加速度傳感器的標(biāo)定：加速度傳感器怎樣標(biāo)定 第1張" title="加速度傳感器的標(biāo)定：加速度傳感器怎樣標(biāo)定 第1張-傳感器知識網(wǎng)"/>
加速度傳感器的標(biāo)定：加速度傳感器怎樣標(biāo)定
我理解的：就是對生產(chǎn)出來的傳感器進(jìn)行一系列的測試，看看其各項數(shù)據(jù)是否達(dá)到設(shè)計或出廠指標(biāo)的一系列實驗過程。
相關(guān)資料的說法：傳感器的性能標(biāo)定是通過試驗建立傳感器輸入量與輸出量之間的關(guān)系。同時確定出不同條件下的誤差關(guān)系。傳感器的標(biāo)定分靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定兩種。
詳細(xì)請見：
目的就是要知道這傳感器到底怎么樣。
具體過程由專用實驗設(shè)備來完成。上面詳細(xì)資料里有。
我覺得關(guān)鍵技術(shù)要看實驗設(shè)備的好壞了，這個過程人工是無能為力的。
加速度傳感器的標(biāo)定：壓電加速度傳感器的靈敏度標(biāo)定
壓電加速度傳感器的靈敏度標(biāo)定
（1-1）絕對標(biāo)定（干涉法）
加速度傳感器的靈敏度是以 1g 的輸出電壓即 mV/g 來表示的。進(jìn)行絕對標(biāo)定時，需要對加振器產(chǎn)生的加速度（g）進(jìn)行準(zhǔn)確測量。加振頻率一定的情況下，通過測量加振臺的位移來求出當(dāng)時的加速度。加振頻率以及傳感器的輸出電壓可以比較精確的測得，但是加振臺的位移由于是數(shù)μ m 的程度，即使使用顯微鏡也難免會有人為的誤差產(chǎn)生，所以無法得到精確值。因此為了精確測量微小振幅，使用激光的邁克耳孫干涉儀。圖 1 是通過激光干涉法對加速度傳感器進(jìn)行絕對標(biāo)定的框圖。
圖1. 利用激光干涉法的絕對標(biāo)定
首先激光發(fā)振器發(fā)出的光通過光束分離器分為 2 個方向。一方通過光束分離器的光被固定鏡反射到受光器里。另一方通過振動臺上的振動鏡反射到受光器，此時兩者之間發(fā)生干涉。由于這個干涉光最大為每束激光波長的 1/2，因此干涉環(huán)的頻率和加振臺的振幅，可以通過臺面每周期運動時所包含的干涉環(huán)數(shù)量，即干涉環(huán)頻率與加振臺頻率之比求得。另外，作為光源的激光一般使用氦氖激光器(λ=0.6328μm)。
（1-2）比較法
比較標(biāo)定法是把通過絕對標(biāo)定后的加速度傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)傳感器，其輸出與被測傳感器的輸出進(jìn)行比較。因為操作簡易一般的加速度傳感器都用這個方法標(biāo)定。使用此方法需要特別注意是，如果標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被測傳感器沒有同時運動的話，就不能保證標(biāo)定值的精確度。因此，需要將兩個傳感器固定好。圖 2 是比較標(biāo)定法的框圖。
圖2. 比較標(biāo)定法
加速度傳感器的標(biāo)定：如何標(biāo)定加速度傳感器的靈敏度
如何標(biāo)定加速度傳感器的靈敏度
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1、簡介
加速度傳感器被廣泛應(yīng)用于振動分析和旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷。加速度傳感器在使用一段時間后通常需要進(jìn)行靈敏度校準(zhǔn)，但由于傳統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置非常昂貴，用戶不得不將傳感器送到生產(chǎn)廠家去進(jìn)行校準(zhǔn)，這往往需要耗費很長的時間。
MC-20 便攜式加速度傳感器校準(zhǔn)儀正是基于這一需要推出的，它有著加振器和顯示屏集成一體的緊湊型設(shè)計，體積小巧便攜，并且使用干電池供電，可以在短時間內(nèi)快速校準(zhǔn)加速度傳感器的靈敏度，非常適合在現(xiàn)場使用。
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2、結(jié)構(gòu)及名稱
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3、產(chǎn)品特點
1、標(biāo)定儀內(nèi)置了加振器，可以直接讀取壓電加速度傳感器的靈敏度值，
