ISO 7626-1:2011

Mechanical vibration and shock — Experimental determination of mechanical mobility — Part 1: Basic terms and definitions, and transducer specifications

ISO 7626-1:2011 defines basic terms and specifies the calibration tests, environmental tests and physical measurements necessary to determine the suitability of impedance heads, force transducers and motion response transducers for use in measuring mechanical mobility. Primarily, it provides guidelines for the selection, calibration and evaluation of the transducers and instruments for their suitability in making mobility measurements. Procedures for carrying out mobility measurements in various circumstances are dealt with in subsequent parts of ISO 7626. ISO 7626-1:2011 is limited to information which is basic to various types of driving-point and transfer mobility, accelerance and dynamic compliance measurements. Measurements of the blocked impedance are not dealt with.

Vibrations et chocs mécaniques — Détermination expérimentale de la mobilité mécanique — Partie 1: Termes et définitions fondamentaux et spécification des transducteurs

L'ISO 7626-1:2011 définit les termes de base et spécifie les essais d'étalonnage, les essais d'environnement et les mesures physiques nécessaires à la détermination de l'aptitude des têtes d'impédance, des transducteurs de force et des transducteurs de réponse de mouvement à être employés pour le mesurage de la mobilité mécanique. Elle constitue avant tout un guide pour le choix, l'étalonnage et l'évaluation des capteurs et des instruments au vu de leur aptitude à effectuer des mesurages de mobilité. Les modes opératoires permettant de réaliser des mesurages de mobilité en diverses circonstances sont traités dans les parties suivantes de l'ISO 7626. L'ISO 7626-1:2011 se limite aux informations essentielles relatives aux différents points d'application, à la mobilité de transfert et aux mesurages de l'accélérance et de la souplesse dynamique. Les mesurages faisant appel à l'impédance mécanique bloquée ne sont pas traités ici.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 14-Jul-2011
• 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: 9093 - International Standard confirmed
• Completion Date: 07-Mar-2023

Relations

• Revises: ISO 7626-1:1986 - Vibration and shock — Experimental determination of mechanical mobility — Part 1: Basic definitions and transducers
• Effective Date: 11-Oct-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 7626-1
Second edition
2011-07-15


Mechanical vibration and shock —
Experimental determination of
mechanical mobility —
Part 1:
Basic terms and definitions, and
transducer specifications
Vibrations et chocs mécaniques — Détermination expérimentale de la
mobilité mécanique —
Partie 1: Termes et définitions fondamentaux et spécification des
transducteurs





Reference number
ISO 7626-1:2011(E)
©
ISO 2011

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT


©  ISO 2011
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 either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56  CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland

ii © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)
Contents Page
Foreword . iv
1  Scope . 1
2  Normative references . 1
3  Terms, definitions, and symbols . 2
3.1  Terms and definitions . 2
3.2  Symbols . 8
4  Fundamentals and general relationships . 8
5  Basic requirements for force and motion measurement transducers . 9
5.1  General . 9
5.2  Requirements for motion measurement transducers . 9
5.3  Requirements for force measurement transducers . 10
5.4  Requirements for impedance heads and attachments to the structure under test . 10
6  Calibration . 11
6.1  General . 11
6.2  Operational calibrations . 11
6.3  Basic and supplementary transducer calibrations . 11
7  Basic piezoelectric transducer calibrations . 12
7.1  General . 12
7.2  Sensitivity . 12
7.3  Frequency response . 14
7.4  Accelerometer transverse sensitivity . 15
7.5  Mass . 15
7.6  Dimensions . 15
7.7  Electrical impedance . 15
7.8  Polarity. 16
8  Supplementary calibrations . 16
8.1  General . 16
8.2  Linearity . 16
8.3  Effective end mass of force transducers and impedance heads . 17
8.4  Compliance of impedance heads . 17
8.5  Supplementary calibrations necessitated by environmental and secondary effects . 17
9  Presentation of data . 19
9.1  General . 19
9.2  Logarithmic plotting . 19
9.3  Alternative plotting methods . 19
Annex A (informative) Relationship between mechanical impedance, mobility and modal analysis . 23
Annex B (informative) Mobility as a frequency-response function . 26
Annex C (informative) Determination of impedance head attachment compliance and damping . 28
Bibliography . 30

© ISO 2011 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 7626-1:2011(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 7626-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and condition
monitoring.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 7626-1:1986), which has been technically
revised.
ISO 7626 consists of the following parts, under the general title Mechanical vibration and shock —
Experimental determination of mechanical mobility:
 Part 1: Basic terms and definitions, and transducer specifications
 Part 2: Measurements using single-point translation excitation with an attached vibration exciter
 Part 5: Measurements using impact excitation with an exciter which is not attached to the structure

iv © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 7626-1:2011(E)

