压电加速度传感器的灵敏度与量程范围

   2024-08-05 建材之家890
核心提示:传感器的灵敏度是传感器的最基本指标之一。灵敏度的大小直接影响到传感器对振动信号的测量。不难理解,传感器的灵敏度应根据被测振动量(加速度值)大小而定,但由于压电加速度传感器是测量振动的加速度值,而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比,所以不同频段的加速度信号大小相差甚大。大型结构的低频振动其振动量的加速度值可能会相当小,例如当振动位移为1mm,频率为1Hz的信号其加速度
    传感器的灵敏度是传感器的最基本指标之一。灵敏度的大小直接影响到传感器对振动信号的测量。不难理解,传感器的灵敏度应根据被测振动量(加速度值)大小而定,但由于压电加速度传感器是测量振动的加速度值,而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比,所以不同频段的加速度信号大小相差甚大。大型结构的低频振动其振动量的加速度值可能会相当小,例如当振动位移为1mm,频率为1Hz的信号其加速度值仅为0.04m/s2(0.004g);然而对高频振动当位移为0.1mm,频率为10kHz的信号其加速度值可达4x105m/s2(40000g)。因此尽管压电式加速度传感器具有较大的测量量程范围,但对用于测量高低两端频率的振动信号,选择加速度传感器灵敏度时应对信号有充分的估计。最常用的振动测量压电式加速度计灵敏度,电压输出型(IEPE型)为50~100mV/g,电荷输出型为10~50pC/g。

    加速度值传感器的测量量程范围是指传感器在一定的非线性误差范围内所能测量的最大测量值。通用型压电加速度传感器的非线性误差大多为1%。作为一般原则,灵敏度越高其测量范围越小,反之灵敏度越小则测量范围越大。

    IEPE电压输出型压电加速度传感器的测量范围是由在线性误差范围内所允许的最大输出信号电压所决定,最大输出电压量值一般都为±5V。通过换算就可得到传感器的最大量程,即等于最大输出电压与灵敏度的比值。需要指出的是IEPE压电传感器的量程除受非线性误差大小影响外,还受到供电电压和传感器偏置电压的制约。当供电电压与偏置电压的差值小于传感器技术指标给出的量程电压时,传感器的最大输出信号就会发生畸变。
因此IEPE型加速度传感器的偏置电压稳定与否不仅影响到低频测量也可能会使信号失真;这种现象在高低温测量时需要特别注意,当传感器的内置电路在非室温条件下不稳定时,传感器的偏置电压很可能不断缓慢地漂移而造成测量信号忽大忽小。

    而电荷输出型测量范围则受传感器机械刚度的制约,在同样的条件下传感敏感芯体受机械弹性区间非线性制约的最大信号输出要比IEPE型传感器的量程大得多,其值大多需通过实验来确定。一般情况下当传感器灵敏度高,其敏感芯体的质量块也就较大,传感器的量程就相对较小。同时因质量块较大其谐振频率就偏低这样就较容易激发传感器敏感芯体的谐振信号,结果使谐振波叠加在被测信号上造成信号失真输出。因此在最大测量范围选择时,也要考虑被测信号频率组成以及传感器本身的自振谐振频率,避免传感器的谐振分量产生。同时在量程上应有足够的安全空间以保证信号不产生失真。

    加速度传感器灵敏度的标定方法通常采用比较法检定,被校传感器在特定频率(通常为159Hz或80Hz)振动的输出与标准传感器读得加速度值的比即为传感器灵敏度。而对冲击传感器的灵敏度则通过测量被校传感器对一系列不同冲击加速度值的输出响应,获得传感器在其测量范围内输入冲击加速度值和电输出之间的对应关系,再通过数值计算获得与各点之间差值最小的直线,而这直线的斜率即是传感器的冲击灵敏度。

    冲击传感器的非线性误差可以有两种方法表示:全量程偏差或按分段量程的线性误差。前者是指传感器的全量程输出为基准的误差百分数,即无论测量值得大小其误差均为按全量程百分数计算而得的误差值。按分段量程的线性误差其计算方法与全量程偏差相同,但基准不用全量程而是以分段量程来计算误差值。例如量程为20000g的传感器,如全量程偏差为1%,其线性误差在全量程内为200g;但当传感器按分段量程5000g,10000g,20000g来衡量其线性误差,其误差仍为1%时,则传感器在不同的3个量程段内线性误差则分别为50g,100g,200g。
 
【温馨提示】本文内容和观点为作者所有,本站只提供信息存储空间服务,如有涉嫌抄袭/侵权/违规内容请联系QQ:727533600 删除!
 
举报收藏 0打赏 0评论 0

上一篇:电阻式温度传感器使用注意事项

(1)测阻值必须通过电流,但电流又会使电阻发热,使阻值增大。为了避免这一因素引起的误差过大,应该尽量用小电流通过电阻。当然,电流太小以致电阻上的电压降过分微小,又会给测量带来困难。一般认为通过电阻的电流不宜超过6mA,因为这对于Pt100 热电阻在850℃时的阻值390欧姆而言,其发热功率只有14mw,不致于引起显著...

下一篇:光纤传感器的工作原理及应用

(1)光纤传感器的工作原理光纤传感器分为物性型与结构型两类。①物性型光纤传感器原理。物性型光纤传感器是利用光纤对环境变化的敏感性,将翰入物理量变换为调制的光信号。其工作原理基于光纤的光调制效应,即当外界环境因素(如温度、压力、电场、磁场等)改变时,光纤传光特性(如相位与光强)会发生变化的现象。因此,如果...
 
更多>同类电工资讯
推荐图文
推荐电工资讯
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  用户协议  |  隐私政策  |  版权声明  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报