美國(guó)DYTRAN加速度傳感器技術(shù)指標(biāo)
美國(guó)DYTRAN加速度傳感
美國(guó)DYTRAN加速度傳感器是用來(lái)將加速度這一物理信號(hào)轉(zhuǎn)變成便于測(cè)量的電信號(hào)的測(cè)試儀器。差容式力平衡加速度傳感器則把被測(cè)的加速度轉(zhuǎn)換為電容器的電容量變化。
美國(guó)DYTRAN加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力,就好比地球引力,也就是重力。加速力可以是個(gè)常量。加速度計(jì)有兩種:一種是角加速度計(jì),是由陀螺儀(角速度傳感器)改進(jìn)的。另一種就是線加速度計(jì)。
美國(guó)DYTRAN加速度傳感器技術(shù)指標(biāo):
1、靈敏度方面的技術(shù)指標(biāo):對(duì)于一個(gè)儀器來(lái)說(shuō),一般都是靈敏度越高越好的,因?yàn)樵届`敏,對(duì)周?chē)h(huán)境發(fā)生的加速度的變化就越容易感受到,加速度變化大,很自然地,輸出的電壓的變化相應(yīng)地也變大,這樣測(cè)量就比較容易方便,而測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)也會(huì)比較的。
2、帶寬方面的技術(shù)指標(biāo):帶寬指的的是傳感器可以測(cè)量的有效的頻帶,比如,一個(gè)傳感器有上百HZ帶寬的就可以測(cè)量振動(dòng)了;一個(gè)具有五十HZ帶寬的傳感器就可以有效測(cè)量?jī)A角了。
3、量程方面的技術(shù)指標(biāo):測(cè)量不一樣的事物的運(yùn)動(dòng)所需要的量程都是不一樣的,要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)衡量。
美國(guó)DYTRAN加速度傳感器技術(shù)指標(biāo)分為有效響應(yīng)和亂真響應(yīng):
●有效響應(yīng)
在傳感器靈敏軸方向上,由輸入的機(jī)械振動(dòng)或沖擊所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是正確使用傳感器進(jìn)行測(cè)量,取得可靠數(shù)據(jù)所期望的。
●亂真響應(yīng)
在使用傳感器測(cè)量機(jī)械振動(dòng)或沖擊時(shí),由同時(shí)存在的其他物理因素所引起的傳感器的響應(yīng)。這種響應(yīng)是干擾正確測(cè)量的,是不期望的。(見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 13823.1-93)
有效響應(yīng)主要有:靈敏度;幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng);非線性度。
亂真響應(yīng)主要有:溫度響應(yīng);瞬變溫度靈敏度;橫向靈敏度;旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈敏度;基座應(yīng)變靈敏度;磁靈敏度;安裝力矩靈敏度;對(duì)特殊環(huán)境的響應(yīng)。
●靈敏度:
的輸出量與的輸入量之比。
●參考靈敏度:
在給定的參考頻率和參考幅值下傳感器的靈敏度值。
傳感器靈敏度越高,測(cè)量系統(tǒng)的信噪比就越大,系統(tǒng)就不易受靜電干擾或電磁場(chǎng)的影響。對(duì)某種具體的加速度計(jì)設(shè)計(jì)型式來(lái)說(shuō),靈敏度越高,則傳感器越重,共振頻率也越低。因此選用多大靈敏度受其重量和頻率響應(yīng)的制約。
●幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)
在輸入的機(jī)械振動(dòng)量值不變的情況下,傳感器輸出電量的幅值隨振動(dòng)頻率的變化,稱(chēng)為幅頻響應(yīng)。而輸出電量的相位隨振動(dòng)頻率的變化,稱(chēng)為相頻響應(yīng)。
在工作頻段內(nèi)連續(xù)地改變振動(dòng)頻率,且維持輸入的機(jī)械振動(dòng)量幅值不變,同時(shí)觀測(cè)傳感器的輸出,便可測(cè)定幅頻響應(yīng)。若同時(shí)測(cè)量傳感器輸出電量與輸入機(jī)械振動(dòng)量間的相位差,則又可測(cè)定相頻響應(yīng)。
●非線性度
在給定的頻率和幅值范圍內(nèi),輸出量與輸入量成正比,稱(chēng)為線性變化。實(shí)際傳感器的校準(zhǔn)結(jié)果與線性變化偏離的程度,稱(chēng)為該傳感器的非線性度。
在由zui小值到zui大值的傳感器動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),逐漸增大輸入的機(jī)械振動(dòng)量,同時(shí)測(cè)量傳感器輸出幅值的變化,便可測(cè)定傳感器的輸出值與線性輸出值的偏差量。在使用正弦振動(dòng)發(fā)生器進(jìn)行測(cè)定時(shí),可在傳感器的工作頻率范圍內(nèi)選定幾個(gè)頻率進(jìn)行,以覆蓋傳感器整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍。
●質(zhì)量負(fù)載的影響
如果加速度計(jì)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量接近被測(cè)結(jié)構(gòu)物的動(dòng)態(tài)質(zhì)量,則會(huì)使振動(dòng)產(chǎn)生明顯的衰減。為此在諸如印刷電路板等又薄又輕的片狀構(gòu)件上測(cè)振時(shí),為了得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)必須采用重量輕的加速度計(jì)。如果被測(cè)物件呈現(xiàn)單自由度的響應(yīng),則加速度計(jì)將使其共振頻率下降。在所有的模態(tài)試驗(yàn)中必須使用微型加速度計(jì)。