Mechanical vibration and shock — Experimental determination
of mechanical mobility —
Part 1:
Basic terms and definitions, and transducer specifications
1 Scope
This part of ISO 7626 defines basic terms and specifies the calibration tests, environmental tests and physical
measurements necessary to determine the suitability of impedance heads, force transducers and motion
response transducers for use in measuring mechanical mobility. Primarily, it provides guidelines for the
selection, calibration and evaluation of the transducers and instruments for their suitability in making mobility
measurements. Procedures for carrying out mobility measurements in various circumstances are dealt with in
subsequent parts of this International Standard.
This part of ISO 7626 is limited to information which is basic to various types of driving-point and transfer
mobility, accelerance and dynamic compliance measurements. Measurements of the blocked impedance are
not dealt with.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 2041:2009, Mechanical vibration,shock and condition monitoring — Vocabulary
ISO 5347 (all parts), Methods for the calibration of vibration and shock pick-ups
ISO 16063 (all parts), Methods for the calibration of vibration and shock transducers
IEC 60263, Scales and sizes for plotting frequency characteristics and polar diagrams
© ISO 2011 – All rights reserved 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)
3 Terms, definitions, and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purpose of this document, the terms and definitions given in ISO 2041 and the following apply.
NOTE As this part of ISO 7626 deals with mechanical mobility, the notes to the definitions below provide more detail
than is given in ISO 2041.
3.1.1
frequency-response function
frequency-dependent ratio of the motion-response Fourier transform to the Fourier transform of the excitation
force of a linear system
NOTE 1 Excitation can be harmonic, random or transient functions of time. The frequency-response function does not
depend on the type of excitation function if the tested structure can be considered as a linear system in a certain range of
the excitation or response. In such a case, the test results obtained with one type of excitation can be used for estimating
the response of the system to any other type of excitation. Phasors and their equivalents for random and transient
excitation are discussed in Annex B.
NOTE 2 Linearity of the system is a condition which, in practice, is met only approximately, depending on the type of
system and on the magnitude of the input. Care has to be taken to avoid non-linear effects, particularly when applying
impulse excitation. Structures which are known to be non-linear (e.g. certain riveted structures) should not be tested with
impulse excitation and great care is required when using random excitation for testing such structures.
NOTE 3 Motion may be expressed in terms of velocity, acceleration or displacement; the corresponding frequency-
response function designations are mobility (sometimes called mechanical admittance), accelerance (sometimes
unfortunately called inertance; this term should be avoided because it is in conflict with the common definition of acoustic
inertance and also contrary to the implication carried by the term inertance) and dynamic compliance (sometimes called
receptance), respectively. These are summarized in Table 1. Each of these frequency-response functions is the phasor of
the motion response at a point on a structure due to a unit force (or moment) excitation. The magnitude and the phase of
these functions are frequency dependent. Typical magnitude graphs for accelerance and for dynamic compliance,
corresponding to the mobility graph shown in Figure 1, are shown in Figures 2 and 3, respectively.
NOTE 4 Frequency response functions can be further differentiated as
a) driving point response function, where the excitation and response are measured at the same location for the
evaluation of the frequency-response function, e.g. the use of an impedance head for the measurements (i  j in the
formulae in Table 1);
b) transfer response function, where the excitation and response are not measured at the same location for the
evaluation of the frequency-response function (i  j in the formulae in Table 1).
NOTE 5 Adapted from ISO 2041:2009, 1.53.
3.1.2
mobility
mechanical mobility
Y
ij
complex ratio of the velocity, taken at point i in the mechanical system, to the excitation force, taken at the
same or another point in the system
NOTE 1 Mobility is the ratio of the complex velocity-response at point i to the complex excitation force at point j with all
other measurement points on the structure allowed to respond freely without any constraints other than those constraints
which represent the normal support of the structure in its intended application.
NOTE 2 The term “point” designates both a location and a direction.
NOTE 3 The velocity response can be either translational or rotational, and the excitation force can be either a
rectilinear force or a moment.
2 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)
NOTE 4 If the velocity response measured is a translational one and if the excitation force applied is a rectilinear one,
the units of the mobility term are m/(Ns) in the SI system. A typical graph is shown in Figure 1.
NOTE 5 Mechanical mobility is the matrix inverse of mechanical impedance.
NOTE 6 Adapted from ISO 2041:2009, 1.54.
3.1.3
blocked impedance
Z
ij
impedance at the input when all output degrees of freedom are connected to a load of infinite mechanical
impedance
NOTE 1 Blocked impedance is the frequency-response function formed by the complex ratio of the blocking or driving-
point force response at point i to the applied excitation velocity at point j, with all other measurement points on the
structure blocked, i.e. constrained to have zero velocity.
NOTE 2 All forces and moments necessary to constrain fully all points of interest on the structure need to be measured
in order to obtain a valid blocked impedance matrix. Blocked impedance measurements (see Reference [16]) are,
therefore, seldom made and are not dealt with in the various parts of this International Standard.
NOTE 3 Any change in the number of measurement points or their location changes the blocked impedances at all
measurement points.
NOTE 4 The primary usefulness of blocked impedance is in the mathematical modelling of a structure using lumped
mass, stiffness and damping elements or finite element techniques. When combining or comparing such mathematical
models with experimental mobility data, it is necessary to convert the analytical blocked impedance matrix into a mobility
matrix, or vice versa, as discussed in Annex A.
NOTE 5 Adapted from ISO 2041:2009, 1.52.
3.1.4
free impedance
Z
ratio of the applied excitation complex force to the resulting complex velocity with all other connection points of
the system free, i.e. having zero restraining forces
NOTE 1 Historically, often no distinction has been made between blocked impedance and free impedance. Caution
should, therefore, be exercised in interpreting published data.
NOTE 2 Free impedance is the arithmetic reciprocal of a single element of the mobility matrix. While experimentally
determined free impedances could be assembled into a matrix, this matrix would be quite different from the blocked
impedance matrix resulting from mathematical modelling of the structure and, therefore, would not conform to the
requirements for using mechanical impedance in an overall theoretical analysis of the system.
NOTE 3 Adapted from ISO 2041:2009, 1.51.
3.1.5
frequency range of interest
span between the lowest frequency to the highest frequency at which mobility data are to be obtained in a
given test series
© ISO 2011 – All rights reserved 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)
Table 1 — Equivalent definitions to be used for various kinds of frequency-response functions related
to mechanical mobility
Motion expressed as Motion expressed as Motion expressed as

velocity acceleration displacement
a b c
Term Mobility Accelerance Dynamic compliance
Symbol Y  v /F a /F x /F
ij i j i j i j

