發布日期：2022-10-09 點擊率：69
加速度傳感器的標定：加速度傳感器怎樣標定 第1張" title="加速度傳感器的標定：加速度傳感器怎樣標定 第1張-傳感器知識網"/>
我理解的：就是對生產出來的傳感器進行一系列的測試，看看其各項數據是否達到設計或出廠指標的一系列實驗過程。
相關資料的說法：傳感器的性能標定是通過試驗建立傳感器輸入量與輸出量之間的關系。同時確定出不同條件下的誤差關系。傳感器的標定分靜態標定和動態標定兩種。
詳細請見：
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備來完成。上面詳細資料里有。
我覺得關鍵技術要看實驗設備的好壞了，這個過程人工是無能為力的。
壓電加速度傳感器的靈敏度標定
（1-1）絕對標定（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。進行絕對標定時，需要對加振器產生的加速度（g）進行準確測量。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μ m 的程度，即使使用顯微鏡也難免會有人為的誤差產生，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行絕對標定的框圖。
圖1. 利用激光干涉法的絕對標定
首先激光發振器發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數量，即干涉環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
比較標定法是把通過絕對標定后的加速度傳感器作為標準傳感器，其輸出與被測傳感器的輸出進行比較。因為操作簡易一般的加速度傳感器都用這個方法標定。使用此方法需要特別注意是，如果標準傳感器和被測傳感器沒有同時運動的話，就不能保證標定值的精確度。因此，需要將兩個傳感器固定好。圖 2 是比較標定法的框圖。
圖2. 比較標定法
如何標定加速度傳感器的靈敏度
?
1、簡介
加速度傳感器被廣泛應用于振動分析和旋轉機械的故障診斷。加速度傳感器在使用一段時間后通常需要進行靈敏度校準，但由于傳統的校準裝置非常昂貴，用戶不得不將傳感器送到生產廠家去進行校準，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計，體積小巧便攜，并且使用干電池供電，可以在短時間內快速校準加速度傳感器的靈敏度，非常適合在現場使用。
?
2、結構及名稱
?
3、產品特點
1、標定儀內置了加振器，可以直接讀取壓電加速度傳感器的靈敏度值，
標定過程可以在很短時間內完成。
2、儀器小巧輕便，方便攜帶和現場使用。
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，標定儀可提供多種驅動電源。
5、MC-20 標定儀可以記錄 100 組傳感器的標定數據，也可使用 USB 電纜進行傳輸。
6、標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行標定。
7、當和大體積的加速度傳感器配套使用時，MC-20 可以當作加振器使用，
并可提供 10m/s2振動加速度。
?
4、使用方法
（1）將要校準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，
請使用轉換螺絲。此外，也可裝上附帶的 M6-flat轉換螺絲，涂上硅膠潤滑油，
貼緊固定后，進行校準。
（2）請將傳感器的輸出與 input 接頭連接。
（3）將電源開關調成 on。
（4）傳感器是標準型的情況下，請按下選擇開關，使 normal 燈亮起；
傳感器是內置前置放大器的情況下，請按下選擇開關，使 preamp 燈亮起。
內置前置放大器的驅動電流和主機內控制板設置的電流值不一致時，校準誤差會變大。
（5）讀取顯示器的校準值
標準型的單位是pc/m/s2，內置前置放大器的單位為mV/m/s2。
將電源開關設為on、或切換了選擇開關之后，大概 6 秒鐘之后顯示結果才能穩定。
請將本品放在不易震動、平穩的臺子上進行使用。震動較大的情況下，誤差也會變大，
顯示會不穩定。如果找不到合適的放置場所，請放在手中，平穩的校準。
（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 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，校準誤差可能變大。
（8）校準之后，將電源開關調成 off 關閉電源，取下傳感器。
?
本人標定電荷輸出型加速度傳感器結果如下：
傳感器型號S21C、靈敏度1.63pC/m/s2
本人標定IEPE電壓輸出型加速度傳感器結果如下：
傳感器型號PA51C、靈敏度5.08mV/m/s2
?
5、技術參數
（1）校準范圍： 電荷輸出型傳感器? 0.00～19.99pC/m/s2
內置放大器的傳感器 0.00～19.99mV/m/s2
（2）校準傳感器重量： 約 130gm 以下
（3）校準精度： ±（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5號干電池
（10）電流消耗：最大電流 120mA
（11）電池壽命：連續使用約 8 小時，校準 1500 次左右
（測試條件：校準傳感器重 40 克，每次校準時間為 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）
?
?