標(biāo)定過程可以在很短時間內(nèi)完成。
2、儀器小巧輕便，方便攜帶和現(xiàn)場使用。
3、可以使用干電池工作，如果在實驗室長時間使用也可使用適配器供電。
4、對于電壓輸出型的加速度傳感器，標(biāo)定儀可提供多種驅(qū)動電源。
5、MC-20 標(biāo)定儀可以記錄 100 組傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)，也可使用 USB 電纜進(jìn)行傳輸。
6、標(biāo)定儀對于靈敏度較低或者體積很小的加速度傳感器也可以進(jìn)行標(biāo)定。
7、當(dāng)和大體積的加速度傳感器配套使用時，MC-20 可以當(dāng)作加振器使用，
并可提供 10m/s2振動加速度。
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4、使用方法
（1）將要校準(zhǔn)的加速度傳感器安裝到加振器上。
請用手直接安裝（如果使用扳手安裝的話，扳手的力矩不能超過 2.0N?m）。
加振器是用M6絲錐加工的，因此如安裝 M6螺絲以外的傳感器時，
請使用轉(zhuǎn)換螺絲。此外，也可裝上附帶的 M6-flat轉(zhuǎn)換螺絲，涂上硅膠潤滑油，
貼緊固定后，進(jìn)行校準(zhǔn)。
（2）請將傳感器的輸出與 input 接頭連接。
（3）將電源開關(guān)調(diào)成 on。
（4）傳感器是標(biāo)準(zhǔn)型的情況下，請按下選擇開關(guān)，使 normal 燈亮起；
傳感器是內(nèi)置前置放大器的情況下，請按下選擇開關(guān)，使 preamp 燈亮起。
內(nèi)置前置放大器的驅(qū)動電流和主機(jī)內(nèi)控制板設(shè)置的電流值不一致時，校準(zhǔn)誤差會變大。
（5）讀取顯示器的校準(zhǔn)值
標(biāo)準(zhǔn)型的單位是pc/m/s2，內(nèi)置前置放大器的單位為mV/m/s2。
將電源開關(guān)設(shè)為on、或切換了選擇開關(guān)之后，大概 6 秒鐘之后顯示結(jié)果才能穩(wěn)定。
請將本品放在不易震動、平穩(wěn)的臺子上進(jìn)行使用。震動較大的情況下，誤差也會變大，
顯示會不穩(wěn)定。如果找不到合適的放置場所，請放在手中，平穩(wěn)的校準(zhǔn)。
（6）電池電壓不足時，battery low 的指示燈會亮起。
取下電池蓋，將 4 節(jié) 5 號電池全部換成新的。
（7）傳感器重量超過 130 克的話，over load 指示燈會亮起。
該顯示燈亮起時，校準(zhǔn)誤差可能變大。
（8）校準(zhǔn)之后，將電源開關(guān)調(diào)成 off 關(guān)閉電源，取下傳感器。
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本人標(biāo)定電荷輸出型加速度傳感器結(jié)果如下：
傳感器型號S21C、靈敏度1.63pC/m/s2
本人標(biāo)定IEPE電壓輸出型加速度傳感器結(jié)果如下：
傳感器型號PA51C、靈敏度5.08mV/m/s2
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5、技術(shù)參數(shù)
（1）校準(zhǔn)范圍： 電荷輸出型傳感器? 0.00～19.99pC/m/s2
內(nèi)置放大器的傳感器 0.00～19.99mV/m/s2
（2）校準(zhǔn)傳感器重量： 約 130gm 以下
（3）校準(zhǔn)精度： ±（3％＋2digit） （23±5℃）
（4）加振器振動加速度： 4.9m/s2 ± 3％ （23±5℃）
（5）加振器振動頻率： 159.2Hz ± 2％
（6）傳感器安裝螺孔： M6? 深 6.5mm
（7）工作溫度范圍： 0～＋50℃
（8）存儲溫度范圍： －10～＋50℃
（9）使用電池： 4節(jié)5號干電池
（10）電流消耗：最大電流 120mA
（11）電池壽命：連續(xù)使用約 8 小時，校準(zhǔn) 1500 次左右
（測試條件：校準(zhǔn)傳感器重 40 克，每次校準(zhǔn)時間為 30 秒）
（12）加速度傳感器供電： 直流 15V 0.5mA
（13）外形尺寸： 120(寬) X 140(長) X 50(高)mm
（14）重 量： 約 1kg（包括干電池在內(nèi)）
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※使用重力加速度單位 G 的情況