2 –1
Unit m/(Ns) m/(Ns )  kg m/N
Boundary conditions F  0; k  j F  0; k  j F  0; k  j
k k k
See Figure 1 Figure 2 Figure 3
Comment Boundary conditions are easy to achieve experimentally.
Term Blocked impedance Blocked effective mass Dynamic stiffness
Symbol Z  F /v F /a F /x
ij i j i j i j
2
Unit Ns/m Ns /m  kg N/m
Boundary conditions v  0; k  j a  0; k  j x  0; k  j
k k k
Comment Boundary conditions are very difficult or impossible to achieve experimentally (see also A.2).
Effective mass
Term Free impedance Free dynamic stiffness
(free effective mass)
Symbol F /v  1/Y F /a F /x
j i ij j i j i
2
Unit Ns/m Ns /m  kg N/m
Boundary conditions F  0; k  j F  0; k  j F  0; k  j
k k k
Boundary conditions are easy to achieve, but results shall be used with great caution
Comment
in system modelling.
a
Mobility is sometimes called mechanical admittance.
b
Accelerance is unfortunately sometimes called inertance. Inertance is not acceptable because it is in conflict with the common
definition of acoustic inertance and also contrary to the implication carried by the word inertance.
c
Dynamic compliance is also called receptance.


4 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)

Figure 1 — Typical graph of plotted mobility test results
© ISO 2011 – All rights reserved 5

---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)

Figure 2 — Accelerance graph corresponding to the mobility graph plotted in Figure 1
6 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)

Figure 3 — Dynamic compliance graph corresponding to the mobility graph plotted in Figure 1
© ISO 2011 – All rights reserved 7

---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)
3.2 Symbols
Symbol Quantity Sl unit
2
a acceleration m/s
2
a /F accelerance m/(Ns )
i j
U transducer output V
f frequency Hz
F force N
k stiffness N/m
m mass kg
S sensitivity V/(unit of input variable)
v velocity m/s
x displacement m
x /F dynamic compliance m/N
i j
Y mobility m/(Ns)
ij
Z free impedance Ns/m
Z blocked impedance Ns/m
ij
4 Fundamentals and general relationships
Dynamic characteristics of structures can be determined as a function of frequency from mobility
measurements or measurements of related frequency-response functions like accelerance and dynamic
compliance (see Table 1). Accelerance and dynamic compliance differ from mobility (see 3.1.2) only in that
the motion response is expressed in terms of acceleration or displacement, respectively, instead of in terms of
velocity. In order to simplify the various parts of this International Standard, mostly only the term mobility is
used. All test procedures and requirements specified in this International Standard are also applicable to the
determination of accelerance and dynamic compliance.
Typical applications for mobility measurements are for:
a) predicting the dynamic response of structures to known or assumed input excitation;
b) determining the modal properties of a structure (natural frequencies, mode shapes and damping ratios);
c) predicting the dynamic interaction of interconnected structures;
d) checking the validity and improving the accuracy of mathematical models and structures;
e) determining dynamic properties (i.e. the complex modulus of elasticity) of materials in pure or composite
forms.
For some applications, a complete description of the dynamic characteristics may be required using
measurements of translational forces and motions along three mutually perpendicular axes as well as
measurements of moments and rotational motions about these three axes. This set of measurements results
in a 6  6 mobility matrix for each location of interest. For N locations on a structure, the system thus has an
overall mobility matrix of size 6N  6N.
8 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)
For most practical applications, it is not necessary to know the entire 6N  6N matrix. Often, it is sufficient to
measure the driving-point mobility and a few transfer mobilities by exciting with a force at a single point in a
single direction and measuring the translational response motions at key points on the structure. In other
applications, only rotational mobilities may be of interest.
Since mechanical mobility is defined as the frequency-response function formed by the ratio of the phasor of
the translational or rotational response velocity to the phasor of the applied force or moment excitation, when
measuring with an accelerometer, conversion to velocity is required to obtain the mobility. Alternatively,
accelerance, the ratio of acceleration to force, may be used to characterize a structure. In other cases,
dynamic compliance, the ratio of displacement to force, may be used.
NOTE Historically, frequency-response functions of structures have often been expressed in terms of the reciprocal
of one of the above-named dynamic characteristics. The arithmetic reciprocal of mechanical mobility has often been called
mechanical impedance. This is misleading because the arithmetic reciprocal of mobility does not, in general, represent
any of the elements of the impedance matrix of a structure. This point is elaborated upon in Annex A.
Mobility test data cannot be used directly as part of an impedance model of the structure. In order to achieve
compatibility of the data and the model, the impedance matrix of the model shall be converted to mobility or
vice versa (see A.3 for limitations).
Before carrying out mobility measurements, it is necessary to evaluate the characteristics of the force and
motion response transducers to be used in order to ensure that accurate amplitude and phase information can
be obtained over the entire frequency range of interest.
5 Basic requirements for force and motion measurement transducers
5.1 General
The basic characteristics of all measurement transducers which are important in acquiring adequate mobility
data are as follows.
a) Transducers shall have sufficient sensitivity and low noise in order to obtain a signal-to-noise ratio of the
measurement chain which is adequate to cover the dynamic range of the mobility of the structure. Since
lightly damped structures require a larger dynamic range than structures with considerable damping,
transducer noise is of particular concern when testing lightly damped structures.
b) If the frequency-response function of the measurement transducer is not compensated by suitable signal
processing, the natural frequency of the transducer shall be far enough below or above the frequency
range of interest that no unacceptable phase shift occurs.
c) Transducer sensitivity shall be stable with time and have negligible direct current drift.
d) Transducers shall be insensitive to extraneous environmental effects, such as temperature, humidity,
magnetic fields, electrical fields, acoustical fields, strain and cross-axis inputs.
e) Transducer mass and rotational inertia shall be small so as to avoid dynamic loading of the structure
under test, or at least small enough so that a correction can be made for the loading.
Low susceptibility of the measurement system to the effects of electrical ground loops and other extraneous
signals is also important.
5.2 Requirements for motion measurement transducers
5.2.1 Although motion measurement transducers require the characteristics outlined in 5.1, certain of these
characteristics are more important than others. Motion transducers used in mechanical mobility
measurements are most commonly accelerometers; however, displacement or velocity transducers are
sometimes used. The major characteristics to be considered in transducer selection are outlined in 5.2.2 to
5.2.5.
© ISO 2011 – All rights reserved 9

