ISO 5348:1998

Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting of accelerometers

Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 13-May-1998
• Withdrawal Date: 13-May-1998
• ICS: 17.160 - Vibrations, shock and vibration measurements
• Technical Committee: ISO/TC 108 - Mechanical vibration, shock and condition monitoring
• Drafting Committee: ISO/TC 108 - Mechanical vibration, shock and condition monitoring
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 29-Jan-2021

Relations

• Revised: ISO 5348:2021 - Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting of accelerometers
• Effective Date: 23-Apr-2020
• Revises: ISO 5348:1987 - Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting of accelerometers
• Effective Date: 15-Apr-2008
• Consolidated By: ISO 3950:2009 - Dentistry — Designation system for teeth and areas of the oral cavity
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5348
Second edition
1998-05-15
Mechanical vibration and shock —
Mechanical mounting of accelerometers
Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres
A
Reference number
ISO 5348:1998(E)

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ISO 5348:1998(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 5348 was prepared by Technical Committee ISO/TC 108, Mechanical vibration and
shock, Subcommittee SC 3, Use and calibration of vibration and shock measuring instruments.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 5348:1987), which has been technically revised.
©  ISO 1998
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic
or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher.
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Printed in Switzerland
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ISO ISO 5348:1998(E)
Introduction
The method most commonly used for determining the vibratory motion, v , of a structure or body S is that using an
S
electromechanical transducer T.
Vibration-monitoring transducers fall into two broad classes: contacting and non-contacting transducers. Non-
contacting structural response transducers are placed in close proximity to the structure and include such generic
types as eddy-current probes and optical proximity probes. Contacting transducers are placed in mechanical
contact with the structural system and include such generic types as piezoelectric and piezoresistive
accelerometers and seismic velocity transducers. This International Standard is concerned with the contacting type
of accelerometers which currently are in wide use. The concern with using such transducers is that the mechanical
coupling between the accelerometer and the test structure may significantly alter the response of the
accelerometer, the structure, or both. This International Standard attempts to isolate parameters of concern in the
selection of a method to mount the accelerometer onto the structure.
This International Standard deals with accelerometers which are connected to the surface of the structure in motion
by means of a mechanical mounting F (see figure 1).
The information supplied by such a transducer is the electric signal, u, generated by the action of its own motion, v
T
.
The information desired is the vibratory motion, v , at a specified location on the structure S.
S
The electric signal, u, generated by the transducer deviates from what it would have been, if that particular
accelerometer effectively measured the vibratory motion, v , of the structure, owing to non-ideal transfer of motion
S
from S to the sensitive elements of the accelerometer T.
Deviations may also occur owing to misalignment of the sensitive axis of the transducer, base bending, temperature
transients, mounting torque and cable whip.
The mechanical mounting will change the useful frequency range for a given accuracy with regard to amplitude as
well as phase response (see 5.4.5).
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INTERNATIONAL STANDARD  ISO ISO 5348:1998(E)
Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting
of accelerometers
1  Scope
This International Standard describes the mounting characteristics of accelerometers to be specified by the
manufacturer and makes recommendations to the user for mounting accelerometers.
Application of this International Standard is limited to the mounting of accelerometers which are mounted on the
surface of the structure in motion, as illustrated in the simplified diagram shown in figure 1.
It is not applicable to other types of transducers, such as relative motion pick-ups.
Key
S is the structure;
F is a means of mounting;
T is an accelerometer;
v is vibratory motion of the structure;
S
v is vibratory motion of the accelerometer.
T
Figure 1 — Accelerometer mounting
2  Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this
International Standard. At the time of publication, the editions indicated were valid. All standards are subject to
revision, and parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and ISO maintain
registers of currently valid International Standards.
ISO 2041:1990, Vibration and shock — Vocabulary.
ISO 2954:1975, Mechanical vibration of rotating and reciprocating machinery — Requirements for instruments for
measuring vibration severity.
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ISO 5348:1998(E) ISO
ISO 5347-14:1993, Methods for the calibration of vibration and shock pick-ups — Part 14: Resonance frequency
testing of undamped accelerometers on a steel block.
ISO 5347-22:1997, Methods for the calibration of vibration and shock pick-ups — Part 22: Accelerometer resonance
testing — General methods.
ISO 8042:1988, Shock and vibration measurements — Characteristics to be specified for seismic pick-ups.
3  Definitions
For the purposes of this International Standard, the terms and definitions given in ISO 2041 apply.
