen 0,03 F_H und F_H um nicht mehr als 0,1 F_H s verändern.

2.4.

Zeitmaßstab

2.4.1. Es ist ein Zeitmaßstab mit mindestens 10-ms-Teilung bei einer Meßgenauigkeit von 1 % aufzuzeichnen.

2.4.2.

Relative Zeitverzögerung

Die relative Zeitverzögerung zwischen den Signalen von zwei oder mehr Datenkanälen darf unabhängig von ihrer Frequenzklasse 1 ms nicht überschreiten, wobei durch Phasenverschiebung verursachte Verzögerungen ausgenommen sind. Werden die Signale von mindestens zwei Datenkanälen kombiniert, so müssen diese Datenkanäle derselben Frequenzklasse angehören und dürfen keine relative Zeitverzögerung von mehr als 0,1 F_H s aufweisen. Diese Anforderung gilt für Analogsignale und Digitalsignale sowie für Synchronisierungsimpulse.

2.5.

Meßwertaufnehmer-Querempfindlichkeit

Die Querempfindlichkeit des Meßwertaufnehmers muß in jeder Richtung kleiner als 5 % sein.

2.6.

Kalibrierung

2.6.1.

Allgemeines

Die Datenkanäle sind mindestens einmal jährlich mit Hilfe einer Bezugsausrüstung unter Verwendung bekannter Kalibriernormale zu kalibrieren. Die für einen Vergleich mit der Bezugsausrüstung verwendeten Verfahren dürfen keinen Fehler von mehr als 1 % der CAC ergeben. Die Verwendung der Bezugsausrüstung ist auf den Frequenzbereich beschränkt, für den sie kalibriert worden ist. Teilsysteme eines Datenkanals können einzeln überprüft werden. Die gewichteten Ergebnisse dienen zur Beurteilung der Genauigkeit des gesamten Datenkanals. Beispielsweise kann durch ein elektrisches Signal bekannter Amplitude, das das Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers simuliert, der Verstärkungsfaktor des Datenkanals unter Ausschluß des Meßwertaufnehmers geprüft werden.

2.6.2.

Genauigkeit der Bezugsausrüstung für die Kalibrierung

Die Genauigkeit der Bezugsausrüstung muß durch ein Eichamt bestätigt oder beglaubigt werden.

2.6.2.1.

Statische Kalibrierung

2.6.2.1.1. Beschleunigungen Der Fehler muß kleiner als ±1,5 % der CAC sein.

2.6.2.1.2. Kräfte Der Fehler muß kleiner als ±1 % der CAC sein.

2.6.2.1.3. Verschiebungen Der Fehler muß kleiner als ±1 % der CAC sein.

2.6.2.2.

Dynamische Kalibrierung

2.6.2.2.1. Beschleunigungen Der Fehler der Bezugsbeschleunigungen, ausgedrückt als Prozentsatz der CAC, muß unter 400 Hz kleiner als ±1,5 %, zwischen 400 Hz und 900 Hz kleiner als ±2 % und über 900 Hz kleiner als ±2,5 % sein.

2.6.2.3.

Zeit

Der relative Fehler gegenüber den Bezugszeiten muß kleiner als 10^-5 sein.

2.6.3.

Empfindlichkeit und Linearitätsfehler

Die Empfindlichkeit und der Linearitätsfehler sind durch Messen des Ausgangssignals des Datenkanals im Vergleich zu einem bekannten Eingangssignal bei verschiedenen Werten dieses Signals zu ermitteln. Die Kalibrierung des Datenkanals muß den gesamten Bereich der CAC erfassen. Für Zweirichtungskanäle sind sowohl die positiven als auch die negativen Werte zu verwenden. Kann die Bezugsausrüstung nicht das erforderliche Eingangssignal erzeugen, da die zu messende Größe zu hohe Werte erreicht, so sind die Kalibrierungen innerhalb der Grenzen dieser Kalibriernormale durchzuführen, und diese Grenzen sind im Prüfbericht anzugeben. Ein kompletter Datenkanal ist bei einer Frequenz oder bei einem Frequenzspektrum mit einem charakteristischen Wert zwischen F_L und 0,4 F_H zu kalibrieren.

2.6.4.

Kalibrierung des Frequenzgangs

Der Phasen- und Amplitudengang des Datenkanals in Abhängigkeit von der Frequenz ist durch Ermittlung von Phase und Amplitude des Ausgangssignals im Vergleich zu einem bekannten Eingangssignal für verschiedene Werte dieses Signals zwischen F_L und dem 10fachen Wert von CFC oder 3000 Hz (je nachdem, welcher Wert kleiner ist) zu bestimmen.

2.7.