---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)
5.2.2 The motion transducer should be of low mass (or non-contacting) design so as to minimize structural
loading of the structure under test.
5.2.3 The attachment of the transducer to the structure under test should be stiff in the direction of the
[2]
primary measurement axis of the transducer (see ISO 5348 ).
5.2.4 The attachment should have a sufficiently small contact area to prevent stiffening or damping of the
structure by the transducer or its mounting fixture.
5.2.5 When applying impulse excitation, zero drift of piezoelectric accelerometers due to the pyro-electric
effect is likely to occur and this limits the accuracy of the measurement at low frequencies. Other types of
motion transducers (e.g. piezoresistive, electrodynamic or some shear-type piezo-electronic accelerometers)
can provide the solution to this problem.
5.3 Requirements for force measurement transducers
5.3.1 Some of the characteristics outlined in 5.1 are more important than others in the selection of a force
measurement transducer to be used for mechanical mobility measurements. Since compromises in design
have to be made, the items outlined in 5.3.2 to 5.3.4 shall be considered as being of prime importance.
5.3.2 The effective end mass (mass between the force-sensing element of the transducer and the structure)
should be small enough to minimize extraneous inertial signals related to such mass (see 8.4 for further
details).
5.3.3 The stiffness of the force transducer and its components should be selected so that no resonances
involving this stiffness occur within the frequency range of interest. As a compromise, the effect of such
resonances on the signal from the force-sensing element should be compensated for by suitable signal
processing.
5.3.4 The static preload shall be adequate for the range of excitation forces required by the test application.
Transducers with built-in preload are available to minimize this problem.
5.4 Requirements for impedance heads and attachments to the structure under test
5.4.1 A device which combines an accelerometer and a force transducer in one assembly for the purpose of
mobility measurement is called impedance head. The design is a compromise based on the characteristics
outlined in 5.2 and 5.3. However, certain characteristics of prime importance, given in 5.4.2 to 5.4.5, should be
borne in mind.
5.4.2 The total compliance between the structure and the internal accelerometer should be small, because
a large compliance causes errors in acceleration measurements.
NOTE The total compliance is the sum of the attachment compliance and the internal compliance of the impedance
head. The attachment compliance includes the localized die effect compliance of the structure under test. The total
compliance can be measured as described in Annex C.
5.4.3 The effective end mass (mass between the force-sensing element of the transducer and the structure)
should be small in relation to the free effective mass of the structure under test.
5.4.4 The moment of inertia of the impedance head, relative to an axis in the plane of attachment, should
be small enough to minimize structural loading due to rotational motion about that axis.
NOTE Further guidelines for avoiding loading of the structure under test by the attachment of impedance heads are
given in ISO 7626-2.
5.4.5 In the design of an impedance head, care is required to avoid cross-sensitivity of the acceleration
transducer to the applied force.
10 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 7626-1:2011(E)
6 Calibration
6.1 General
Calibrations fall into three categories:
a) operational calibration of the combined measurement and analysis system;
b) basic transducer calibrations;
c) supplementary transducer calibrations.
6.2 Operational calibrations
Operational calibrations of the combined measurement and analysis system shall be carried out at the
beginning and end of each measurement series (and at intermediate times, as required). Detailed procedures
are covered in the relevant parts of this International Standar
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 7626-1
Deuxième édition
2011-07-15



Vibrations et chocs mécaniques —
Détermination expérimentale de la
mobilité mécanique —
Partie 1:
Termes et définitions fondamentaux et
spécification des transducteurs
Mechanical vibration and shock — Experimental determination of
mechanical mobility —
Part 1: Basic terms and definitions, and transducer specifications