4  Characteristics to be specified by manufacturers of accelerometers
The manufacturer shall specify the following characteristics:
a) mounting-surface characteristics pertinent to the mounting device(s) furnished with the accelerometer, e.g.
surface finish roughness, surface flatness, hole perpendicularity and tap class;
b) the geometrical dimensions of the accelerometer including
— the position of the centre of gravity of the accelerometer as a whole,
— the position of the centre of gravity of the seismic mass of the accelerometer;
c) the mounting technique used during calibration;
d) the recommended and maximum (i.e. for less than 2 % change in the useful frequency range) mounting torque;
e) temperature limitations of the accelerometer and fastening device;
f) pertinent mechanical characteristics, i.e.
— total mass,
— material of base,
— the lowest unmounted resonance frequency of the accelerometer,
— the frequency response characteristic under well-defined mounting conditions, describing the object on
which the transducer is mounted in terms of mass, material and dimensions,
— the maximum transverse sensitivity, and the frequency at which it was determined;
g) a description of the various fastening devices provided for the accelerometer, i.e.
— diameter,
— thread,
— material;
h) the frequency response curves of the accelerometer with the type of mechanical mounting recommended by
the manufacturer and the effect of special mounting devices supplied with the accelerometer, in particular
— axial stiffness, with account taken of the state of the surface of the structure in contact with the
accelerometer and the tightening torque of the accelerometer,
— transverse deflection stiffness, on the same basis.
For other characteristics to be specified by the manufacturer, refer to ISO 8042.
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ISO ISO 5348:1998(E)
5  Consideration in the selection of a mounting method
5.1  General considerations
5.1.1  Procedures
An accelerometer will achieve optimal performance only if the following general procedures are followed:
a) the accelerometer shall perform as nearly as possible the same motion as the structure under test at the
accelerometer attachment;
b) the motion of the structure shall be changed as little as possible by the addition of the accelerometer;
c) the ratio of the signal from the accelerometer to the motion of the accelerometer shall not be distorted by
operating too near to its mounted fundamental resonance frequency.
5.1.2  Conditions
In order to achieve these ideal conditions, it is necessary to ensure that:
a) the accelerometer and its mounting are as rigid and firm as possible (the mounting surfaces shall be as clean
and flat as possible);
b) the mounting introduces minimum distorting motions of its own (for example, simple symmetrical mountings are
best);
c) the mass of the accelerometer and mounting are small in comparison with that of the dynamic mass of the
structure under test (see ISO 2954).
5.2  Specific considerations
5.2.1  Frequency range of operation
The accelerometer shall be used well below its fundamental resonance frequency. If it is possible to use the
manufacturers' recommended mounting, then operation at frequencies not greater than 20 % of their quoted
mounted resonance should, in the case of undamped accelerometers (resonance magnification factor Q greater
than 30 dB), ensure in most cases that errors of only a few percent on the amplitude response occur. If an estimate
of the approximate error is required, it may be made on the basis of an equivalent linear spring-mass system with a
given value of damping.
NOTE —  For single shock measurements, one may expect errors of only a few percent if the mounted
fundamental resonance frequency is ten times greater than the inverse of the pulse duration.
5.2.2  Mounting torque
When screw thread mounting is used, the mounting torque shall be as recommended by the manufacturer.
5.2.3  Cables
Stiff cables can cause case strain when used with accelerometers with axial connectors. Careful clamping of the
cables is required to avoid such problems (see figure 2).
Loose cables may introduce tribo-electric effects for piezo-electric type transducers.
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ISO 5348:1998(E) ISO
5.3  Determination of the mounted fundamental resonance frequency
It is very useful, though at times difficult in practice, to determine accurately the mounted fundamental resonance
frequency of the accelerometer mounted on the structure under test. The following method may be of use in finding
the approximate resonance, thus ensuring that an adequate margin exists between it and the test frequency.
5.3.1  Vibration excitation method
A suitable steel reference block with well-defined shape and surface finish is recommended, e.g. a stainless steel
block of mass 180 g. The
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 5348
Deuxième édition
1998-05-15
Vibrations et chocs mécaniques — Fixation
mécanique des accéléromètres
Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting of accelerometers
A
Numéro de référence
ISO 5348:1998(F)

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ISO 5348:1998(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
La Norme internationale ISO 5348 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs
mécaniques, sous-comité SC 3, Utilisation et étalonnage des instruments de mesure des vibrations et des chocs.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 5348:1987), dont elle constitue une révision
technique.
©  ISO 1998
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque
forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
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Imprimé en Suisse
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ISO ISO 5348:1998(F)
Introduction
La méthode la plus couramment utilisée pour déterminer un mouvement vibratoire vs d'une structure ou d'un corps
S consiste à employer un capteur électromécanique T.
