振動試驗中加速度傳感器的選擇及分析
2018/11/3 11:41:43??????點擊：
振動試驗中，我們對控制點、監測點等的振動量值大多是通過加速度傳感器采樣得到的，該數值的正確性、可信性，直接影響到對試驗的結果的判定。影響振動試驗中振動量值的正確獲得，除了與傳感器的安裝位置、試件的安裝等外，還跟傳感器的技術指標有關，它是得到振動量值的最直接也是最重要的單元之一。本文結合理論及實際經驗，介紹振動試驗中壓電式加速度傳感器的選擇。
振動試驗中加速度傳感器的選擇及分析
1、靈敏度
壓電式加速度傳感器的靈敏度有兩種表示方法，一個是電荷靈敏度Sq，另一個是電壓靈敏度Sv，其電學特性等效電路如圖1。
振動試驗中加速度傳感器的選擇及分析
圖1 壓電式加速度傳感器的是電學特性等效電路
壓電片上承受的壓力為F1=ma，在壓電片的工作表面上產生的qa與被測振動的加速度a成正比：即其中，比例系數Sq就是壓電式加速度傳感器的電荷靈敏度，量綱是[pC/ms??]。傳感器的開路電壓：
式中，Ca為傳感器的內部電容量，對于一個特定的傳感器來說，Ca為一個確定值。所以也就是說，加速度傳感器的開路電壓Ua也與被測加速度a成正比，比例系數Sv就是壓電式加速度傳感器的電壓靈敏度，量綱是[mV/ms??]。
在壓電式加速度傳感器的使用說明書上所標出的電壓靈敏度，一般是指在限定條件下的頻率范圍內的電壓靈敏度Sv。在通常條件下，當其它條件相同時，幾何尺寸較大的加速度傳感器有較大的靈敏度。使用說明書上還會給出最小加速度測量值，也稱最小分辨率，考慮到后級放大電路噪聲問題，應盡量遠離最小可能值，以確保最佳信噪比。最大測量極限要考慮加速度傳感器自身的非線性影響和后續儀器的最大輸出電壓。
估算方法：
最大被測加速度×傳感器電荷（電壓）靈敏度，其數值是否超過配套儀器的最大輸入（電壓）值。
如已知被測加速度范圍可在傳感器指標中的參考量程范圍中選擇（兼顧頻響、重量），同時，在頻響、質量允許的情況下，盡量選擇高靈敏度的傳感器，以提高后續儀器輸入信號，提高信噪比。
在兼顧頻響、質量的同時，可參照以下范圍選擇傳感器靈敏度：
振動加速度在1ms??——100ms??左右，可選300pC/ms??——30pC/ms??的加速度傳感器；振動加速度在100ms??——1000ms??，可選擇20pC/ms??——2pC/ms??的加速度傳感器；碰撞、沖擊測量一般
振動試驗中加速度傳感器的選擇及分析
1、靈敏度
壓電式加速度傳感器的靈敏度有兩種表示方法，一個是電荷靈敏度Sq，另一個是電壓靈敏度Sv，其電學特性等效電路如圖1。
振動試驗中加速度傳感器的選擇及分析
圖1 壓電式加速度傳感器的是電學特性等效電路
壓電片上承受的壓力為F1=ma，在壓電片的工作表面上產生的qa與被測振動的加速度a成正比：即其中，比例系數Sq就是壓電式加速度傳感器的電荷靈敏度，量綱是[pC/ms??]。傳感器的開路電壓：
式中，Ca為傳感器的內部電容量，對于一個特定的傳感器來說，Ca為一個確定值。所以也就是說，加速度傳感器的開路電壓Ua也與被測加速度a成正比，比例系數Sv就是壓電式加速度傳感器的電壓靈敏度，量綱是[mV/ms??]。
在壓電式加速度傳感器的使用說明書上所標出的電壓靈敏度，一般是指在限定條件下的頻率范圍內的電壓靈敏度Sv。在通常條件下，當其它條件相同時，幾何尺寸較大的加速度傳感器有較大的靈敏度。使用說明書上還會給出最小加速度測量值，也稱最小分辨率，考慮到后級放大電路噪聲問題，應盡量遠離最小可能值，以確保最佳信噪比。最大測量極限要考慮加速度傳感器自身的非線性影響和后續儀器的最大輸出電壓。
估算方法：
最大被測加速度×傳感器電荷（電壓）靈敏度，其數值是否超過配套儀器的最大輸入（電壓）值。
如已知被測加速度范圍可在傳感器指標中的參考量程范圍中選擇（兼顧頻響、重量），同時，在頻響、質量允許的情況下，盡量選擇高靈敏度的傳感器，以提高后續儀器輸入信號，提高信噪比。
在兼顧頻響、質量的同時，可參照以下范圍選擇傳感器靈敏度：
振動加速度在1ms??——100ms??左右，可選300pC/ms??——30pC/ms??的加速度傳感器；振動加速度在100ms??——1000ms??，可選擇20pC/ms??——2pC/ms??的加速度傳感器；碰撞、沖擊測量一般
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