※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大 9.807 倍的話，
就可以知道相當于以 G 為單位的靈敏度值。
今天，在介紹傳感器的具體標定方法中，以一個典型傳感器——加速度傳感器的標定為例，詳細像大家介紹幾種常用的標定方法。
加速度傳感器的標定
1.重力場法
對具有零頻響應的加速度計，可用地球靜態重力場法進行標定，校準裝置如圖所示。地球重力場法也是一種絕對校準法，具有較高的精度。
靜態地球重力場校準法
被校傳感器安裝到臺面上，臺面可繞中心軸旋轉，傳感器靈敏軸也隨之旋轉。當傳感器轉至任一角度時
此方法使用中須注意：
①該方法原則上屬于靜態絕對校準，僅適用于具有零頻響應的加速度計（如伺服式、壓阻式、應變式和張絲式）的校準。
②裝置必須具有良好的隔振基礎，旋轉軸應嚴格保持水平位置，否則精度將受到影響。
2.轉臺式重力場標定法
零頻法校準屬靜態校準。將零頻校準裝置適當改進，即讓臺面以一定頻率勻速旋轉，則構成低頻重力場標定臺。當臺面旋轉時，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最常用的方法。它具有原理簡單、操作方便、對設備要求不高等一系列優點，所以應用十分廣泛。
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），其中一只為參考標準加速度傳感器，它的靈敏度和全部技術性能是已知的；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速度傳感器和位移傳感器。
2)標準加速度傳感器
在比較校準中，標準傳感器是最關鍵的環節。它的質量好壞對校準結果有十分重要的影響。因此，需對標準傳感器提出一定的要求或規定。我國已發布了標準壓電加速度計檢定規程。從其在比較法中起著傳遞量值的振動基準的作用來看，它應滿足如下要求：
①靈敏度高，用激光法或互易法校準，校準精度優于0.5%。
②靈敏度應具有長期穩定性，即在檢定周期內應無明顯變化，要髙于校準精度1倍。
③橫向靈敏度比不大于3%。
④線性度要高。
⑤非振動環境靈敏度要低，如溫度響應、磁靈敏度、基座應變靈敏度、瞬變溫度靈敏度應盡量低。
標準加速度傳感器全部是壓電式的，如美國2270型、丹麥8305型、國產SHQ-16型和YD44型等。
下圖示出了兩種標準加速度傳感器的外形圖，美國2270型標準加速度計的換能元件系采用高穩定度的硬性壓電陶瓷材料；丹麥BK公司8305型標準加速度傳感器及其他型號的標準電壓加速度傳感器都采用石英晶體為換能元件。標準加速度傳感器用激光干涉法進行絕對校準時，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。
當用標準加速度傳感器進行比較法校準時，需注意被校傳感器自重對校準結果的影響。負載對靈敏度的影響如圖7-4所示。
負載對傳感器靈敏度的影響
當負載較小時，即m2=0時，得
做比較校準時，標準傳感器上附有質量m2，故有
由式（7-10）可見，由于增加了m2，使標準傳感器固有頻率下降。圖7-5為不同載荷下某標準壓電加速度傳感器的頻響曲線。
由圖7-5可見，質量負載將影響標準傳感器的高頻響應。
3）比較法校準方法
比較法原理簡單，但試驗方法很多。現介紹幾種典型方法。
?電壓比測量法
電壓比測量法校準系統框圖如圖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準加速度傳感器，上面是被測傳感器。用振動臺激勵傳感器，信號經電荷放大器進入阻抗變換，適調放大后接入轉換開關，之后分別通入一只電壓表。
具體標定方法是，首先將轉換開關置于K1，電荷放大器靈敏度適調開關置于標準傳感器靈敏度位置，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，并調整信號源激勵信號幅度，使電壓表指示為一整數值（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k1置于K2，此時，被校傳感器與電壓表接通，通過調整電荷放大器增益與適調電位器旋鈕，使電壓表指示與標準傳感器相一致（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旋鈕指示為13.2pC，那么，該被標定傳感器的靈敏度即是13.2pC/g。
同理，用此方法也可標定其他類型傳感器。標定中，標準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器一起標定。
這種方法的優點是操作簡單、工作效率高，只要調好分壓比，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變換放大后，經檢波器整流變成直流進行比較。目前，已有廠家生產用于比較法校準的專用儀器DAD-1多功能交直流變換器和雙通道數字式對數電壓表。其比較法校準試驗如圖7-8所示。
該裝置是我國壓電加速度傳感器頻響校驗標準裝置，自然也可用于傳感器靈敏度的標定試驗。
?自動比較校準系統
目前，微型計算機技術的普及使傳感器校準向自動化、智能化的方向發展。圖7-9所示為一種壓電加速度傳感器自動化校準系統。
在該系統中，標準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，標準傳感器的輸出分為兩路：一路用于反饋回振動臺控制系統，控制振動臺臺面加速度使之保持恒定；另一路與被校準傳感器的信號一道被送入計算機。
振動臺的頻率信號也同時輸入計算機。經數據處理后，計算機通過打印機接口電路，驅動打印機自動打印出被校傳感器的靈敏度、頻率響應、諧振頻率等。
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 電氣控制線路圖控制原