Numéro de référence
ISO 7626-1:2011(F)
©
ISO 2011

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT


©  ISO 2011
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'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56  CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Publié en Suisse

ii © ISO 2011 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)
Sommaire Page
Avant-propos . iv
1  Domaine d'application . 1
2  Références normatives . 1
3  Termes, définitions et symboles . 2
3.1  Termes et définitions . 2
3.2  Symboles . 8
4  Relations générales et fondamentales . 8
5  Exigences fondamentales concernant les transducteurs de mesure de force et de
mouvement . 9
5.1  Généralités . 9
5.2  Exigences concernant les transducteurs de mesure de mouvement . 10
5.3  Exigences concernant les transducteurs de mesure de force . 10
5.4  Exigences concernant les têtes d'impédance et les fixations sur la structure soumise à
l'essai . 10
6  Étalonnage . 11
6.1  Généralités . 11
6.2  Étalonnage opérationnel. 11
6.3  Étalonnage de base et étalonnage supplémentaire du capteur . 12
7  Étalonnage de base du capteur piézoélectrique . 13
7.1  Généralités . 13
7.2  Sensibilité . 13
7.3  Réponse en fréquence . 15
7.4  Sensibilité transversale de l'accéléromètre . 16
7.5  Masse . 16
7.6  Dimensions . 16
7.7  Impédance électrique . 16
7.8  Polarité. 17
8  Étalonnages supplémentaires . 17
8.1  Généralités . 17
8.2  Linéarité . 17
8.3  Masse effective d'extrémité des transducteurs de force et des têtes d'impédance . 18
8.4  Souplesse des têtes d'impédance . 18
8.5  Étalonnages supplémentaires nécessaires en raison d'effets d'environnement ou d'effets
secondaires . 18
9  Présentation des données . 19
9.1  Généralités . 19
9.2  Tracé logarithmique . 20
9.3  Autres méthodes graphiques . 20
Annexe A (informative) Relation entre l'impédance mécanique, la mobilité et l'analyse modale . 24
Annexe B (informative) Mobilité en tant que fonction de réponse en fréquence . 27
Annexe C (informative) Détermination de la souplesse et de l'amortissement des fixations des
têtes d'impédance . 30
Bibliographie . 33

© ISO 2011 – Tous droits réservés iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 7626-1:2011(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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 7626-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques, et leur
surveillance.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 7626-1:1986), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 7626 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Vibrations et chocs
mécaniques — Détermination expérimentale de la mobilité mécanique:
 Partie 1: Termes et définitions fondamentaux et spécifications de transducteurs
 Partie 2: Mesurages avec utilisation d'une excitation de translation en un seul point, au moyen d'un
générateur de vibrations solidaire de ce point
 Partie 5: Mesurages à partir d'une excitation par choc appliquée par un excitateur non solidaire de la
structure

iv © ISO 2011 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 7626-1:2011(F)

Vibrations et chocs mécaniques — Détermination
expérimentale de la mobilité mécanique —
Partie 1:
Termes et définitions fondamentaux et spécification des
transducteurs
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 7626 définit les termes de base et spécifie les essais d'étalonnage, les essais
d'environnement et les mesures physiques nécessaires à la détermination de l'aptitude des têtes d'impédance,
des transducteurs de force et des transducteurs de réponse de mouvement à être employés pour le
mesurage de la mobilité mécanique. Elle constitue avant tout un guide pour le choix, l'étalonnage et
l'évaluation des capteurs et des instruments au vu de leur aptitude à effectuer des mesurages de mobilité. Les
modes opératoires permettant de réaliser des mesurages de mobilité en diverses circonstances sont traités
dans les parties suivantes de la présente Norme internationale.
La présente partie de l'ISO 7626 se limite aux informations essentielles relatives aux différents points
d'application, à la mobilité de transfert et aux mesurages de I'accélérance et de la souplesse dynamique. Les
mesurages faisant appel à l'impédance mécanique bloquée ne sont pas traités ici.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 2041:2009, Vibrations et chocs mécaniques, et leur surveillance — Vocabulaire
ISO 5347 (toutes les parties), Méthodes pour l'étalonnage de capteurs de vibrations et de chocs
ISO 16063 (toutes les parties), Méthodes pour l'étalonnage des transducteurs de vibrations et de chocs
CEI 60263, Échelles et dimensions des graphiques pour le tracé des courbes de réponse en fréquence et des
diagrammes polaires
© ISO 2011 – Tous droits réservés 1