因為 1G =9.807m/s2，所以如將顯示的值擴(kuò)大 9.807 倍的話，
就可以知道相當(dāng)于以 G 為單位的靈敏度值。
加速度傳感器的標(biāo)定：常用的加速度傳感器的標(biāo)定方法總結(jié)
今天，在介紹傳感器的具體標(biāo)定方法中，以一個典型傳感器——加速度傳感器的標(biāo)定為例，詳細(xì)像大家介紹幾種常用的標(biāo)定方法。
加速度傳感器的標(biāo)定
1.重力場法
對具有零頻響應(yīng)的加速度計，可用地球靜態(tài)重力場法進(jìn)行標(biāo)定，校準(zhǔn)裝置如圖所示。地球重力場法也是一種絕對校準(zhǔn)法，具有較高的精度。
靜態(tài)地球重力場校準(zhǔn)法
被校傳感器安裝到臺面上，臺面可繞中心軸旋轉(zhuǎn)，傳感器靈敏軸也隨之旋轉(zhuǎn)。當(dāng)傳感器轉(zhuǎn)至任一角度時
此方法使用中須注意：
?、僭摲椒ㄔ瓌t上屬于靜態(tài)絕對校準(zhǔn)，僅適用于具有零頻響應(yīng)的加速度計（如伺服式、壓阻式、應(yīng)變式和張絲式）的校準(zhǔn)。
②裝置必須具有良好的隔振基礎(chǔ)，旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)嚴(yán)格保持水平位置，否則精度將受到影響。
2.轉(zhuǎn)臺式重力場標(biāo)定法
零頻法校準(zhǔn)屬靜態(tài)校準(zhǔn)。將零頻校準(zhǔn)裝置適當(dāng)改進(jìn)，即讓臺面以一定頻率勻速旋轉(zhuǎn)，則構(gòu)成低頻重力場標(biāo)定臺。當(dāng)臺面旋轉(zhuǎn)時，加速度傳感器敏感元件受-1?+1g的交變加速度，記錄下不同頻率下加速度傳感器的輸出值，即可求出它們的動態(tài)靈敏度。
此方法僅適用于低頻。
3.比較法
比較法是傳感器校準(zhǔn)最常用的方法。它具有原理簡單、操作方便、對設(shè)備要求不高等一系列優(yōu)點，所以應(yīng)用十分廣泛。
1)比較法工作原理
兩只加速度傳感器背靠背地安裝在一起（或安裝在一剛性支架上），其中一只為參考標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器，它的靈敏度和全部技術(shù)性能是已知的；另一只為被校傳感器，用同樣的加速度激勵它們，則它們的輸出分別是：
以上原理同樣適用于校準(zhǔn)速度傳感器和位移傳感器。
2)標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器
在比較校準(zhǔn)中，標(biāo)準(zhǔn)傳感器是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。它的質(zhì)量好壞對校準(zhǔn)結(jié)果有十分重要的影響。因此，需對標(biāo)準(zhǔn)傳感器提出一定的要求或規(guī)定。我國已發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計檢定規(guī)程。從其在比較法中起著傳遞量值的振動基準(zhǔn)的作用來看，它應(yīng)滿足如下要求：
①靈敏度高，用激光法或互易法校準(zhǔn)，校準(zhǔn)精度優(yōu)于0.5%。
?、陟`敏度應(yīng)具有長期穩(wěn)定性，即在檢定周期內(nèi)應(yīng)無明顯變化，要髙于校準(zhǔn)精度1倍。
?、蹤M向靈敏度比不大于3%。
?、芫€性度要高。
⑤非振動環(huán)境靈敏度要低，如溫度響應(yīng)、磁靈敏度、基座應(yīng)變靈敏度、瞬變溫度靈敏度應(yīng)盡量低。
標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器全部是壓電式的，如美國2270型、丹麥8305型、國產(chǎn)SHQ-16型和YD44型等。
下圖示出了兩種標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器的外形圖，美國2270型標(biāo)準(zhǔn)加速度計的換能元件系采用高穩(wěn)定度的硬性壓電陶瓷材料；丹麥BK公司8305型標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器及其他型號的標(biāo)準(zhǔn)電壓加速度傳感器都采用石英晶體為換能元件。標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器用激光干涉法進(jìn)行絕對校準(zhǔn)時，測量鏡必須粘貼在傳感器頂部的安裝面上，否則會引入誤差。