Il existe deux grandes classes de capteurs de mesurage des vibrations: les capteurs à contact et les capteurs sans
contact. Les capteurs sans contact avec la structure sont positionnés à proximité de celle-ci et englobent les types
génériques tels que sondes à courant de Foucault et sondes optiques de proximité. Les capteurs à contact sont
reliés mécaniquement à la structure et englobent les types génériques tels que accéléromètres piézo-électriques et
capteurs de vitesse sismique. La présente Norme internationale traite des accéléromètres de type à contact qui
jouissent d'une grande popularité. L'utilisation de tels capteurs pose le problème de la fonction de transfert de la
réponse de l'accéléromètre, de la structure ou des deux du fait du couplage mécanique entre l'accéléromètre et la
structure soumise à l'essai. La présente Norme internationale cherche à isoler les paramètres concernés pour le
choix d'une méthode de fixation de l'accéléromètre à la structure.
La présente Norme internationale traite des accéléromètres reliés à la surface de la structure en mouvement par
une fixation mécanique F (voir figure 1).
L'informations fournie par un tel capteur est un signal électrique u, produit par l'action du mouvement propre v de
T
la fixation F.
L'information recherchée est le mouvement vibratoire v de la structure S.
S
En raison d'un transfert imparfait du mouvement de S aux éléments sensibles de l'accéléromètre T, le signal
électrique u produit par l'accéléromètre diffère de ce qu'il aurait été si cet accéléromètre particulier avait réellement
mesuré le mouvement vibratoire v de la structure.
S
Un alignement imparfait de l'axe sensible du capteur, une flexion de l'embase, des variations de température, le
couple de serrage de la fixation ou un effet de vibration du câble peuvent également provoquer des écarts.
La fixation mécanique modifiera le domaine de fréquence utile, pour une précision donnée, en ce qui concerne la
réponse en amplitude aussi bien qu'en phase (voir 5.4.5).
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NORME INTERNATIONALE  ISO ISO 5348:1998(F)
Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique
des accéléromètres
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale décrit les caractéristiques de fixation des accéléromètres qui doivent être
spécifiées par le fabricant et présente des recommandations destinées à l'usager en ce qui concerne le montage
des accéléromètres.
L’application de la présente Norme internationale est limitée au montage des accéléromètres fixés sur la surface
de la structure en mouvement, comme indiqué sur le schéma simplifié représenté à la figure 1.
Elle ne traite pas d'autres types de capteurs tels que les capteurs à mouvement relatif.
Légende
S est la structure;
F est un moyen de montage;
T est un accéléromètre;
v est le mouvement vibratoire de la structure;
S
v est le mouvement vibratoire de l’accéléromètre.
T
Figure 1 – Montage d'accéléromètre
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des normes internationales en vigueur
à un moment donné.
ISO 2041:1990, Vibrations et chocs — Vocabulaire.
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ISO 5348:1998(F) ISO
ISO 2954:1975, Vibrations mécaniques des machines tournantes ou alternatives — Spécifications des appareils
de mesurage de l'intensité vibratoire.
ISO 5347-14:1993, Méthodes pour l'étalonnage de capteurs de vibrations et de chocs — Partie 14: Essai de
fréquence de résonance sur masse d'acier d'accéléromètres non amortis.
ISO 5347-22:1997, Méthodes pour l'étalonnage de capteurs de vibrations et de chocs — Partie 22: Essais de
résonnance par accéléromètres — Méthodes générales.
ISO 8042:1988, Mesurage des chocs et des vibrations — Caractéristiques à spécifier pour les capteurs sismiques.
3  Définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions donnés dans l'ISO 2041 s'appliquent.
4  Caractéristiques à spécifier par les fabricants d'accéléromètres
Le fabricant doit spécifier les caractéristiques suivantes:
a) les caractéristiques de la surface de fixation concernant les dispositifs de montage fournis avec l'accéléromètre,
par exemple: surface inégale, surface plane, perpendicularité du trou de fixation, classe de taraudage;
b) dimensions géométriques de l'accéléromètre, y compris:
— la position du centre de gravité de l'accéléromètre pris dans son ensemble;
— la position du centre de gravité de la masse sismique de l'accéléromètre;
c) la technique de fixation utilisée pendant l'étalonnage;
d) le couple de serrage maximal (c'est-à-dire pour une modification inférieure à 2 % du domaine de fréquence
utile);
e) les limites de température de l'accéléromètre et du dispositif de fixation;
f) les caractéristiques mécaniques pertinentes:
— la masse totale;
— le matériau de base;
— la fréquence de résonance minimale de l'accéléromètre non fixé;
— la caractéristique de réponse en fréquence dans des conditions de fixation bien définies, avec description
de l'élément sur lequel le capteur est fixé en termes de masse, de matériau et de dimensions;
— la sensibilité transversale maximale et la fréquence à laquelle elle a été déterminée;
g) la description des divers dispositifs de fixation prévus pour l'accéléromètre, c'est-à-dire:
— le diamètre;
— le filetage;
— le matériau;
h) les courbes de réponse en fréquence de l'accéléromètre suivant le type de fixation mécanique recommandé
par le fabricant et l'effet des dispositifs de fixation particuliers fournis avec l'accéléromètre, en particulier:
— la raideur axiale, compte tenu de l'état de surface de la structure en contact avec l'accéléromètre et du
couple de serrage de l'accéléromètre;
— la raideur de fléchissement transversal, sur la même base.