Umgebungseinflüsse

Es ist regelmäßig zu überprüfen, ob Einwirkungen von Umgebungseinflüssen (wie durch elektrische oder magnetische Ströme, Kabelbewegungen usw.) vorliegen. Dies kann beispielsweise durch Aufzeichnung des Ausgangssignals von Ersatzkanälen, die mit fiktiven Meßwertaufnehmern ausgerüstet sind, erfolgen. Treten signifikante Ausgangssignale auf, so sind Maßnahmen, wie der Austausch von Kabeln, zu ergreifen.

2.8.

Auswahl und Bezeichnung des Datenkanals

Die CAC und die CFC definieren einen Datenkanal. Die CAC-Zahl muß 1¹⁰, 2¹⁰ oder 5¹⁰ entsprechen.

3.

ANBRINGUNG DER MESSWERTAUFNEHMER

Die Meßwertaufnehmer müssen starr befestigt werden, so daß ihre Aufzeichnungen so wenig wie möglich durch Schwingungen beeinflußt werden. Eine Halterung wird als zufriedenstellend angesehen, wenn die niedrigste Resonanzfrequenz mindestens das 5fache der Frequenz F_H des Datenkanals beträgt. Insbesondere müssen Meßwertaufnehmer für Beschleunigungen so angebracht werden, daß der Anfangswinkel zwischen der tatsächlichen Meßachse und der entsprechenden Achse des Bezugsachsensystems nicht mehr als 5° beträgt, wenn nicht eine analytische oder experimentelle Überprüfung des Einflusses der Anbringung auf die gesammelten Daten erfolgt. Sind in einem Punkt mehrachsige Beschleunigungen zu messen, so muß die Achse der Beschleunigungsaufnehmer in einem Abstand von weniger als 10 mm zu diesem Punkt verlaufen, und der Schwerpunkt der seismischen Masse der Beschleunigungsaufnehmer muß in einem Abstand von weniger als 30 mm zu diesem Punkt liegen.

4.

AUFZEICHNUNG

4.1.

Analog-Magnetbandaufzeichnungsgerät

Die Bandgeschwindigkeit muß konstant sein, bei einer zulässigen Abweichung von 0,5 % der verwendeten Bandgeschwindigkeit. Der Störspannungsabstand des Aufzeichnungsgeräts darf bei maximaler Bandgeschwindigkeit nicht kleiner als 42 dB sein. Der Klirrfaktor muß kleiner als 3 % sein, und der Linearitätsfehler muß kleiner als 1 % des Meßbereichs sein.

4.2.

Digital-Magnetbandaufzeichnungsgerät

Die Bandgeschwindigkeit muß konstant sein, bei einer zulässigen Abweichung von 10 % der verwendeten Bandgeschwindigkeit.

4.3.

Papierstreifen-Aufzeichnungsgerät

Bei direkter Datenaufzeichnung muß die Papiergeschwindigkeit in mm/s mindestens das 1,5fache in Frequenz F_H in Hz betragen. In anderen Fällen muß die Papiergeschwindigkeit so sein, daß eine äquivalente Auflösung erzielt wird.

5.

VERARBEITUNG DER DATEN

5.1.

Filterung

Das Filtern entsprechend den Frequenzen der Datenkanalklasse kann entweder während des Aufzeichnens oder während des Verarbeitens der Daten durchgeführt werden. Vor der Aufzeichnung sollte jedoch eine Analogfilterung bei einem höheren Wert als CFC durchgeführt werden, um mindestens 50 % des dynamischen Bereichs des Aufzeichnungsgerätes verwenden zu können und die Gefahr zu verringern, daß hohe Frequenzen das Aufzeichnungsgerät übersteuern oder Fehler bei der Digitalisierung verursachen.

5.2.

Digitalisierung

5.2.1.

Abtastfrequenz

Die Abtastfrequenz muß mindestens das 8fache der Frequenz F_H betragen. Bei einer Analogaufzeichnung kann, wenn die Aufzeichnungsgeschwindigkeit und die Wiedergabegeschwindigkeit unterschiedlich sind, die Abtastfrequenz durch das Geschwindigkeitsverhältnis dividiert werden.

5.2.2.

Amplitudenauflösung

Die Länge der Digitalworte sollte mindestens 7 Bits und ein Paritätsbit betragen.

6.

DARSTELLUNG DER ERGEBNISSE

Die Ergebnisse sind auf Papier im Format A4 (210 × 297 mm) darzustellen. Werden diese Ergebnisse in Diagrammform dargestellt, so müssen die Achsen der Koordinaten nach Maßeinheiten unterteilt sein, die dem geeigneten Vielfachen der gewählten Einheit entsprechen (z. B. 1, 2, 5, 10, 20 mm). Es sind SI-Einheiten zu verwenden, ausgenommen für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, für welche die Einheit km/h zulässig ist, und für Beschleunigungen infolge des Aufpralls, wofür die Einheit g (g = 9,81 m/s²) eingesetzt werden darf.