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 2041 ainsi que les
suivants s'appliquent.
NOTE Puisque la présente partie de l'ISO 7626 traite de la mobilité mécanique, les notes des définitions ci-dessous
donnent plus de détails que ce qui est indiqué dans l'ISO 2041.
3.1.1
fonction de réponse en fréquence
rapport dépendant de la fréquence entre la transformée de Fourier de la réponse de mouvement et la
transformée de Fourier de la force d'excitation d'un système linéaire
NOTE 1 L'excitation peut être une fonction du temps, harmonique, aléatoire ou transitoire. La fonction de réponse en
fréquence ne dépend pas du type de fonction d'excitation si la structure soumise à l'essai peut être considérée comme un
système linéaire dans un certain domaine d'excitation ou de réponse. Dans ce cas, les résultats d'essai pour un type
d'excitation peuvent être utilisés pour estimer la réponse du système à tout autre type d'excitation. On trouvera dans
l'Annexe B une explication sur les vecteurs tournants et leurs équivalents pour une excitation aléatoire et transitoire.
NOTE 2 La linéarité d'un système est une condition qui, dans la pratique, n'est remplie qu'approximativement, en
fonction du type de système et de l'importance de l'impulsion. On doit prendre soin d'éviter les effets non linéaires,
particulièrement dans le cas de l'application d'une excitation impulsive. Il convient de ne pas essayer les structures
connues pour être non linéaires (par exemple certaines structures rivetées) à l'aide d'excitation impulsive et l'on doit
prendre les plus grandes précautions quand on a recours à une excitation aléatoire pour procéder à des essais sur ces
structures.
NOTE 3 Le mouvement peut être exprimé en termes de vitesse, d'accélération ou de déplacement. Les désignations
correspondantes des fonctions de réponse en fréquence sont respectivement la mobilité (parfois appelée «admittance
mécanique»), l'accélérance (parfois appelée malencontreusement «inertance»; il convient d'éviter ce terme qui entre en
conflit avec la définition admise de l'inertance acoustique et qui est également contraire au sens impliqué par le terme
«inertance») et la souplesse dynamique (parfois appelée «réceptance»). Ces définitions sont résumées dans le Tableau 1.
Chacune de ces fonctions de réponse en fréquence est le vecteur tournant de la réponse de mouvement en un point de la
structure, dû à une force (ou au moment) d'excitation unitaire. L'amplitude et la phase de ces fonctions dépendent de la
fréquence. Des courbes présentant des grandeurs types pour I'accélérance et la souplesse dynamique, correspondant à
la courbe de mobilité de la Figure 1, sont illustrées respectivement aux Figures 2 et 3.
NOTE 4 Les fonctions de réponse en fréquence peuvent en outre être différenciées en
a) fonction de réponse au point d'application, l'excitation et la réponse sont mesurées au même emplacement pour
l'évaluation de la fonction de réponse en fréquence, par exemple lors de l'utilisation d'une tête d'impédance pour les
mesurages (i  j dans les formules du Tableau 1);
b) fonction de réponse de transfert, l'excitation et la réponse ne sont pas mesurées au même emplacement lors de
l'évaluation de la fonction de réponse en fréquence (i  j dans les formules du Tableau 1).
NOTE 5 Adapté de l'ISO 2041:2009, 1.53.
3.1.2
mobilité
mobilité mécanique
Y
ij
rapport complexe de la vitesse au point i dans le système mécanique à la force d'excitation, en un même
point ou en un autre point du système
NOTE 1 La mobilité est le rapport de la réponse en vitesse complexe au point i à la force d'excitation complexe au
point j, compte tenu que la réponse de tous les autres points de la structure correspond à une réaction libre de points non
soumis à des contraintes autres que celles provenant du support normal de la structure dans l'application en cause.
NOTE 2 Le terme «point» désigne à la fois un emplacement et une direction.
2 © ISO 2011 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)
NOTE 3 La réponse en vitesse peut être translationnelle ou rotationnelle, et la force d'excitation peut être une force
rectiligne ou un moment.
NOTE 4 Si la réponse en vitesse mesurée est translationnelle et si la force d'excitation appliquée est rectiligne, les
unités du terme de mobilité doivent être des m/(Ns) dans le Système international d'unités. Un graphique type est
présenté à la Figure 1.
NOTE 5 La mobilité mécanique est la matrice inverse de l'impédance mécanique.
NOTE 6 Adapté de l'ISO 2041:2009, 1.54.
3.1.3
impédance bloquée
Z
ij
impédance à l'entrée lorsque tous les degrés de liberté de sortie sont reliés à une charge d'impédance
mécanique infinie
NOTE 1 L'impédance bloquée est la fonction de réponse en fréquence formée par le rapport complexe de la réponse
au point de blocage ou d'application au point i à la vitesse d'excitation appliquée au point j, tous les autres points de
mesure étant bloqués sur la structure, c'est-à-dire contraints à avoir une vitesse nulle.
NOTE 2 Toutes les forces et tous les moments requis pour contraindre complètement les points considérés de la
structure doivent être mesurés afin de parvenir à une matrice d'impédance bloquée valable. De ce fait, les mesures
d'impédance bloquée (voir la Référence [16]) sont rarement effectuées et ne sont pas traitées dans les différences parties
de la présente Norme internationale.
NOTE 3 Tout changement du nombre de points de mesure ou de leur emplacement modifiera les impédances
bloquées à tous ces points de mesure.
NOTE 4 Le but essentiel de l'impédance bloquée est de construire un modèle mathématique d'une structure en faisant
intervenir les techniques de masse globale, d'éléments de raideur et d'amortissement ou d'élément fini. Si on compare ou
on combine ces modèles mathématiques avec les données expérimentales de mobilité, il est nécessaire de convertir la
matrice analytique d'impédance bloquée en matrice de mobilité, ou vice versa, comme indiqué à l'Annexe A.
NOTE 5 Adapté de l'ISO 2041:2009, 1.52.
3.1.4
impédance libre
Z
rapport de la force complexe d'excitation appliquée à la vitesse complexe en résultant, tous les autres points
de connexion du système étant libres, c'est-à-dire étant soumis à des forces de restriction égales à zéro
NOTE 1 Jusqu'à présent, on a rarement fait une distinction entre impédance bloquée et impédance libre. Il convient
donc de faire attention en interprétant les données publiées.
NOTE 2 L'impédance libre est l'inverse arithmétique d'un seul élément de la matrice de mobilité. Quand elle est
déterminée expérimentalement, l'impédance libre peut être mise sous la forme d'une matrice. Cette dernière est assez
différente de la matrice d'impédance bloquée résultant du modèle mathématique d'une structure. En conséquence, elle
n'est pas conforme aux exigences quand on utilise l'impédance mécanique lors d'une analyse théorique globale d'un
système.
NOTE 3 Adapté de l'ISO 2041:2009, 1.51.
3.1.5
gamme de fréquences considérée
intervalle entre la fréquence la plus basse et la fréquence la plus élevée, et dans lequel les données de
mobilité doivent être obtenues dans une série d'essais donnée
© ISO 2011 – Tous droits réservés 3