Se reporter à l'ISO 8042 pour d'autres caractéristiques que le fabricant doit spécifier.
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ISO ISO 5348:1998(F)
5  Considérations lors du choix d'une méthode de fixation
5.1  Considérations générales
5.1.1  Modes opératoires
Le fonctionnement d'un accéléromètre ne sera optimal que si l'on suit les modes opératoires suivants:
a) l'accéléromètre doit effectuer un mouvement aussi proche que possible de celui de la structure soumise à
l'essai au niveau de sa fixation;
b) le mouvement de la structure doit être modifié le moins possible par la mise en place de l'accéléromètre;
c) le rapport du signal en provenance de l'accéléromètre au mouvement de l'accéléromètre ne doit pas être altéré
par un fonctionnement trop proche de sa fréquence de résonance fondamentale de fixation.
5.1.2 Conditions
Pour pouvoir remplir ces conditions idéales, il est nécessaire de s'assurer que:
a) l'accéléromètre et son système de fixation sont suffisamment rigides et solides (les surfaces de fixation doivent
être aussi propres et planes que possible);
b) la fixation introduit un minimum de mouvements parasites (par exemple, les fixations symétriques simples sont
les meilleures);
c) la masse de l'accéléromètre et de la fixation est faible par rapport à celle de la masse dynamique de la
structure soumise à l'essai (voir l'ISO 2954).
5.2  Considérations spécifiques
5.2.1  Domaine de fréquence de fonctionnement
Un accéléromètre doit être employé très au-dessous de sa fréquence de résonance fondamentale. S'il est possible
d'utiliser la fixation recommandée par les fabricants, il convient qu'un fonctionnement à des fréquences ne
dépassant pas 20 % de la résonance de montage déclarée, dans le cas des accéléromètres non amortis, facteur Q
d'amplification dynamique par résonance inférieur à 30 dB, garantisse dans la plupart des cas que l'on n'observera
que des erreurs de quelques pour cent sur la réponse en amplitude. S'il est nécessaire d'évaluer l'erreur
approximative, cette évaluation peut reposer sur un système équivalent linéaire d'une masse avec ressort, pour une
valeur d'amortissement donnée.
NOTE —  Pour les mesurages de simple choc, on peut s'attendre à des erreurs à quelques pour cent seulement si la
fréquence des résonances fondamentales de fixation est dix fois supérieure à l'inverse de la durée de l'impulsion.
5.2.2  Couple de serrage
En cas d'utilisation d'une fixation vissée, le couple de serrage doit être conforme aux recommandations du fabricant.
5.2.3  Câbles
a) Les câbles raides peuvent provoquer une contrainte de boîtier quand ils sont utilisés avec des accéléromètres
à sorties axiales. Un bridage soigné des câbles est nécessaire pour éviter ces problèmes (voir figure 2).
b) Les câbles lâches peuvent être la cause d'effets triboélectriques dans le cas de capteurs de type piézo-
électrique.
5.3  Détermination de la fréquence de résonance fondamentale de l'accéléromètre fixé
Il est très utile, quoique parfois difficile dans la pratique, de déterminer avec exactitude la fréquence de résonance
fondamentale d'un accéléromètre fixé sur la structure soumise à l'essai. La méthode suivante peut être utilisée pour
trouver la résonance approchée, assurant ainsi l'existence d'une marge convenable entre celle-ci et la fréquence
d'essai.
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ISO 5348:1998(F) ISO
5.3.1 Méthode d'excitation harmonique
Il est recommandé d'utiliser un bloc de référence approprié en acier, présentant une forme bien définie et une
surface bien polie, par exemple un bloc en acier inoxydable de 180 g. Le mouvement du bloc de référence est
mesuré à proximité de la surface de fixation de l'accéléromètre soumis à l'essai à l'aide d'un accéléromètre ayant
une fréquence de résonance supérieure à celle du premier mode de flexion du bloc d'acier lui-même. La production
de la force d'excitation peut être électrodynamique. L'influence de la qualité des surfaces et des matériaux de
fixation peut être étudiée en introduisant des échantil
...