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關于低頻加速度傳感器的技術原理與特點


時間:2016-01-25 作者:五五
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為了表明傳感器所能測量的最小信號大部分商業(yè)化的加速度計也都提供分辨率或電噪聲指標。國內(nèi)絕大部分傳感器的寬帶電噪聲指標一般都標為20μV,而BW-sensor的寬帶電噪聲指標已降低到10μV。然而對低頻小信號測量來說,僅提供寬頻帶的電噪聲并不能完全反映傳感器在低頻范圍內(nèi)加速度測量的分辨率;這是因為由內(nèi)置電路引起的低頻噪聲大小與頻率的倒數(shù)成正比,即所謂1/f噪聲,當測量頻率很低時傳感器的電噪聲輸出按指數(shù)幅度增長。所以傳感器的低頻電噪聲的數(shù)值與寬帶電噪聲指標是完全不同的而且頻率越低這種差別越明顯。因此用于甚低頻測量的傳感器其分辨率常用傳感器輸出電噪聲的功率譜密度表示。此指標的實用意義是傳感器在特定頻率下的噪聲大小,其單位是一般用μV/Hz或μg/Hz來表示。BW-sensor內(nèi)置電路電噪聲功率譜密度的典型值為3μV/Hz@10Hz。

傳感器的瞬態(tài)溫度響應對低頻測量的影響

由于壓電陶瓷的特性,壓電式加速度計對溫度的突然變化都會產(chǎn)生不同程度的電荷輸出。傳感器的瞬態(tài)溫度響應指標就是衡量傳感器對溫度變化的敏感程度。這對低頻測量尤為重要。由于低頻測量的信號很小,而傳感器因環(huán)境溫度變化極可能產(chǎn)生與低頻振動信號相當?shù)恼`差;這兩種信號在甚低頻范圍內(nèi)很難區(qū)分,因此如何減小環(huán)境溫度變化對傳感器輸出的影響在低頻測量中顯得非常重要。傳感器的瞬態(tài)溫度響應指標單位是g/oC,表示瞬態(tài)溫度每變化一度所相當?shù)募铀俣容敵?,其值是通過電壓(電荷)輸出和傳感器靈敏度之間的換算得到的。

傳感器的瞬態(tài)溫度響應是由壓電材料直接導致的,因此壓電陶瓷對由溫度突變所致的電荷輸出大小決定了這一指標的好壞。BW-sensor選用目前國外綜合性能指標最好的壓電陶瓷并結合記憶金屬制成的用于低頻測量的加速度傳感器經(jīng)國防兵器、航天和大型結構多年的使用驗證了傳感器具有優(yōu)越的低頻輸出穩(wěn)定性和抗干擾性能。實際甚低頻測量中,為了減低環(huán)境溫度變化對傳感器低頻信號輸出的影響,傳感器的外殼盡可能采用隔熱保護套。

傳感器的安裝基座和基座應變對測量的影響

由于低頻測量傳感器對高頻響應的要求不高因此傳感器使用任何種安裝方式一般都能滿足要求。但需要注意兩個問題,其一是傳感器應盡量考慮使用絕緣底座以避免任何由對地回路引起的噪聲影響測量信號。其二是應考慮傳感器安裝處的被測結構應變對傳感器輸出的影響,即傳感器應變靈敏度大小。剪切結構形式的壓電加速度傳感器具有良好的基座應變特性,一般都能滿足通常的低頻結構測試。如果結構應變過大對傳感器的測量信號有影響,可通過減小傳感器與被測結構之間的接觸面積來降低結構應變對傳感器測量帶來的影響。

與傳感器高頻指標相對應,傳感器的低頻測量指標通常由低頻截止頻率來確定,同樣一定低頻截止頻率與對應的幅值誤差相關。和高頻特性不同,傳感器的低頻特性與傳感器的任何機械參數(shù)無關,而僅取決于傳感器的電特性參數(shù)。當然傳感器作為測量系統(tǒng)的某一部分,測量信號的低頻特性還將受到與傳感器配用的后繼儀器電參數(shù)的制約。根據(jù)輸出信號的不同形式,以下將對電荷輸出和低阻電壓輸出加速度傳感器分別給與討論。

關鍵詞:儀器儀表 測試測量 傳感器 原理與特點    瀏覽量:326

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