●低頻響應(yīng)
使用壓電加速度計(jì)時(shí),所用放大器低頻截止頻率多為2-5Hz,目的是以此來(lái)剔除許多壓電傳感器的熱釋電輸出。像隔離剪切式設(shè)計(jì)等隔離性好的設(shè)計(jì)型式可用在較低的頻率。壓阻式和變電容式加速度計(jì)則具有零頻響應(yīng)。
●高頻響應(yīng)
加速度計(jì)的高頻響應(yīng)隨加速度計(jì)的機(jī)械性能和安裝方法而變。在安裝牢固時(shí),大多數(shù)加速度計(jì)呈現(xiàn)無(wú)阻尼單自由度系統(tǒng)的頻響特性。以±5%為要求的話,其頻率響應(yīng)約平整到安裝共振頻率的五分之一。如果加適當(dāng)?shù)男拚驍?shù),則可在更高的頻率上得到有用的數(shù)據(jù)。
●溫度響應(yīng)
傳感器靈敏度隨溫度的變化,稱(chēng)為傳感器的溫度響應(yīng)。用測(cè)試溫度下的靈敏度與室溫下的靈敏度之差相對(duì)于室溫靈敏度的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。
常用壓電加速度計(jì)的溫度范圍為零度以下至+177°C 或 +260°C。某些特定型號(hào),低溫可達(dá)零度,高溫可達(dá)760°C。很多種壓電加速度計(jì)設(shè)計(jì)型式在很寬的溫度范圍內(nèi)的溫度響應(yīng)很平。壓阻式、變電容式加速度計(jì)的典型溫度范圍為-18°C~+93°C。
●壓電傳感器的瞬變溫度靈敏度
具有熱釋電效應(yīng)的傳感器在瞬變溫度作用下將產(chǎn)生電輸出,該輸出的zui大值與傳感器靈敏度和溫度改變量乘積的比值稱(chēng)為瞬變溫度靈敏度。
在溫度產(chǎn)生變化時(shí),壓電元件會(huì)產(chǎn)生輸出信號(hào),這稱(chēng)之為熱釋電效應(yīng)。試件或氣流溫度的突變會(huì)引起這種溫度變化。大多數(shù)情況下這種效應(yīng)是很低頻的,只有信號(hào)適調(diào)儀的響應(yīng)在1赫以下,才能檢測(cè)到。如果信號(hào)適調(diào)儀有級(jí)間高通濾波器,則應(yīng)特別注意,熱釋電信號(hào)可能會(huì)使放大器飽和,使它短時(shí)間不工作。
基座隔離式,剪切式,隔離剪切式設(shè)計(jì)的熱釋電效應(yīng)較小。壓阻式,變電容式的這種效應(yīng)是可以忽略的。
●橫向靈敏度
對(duì)于單向測(cè)量來(lái)說(shuō),要求加速度計(jì)不得對(duì)被測(cè)物體的橫向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生任何響應(yīng)是十分必要的。但加速度計(jì)不可能是無(wú)缺的,總是有一定的橫向靈敏度,它與橫向振動(dòng)的方向有關(guān),其橫向靈敏度一般為軸向靈敏度的1~5%。
●橫向靈敏度比
在與傳感器靈敏軸垂直的方向上受到激勵(lì)時(shí)傳感器的靈敏度,稱(chēng)為橫向靈敏度。橫向靈敏度與沿靈敏軸方向上的靈敏度之比,稱(chēng)為橫向靈敏度比。
●旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈敏度
某些直線振動(dòng)傳感器對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是敏感的。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)必須小心。以免造成測(cè)量誤差。
●基座應(yīng)變靈敏度
在傳感器基座產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)會(huì)引起不應(yīng)有的信號(hào)輸出,該輸出值與傳感器靈敏度和應(yīng)變值乘積的比值,稱(chēng)為基座應(yīng)變靈敏度。
在某些試驗(yàn)中,加速度計(jì)安裝處可能會(huì)存在動(dòng)態(tài)彎曲、扭轉(zhuǎn)、拉伸等。由于與應(yīng)變區(qū)緊密接觸,加速度計(jì)底座也會(huì)發(fā)生應(yīng)變。部分應(yīng)變會(huì)傳給敏感元件,從而產(chǎn)生與振動(dòng)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的輸出信號(hào)。
剪切式設(shè)計(jì)的加速度計(jì)要比壓縮式的對(duì)基座應(yīng)變的敏感程度小一個(gè)數(shù)量級(jí)。應(yīng)用絕緣安裝螺釘或粘貼式轉(zhuǎn)接件可以減小這種影響。
●磁靈敏度
傳感器被置于磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生的不應(yīng)有的信號(hào)輸出,該輸出值與傳感器靈敏度和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度乘積的比值,稱(chēng)為傳感器的磁靈敏度。
●安裝力矩靈敏度
采用螺紋安裝的傳感器,安裝力矩的變化會(huì)引起靈敏度發(fā)生變化。施加1/2倍規(guī)定安裝力矩或施加2倍規(guī)定安裝力矩時(shí)的靈敏度與施加規(guī)定安裝力矩時(shí)的靈敏度之zui大差值,相對(duì)于施加規(guī)定安裝力矩時(shí)靈敏度的比值的百分?jǐn)?shù),稱(chēng)為安裝力矩靈敏度。
●特殊環(huán)境的響應(yīng)
在強(qiáng)靜電場(chǎng)、交變磁場(chǎng)、射頻場(chǎng)、聲場(chǎng)、電纜影響、核輻射等的特殊環(huán)境下,某些傳感器會(huì)受到嚴(yán)重的影響,這些物理因素將引起傳感器產(chǎn)生亂真響應(yīng)。