當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器進(jìn)行比較法校準(zhǔn)時，需注意被校傳感器自重對校準(zhǔn)結(jié)果的影響。負(fù)載對靈敏度的影響如圖7-4所示。
負(fù)載對傳感器靈敏度的影響
當(dāng)負(fù)載較小時，即m2=0時，得
做比較校準(zhǔn)時，標(biāo)準(zhǔn)傳感器上附有質(zhì)量m2，故有
由式（7-10）可見，由于增加了m2，使標(biāo)準(zhǔn)傳感器固有頻率下降。圖7-5為不同載荷下某標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度傳感器的頻響曲線。
由圖7-5可見，質(zhì)量負(fù)載將影響標(biāo)準(zhǔn)傳感器的高頻響應(yīng)。
3）比較法校準(zhǔn)方法
比較法原理簡單，但試驗方法很多。現(xiàn)介紹幾種典型方法。
?電壓比測量法
電壓比測量法校準(zhǔn)系統(tǒng)框圖如圖7-6所示。這是一種簡單而常用的方法。圖7-6中，兩只被激勵的傳感器背靠背安裝在一起，其中下面的為參考標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器，上面是被測傳感器。用振動臺激勵傳感器，信號經(jīng)電荷放大器進(jìn)入阻抗變換，適調(diào)放大后接入轉(zhuǎn)換開關(guān)，之后分別通入一只電壓表。
具體標(biāo)定方法是，首先將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于K1，電荷放大器靈敏度適調(diào)開關(guān)置于標(biāo)準(zhǔn)傳感器靈敏度位置，增益為1V/g檔。在一定頻率下（通常為160Hz）激勵振動臺，觀察電壓表輸出，并調(diào)整信號源激勵信號幅度，使電壓表指示為一整數(shù)值（如峰值1V）。此時，電壓表指示的值即為臺面振動加速度。
將開關(guān)k1置于K2，此時，被校傳感器與電壓表接通，通過調(diào)整電荷放大器增益與適調(diào)電位器旋鈕，使電壓表指示與標(biāo)準(zhǔn)傳感器相一致（注意增益檔位置）。此時，如電壓表輸出為1V（峰值），電荷放大器增益為1V/g檔，電荷放大器靈敏度適調(diào)旋鈕指示為13.2pC，那么，該被標(biāo)定傳感器的靈敏度即是13.2pC/g。
同理，用此方法也可標(biāo)定其他類型傳感器。標(biāo)定中，標(biāo)準(zhǔn)通道的作用是控制振動臺的激勵加速度，使之為定值。這樣，只要測出被測通道的輸出，則求出了被校傳感器的靈敏度。工程上，常將傳感器連同信號適調(diào)器一起標(biāo)定。
這種方法的優(yōu)點是操作簡單、工作效率高，只要調(diào)好分壓比，立刻可知被校傳感器靈敏度，還消除了儀表檔差、表頭非線性及讀數(shù)誤差，具有較高精度。
?檢流計法
檢流計法原理與電位計法基本相同，所不同的是兩傳感器的輸出經(jīng)變換放大后，經(jīng)檢波器整流變成直流進(jìn)行比較。目前，已有廠家生產(chǎn)用于比較法校準(zhǔn)的專用儀器DAD-1多功能交直流變換器和雙通道數(shù)字式對數(shù)電壓表。其比較法校準(zhǔn)試驗如圖7-8所示。
該裝置是我國壓電加速度傳感器頻響校驗標(biāo)準(zhǔn)裝置，自然也可用于傳感器靈敏度的標(biāo)定試驗。
?自動比較校準(zhǔn)系統(tǒng)
目前，微型計算機(jī)技術(shù)的普及使傳感器校準(zhǔn)向自動化、智能化的方向發(fā)展。圖7-9所示為一種壓電加速度傳感器自動化校準(zhǔn)系統(tǒng)。
在該系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)加速度計與被校加速度傳感器“背靠背”地安裝在振動臺上。受激勵后，標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出分為兩路：一路用于反饋回振動臺控制系統(tǒng)，控制振動臺臺面加速度使之保持恒定；另一路與被校準(zhǔn)傳感器的信號一道被送入計算機(jī)。
振動臺的頻率信號也同時輸入計算機(jī)。經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，計算機(jī)通過打印機(jī)接口電路，驅(qū)動打印機(jī)自動打印出被校傳感器的靈敏度、頻率響應(yīng)、諧振頻率等。