---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)
Tableau 1 — Définitions équivalentes à utiliser pour différents types de fonctions de réponse en
fréquence en rapport avec la mobilité mécanique
Mouvement exprimé en Mouvement exprimé en Mouvement exprimé en
tant que vitesse tant qu'accélération tant que déplacement
a b c
Terme Mobilité Accélérance Souplesse dynamique
Symbole Y  v /F a /F x /F
ij i j i j i j
2 1
Unité m/(Ns) m/(Ns )  kg m/N
Conditions limites F  0; k  j F  0; k  j F  0; k  j
k k k
Voir Figure 1 Figure 2 Figure 3
Commentaires Les conditions limites sont faciles à atteindre expérimentalement.
Terme Impédance bloquée Masse effective bloquée Raideur dynamique
Symbole Z  F /v F /a F /x
ij i j i j i j
2
Unité Ns/m Ns /m  kg N/m
Conditions limites v  0; k  j a  0; k  j x  0; k  j
k k k
Commentaires Les conditions limites sont difficiles, sinon impossibles, à atteindre expérimentalement
(voir aussi A.2).
Terme Impédance libre Masse effective Raideur dynamique libre
 (masse effective libre)
Symbole F /v  1/Y F /a F /x
j i ij j i j i
2
Unité Ns/m Ns /m  kg N/m
Conditions limites F  0; k  j F  0; k  j F  0; k  j
k k k
Commentaires Les conditions limites sont faciles à atteindre, mais les résultats doivent être utilisés avec
une grande prudence pour les modèles de système.
a
La mobilité est parfois appelée «admittance mécanique».
b
L'accélérance est parfois appelée malencontreusement «inertance». Le terme «inertance» n'est pas correct parce qu'il entre en
conflit avec la définition admise d'inertance acoustique et qu'il est également contraire au sens impliqué par le mot «inertance».
c
La souplesse dynamique est également appelée «réceptance».

4 © ISO 2011 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)

Figure 1 — Graphique type des résultats d'essai de mobilité
© ISO 2011 – Tous droits réservés 5

---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)

Figure 2 — Graphique d'accélérance correspondant au tracé de mobilité de la Figure 1
6 © ISO 2011 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)

Figure 3 — Graphique de souplesse dynamique correspondant au tracé de mobilité de la Figure 1
© ISO 2011 – Tous droits réservés 7

---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)
3.2 Symboles
Symbole Désignation Unité SI
2
a Accélération m/s
2
a /F Accélérance m/(Ns )
i j
U Sortie capteur V
f Fréquence Hz
F Force N
k Raideur N/m
m Masse kg
S Sensibilité V/(unité de variable d'entrée)
v Vitesse m/s
x Déplacement m
x /F Souplesse dynamique m/N
i j
Y Mobilité m/(Ns)
ij
Z Impédance libre Ns/m
Z Impédance bloquée Ns/m
ij
4 Relations générales et fondamentales
Les caractéristiques dynamiques des structures peuvent être déterminées comme une fonction de la
fréquence à partir des mesurages de la mobilité ou des fonctions de réponse en fréquence correspondantes
comme l'accélérance et la souplesse dynamique (voir Tableau 1). L'accélérance et la souplesse dynamique
diffèrent de la mobilité (voir 3.1.2) uniquement dans le sens que la réponse de mouvement est exprimée
respectivement en termes d'accélération et de déplacement au lieu d'apparaître en termes de vitesse. Pour
simplifier les différentes parties de l'ISO 7626, on utilisera uniquement le terme de «mobilité». Tous les modes
opératoires d'essai et les exigences décrits dans la présente Norme internationale s'appliquent également à la
détermination de l'accélérance et de la souplesse dynamique.
Les mesurages de la mobilité servent en général à:
a) prédire la réponse dynamique de structures à une excitation d'entrée connue ou supposée;
b) déterminer les propriétés modales d'une structure (fréquences naturelles, formes de mode et taux
d'amortissement);
c) prédire l'interaction dynamique des structures interconnectées;
d) vérifier la validité et améliorer la précision des modèles et des structures mathématiques;
e) déterminer les propriétés dynamiques (c'est-à-dire, le module complexe d'élasticité) des matériaux sous
une forme pure ou composite.
Pour certaines applications, il peut être requis de procéder à une description complète des caractéristiques
dynamiques, en se servant des mesures des forces de translation et des mouvements le long de trois axes
mutuellement perpendiculaires ainsi que des mesures de moments et mouvements de rotation autour de ces
trois axes. Cet ensemble de mesures fournit une matrice de mobilité 6  6 pour chaque endroit examiné. Pour
N emplacements d'une structure, le système dispose ainsi d'une matrice générale de mobilité correspondant à
6N  6N.
8 © ISO 2011 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)
Dans la plupart des applications pratiques, il n'est pas nécessaire de connaître l'intégralité de la
matrice 6N  6N. Il est souvent suffisant de mesurer la mobilité du point d'application et quelques mobilités de
transfert par excitation avec une force en un seul point dans une seule direction, puis de mesurer la réponse
translationnelle de mouvement aux points critiques de la structure. Dans d'autres applications, seules les
mobilités rotationnelles peuvent présenter un intérêt.
Puisque la mobilité mécanique se définit comme la fonction de réponse en fréquence formée par le rapport
entre le vecteur tournant de la vitesse de la réponse, en translation ou en rotation, et le vecteur tournant de la
force appliquée ou du moment d'excitation, lorsque la mesure est effectuée avec un accéléromètre, la
conversion en vitesse est nécessaire pour obtenir la mobilité. Une autre solution est d'utiliser le rapport entre
l'accélération et la force, appelé accélérance, pour caractériser une structure. Dans d'autres cas, on peut
aussi utiliser la souplesse dynamique, à savoir le rapport entre le déplacement et la force.
NOTE Les fonctions de réponse en fréquence des structures étaient précédemment souvent exprimées en termes
de l'inverse de l'une des caractéristiques dynamiques susmentionnées. L'inverse arithmétique de la mobilité mécanique a
souvent été nommé impédance mécanique. Il convient de noter toutefois que cela peut prêter à confusion car l'inverse
arithmétique de la mobilité ne représente, en général, aucun des éléments de la matrice d'impédance d'une structure. Ce
point est traité dans l'Annexe A.
Les données d'essai de mobilité ne peuvent être utilisées directement en tant que partie du modèle
d'impédance de la structure. Pour que les données soient compatibles avec le modèle, la matrice
d'impédance du modèle doit être convertie en mobilité ou vice versa (voir restrictions en A.3).
Avant de procéder à des mesurages de la mobilité, il est nécessaire d'évaluer les caractéristiques des
transducteurs de force et de réponse de mouvement à utiliser afin de s'assurer que l'on obtiendra des
informations d'amplitude et de phase correctes sur toute la gamme de fréquences considérée.
5 Exigences fondamentales concernant les transducteurs de mesure de force et de
mouvement
5.1 Généralités
Les caractéristiques fondamentales de tous les transducteurs de mesure qui sont particulièrement
importantes pour acquérir des données appropriées sur la mobilité sont les suivantes.
a) Les capteurs doivent avoir une sensibilité suffisante et un faible niveau de bruit de manière à obtenir un
rapport signal/bruit de la chaîne de mesure s'appliquant valablement à la gamme dynamique de la
mobilité de la structure. Comme les structures légèrement amorties demandent une gamme dynamique
plus étendue que les structures à fort taux d'amortissement, le bruit du capteur doit être un sujet de
préoccupation quand on soumet à des essais une structure à faible taux d'amortissement.
b) Si la fonction de réponse en fréquence du transducteur de mesure n'est pas compensée par un
traitement approprié du signal, la fréquence naturelle du transducteur de réponse doit être suffisamment
en dessous ou au-dessus de la gamme de fréquences considérée de manière que n'intervienne pas un
déphasage inacceptable.
c) La sensibilité du capteur doit être stable dans le temps et avoir une dérive en courant continu négligeable.
d) Les capteurs doivent être insensibles aux effets de l'environnement extérieur, tels que température,
humidité, champs magnétiques, champs électriques, champs acoustiques, pulsions de contrainte et
entrées transversales à l'axe principal de sensibilité.
e) La masse du capteur et son inertie rotationnelle doivent être faibles pour éviter de charger
dynamiquement la structure soumise à l'essai, ou au moins assez faibles pour que l'on puisse effectuer
une correction de la charge.
Il est également important que le système de mesure soit peu sensible aux effets de circuits électriques de
mise à la terre et autres signaux extérieurs.
© ISO 2011 – Tous droits réservés 9

---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 7626-1:2011(F)
5.2 Exigences concernant les transducteurs de mesure de mouvement
5.2.1 Bien que les transducteurs de mesure de mouvement doivent posséder les caractéristiques définies
en 5.1, certaines de ces caractéristiques sont plus importantes que d'autres. Les transducteurs de
mouvement utilisés pour les mesurages de mobilité mécanique sont la plupart du temps des accéléromètres;
toutefois, on utilise parfois des transducteurs de déplacement ou de vitesse. Pour le choix d'un capteur, les
principales caractéristiques à considérer sont indiquées de 5.2.2 à 5.2.5.
5.2.2 Il convient que le transducteur de mouvement soit de faible masse (ou sans contact avec la structure)
de manière à réduire au minimum la charge structurelle de la structure soumise à l'essai.
5.2.3 Il convient que la fixation du capteur sur la structure soumise à l'essai présente une rigidité dans la
[2]
direction de l'axe principal de mesure du capteur (voir l'ISO 5348 ).
5.2.4 Il convient que la fixation présente une surface de contact suffisamment faible pour éviter un
raidissement ou un amortissement de la structure provoqué par le capteur ou par son support de montage.
5.2.5 Lors de l'application d'une excitation impulsionnelle, il peut se produire une dérive du zéro des
accéléromètres piézoélectriques en raison d'un effet pyro-électrique, ce qui limite la précision de la mesure à
des basses fréquences. Une solution peut être apportée à ce problème par l'emploi d'autres types de
transducteurs de mouvement (par exemple piézo-résistifs, électrodynamiques ou certains types
d'accéléromètres piézoélect
...