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低频加速度传感器的技术原理及特点


时间:2016-02-17 作者:五五
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 工程振动量值的物理参数常用位移、速度和加速度来表示。由于在通常的频率范围内振动位移幅值量很小,且位移、速度和加速度之间都可互相转换,所以在实际使用中振动量的大小一般用加速度的值来度量。常用单位为:米/2(m/s2),或重力加速度(g)


描述振动信号的另一重要参数是信号的频率。绝大多数的工程振动信号均可分解成一系列特定频率和幅值的正弦信号,因此,对某一振动信号的测量,实际上是对组成该振动信号的正弦频率分量的测量。对传感器主要性能指标的考核也是根据传感器在其规定的频率范围内测量幅值精度的高低来评定。

电荷输出型加速度计不适合用于低频测量

由于低频振动的加速度信号都很微小,而高阻抗的小电荷信号非常容易受干扰;当测量对象的体积越大,其测量频率越低,则信号的信噪比的问题更为突出。因此在目前带内置电路加速度传感器日趋普遍的情况下应尽量选用电噪声比较小,低频特性优良的低阻抗电压输出型压电加速度传感器。

传感器的低频截止频率

与传感器的高频截止频率类同,低频截止频率是指在所规定的传感器频率响应幅值误差(±5%,±10%或±3dB)内传感器所能测量的最低频率信号。误差值越大其低频截止频率也相对越低。所以不同传感器的低频截止频率指标必须在相同的误差条件下进行比较。

低阻抗电压输出型传感器的低频特性是由传感器敏感芯体和内置电路的综合电参数所决定的。其频率响应特性可以用模拟电路的一阶高通滤波器特性来描述,所以传感器的低频响应和截止频率完全可以用一阶系统的时间常数来确定。从实用角度来看,由于传感器的甚低频频率响应的标定比较困难,而通过传感器对时间域内阶跃信号的响应可测得传感器的时间常数;因此利用传感器的低频响应与一阶高通滤波器的特性几乎一致的特点,通过计算可方便地获得传感器的低频响应和与其对应的低频截至频率。

传感器的灵敏度,低频噪声特性和动态响应范围

用于低频测量的传感器一般要求有比较高的灵敏度以满足低频小信号的测量。但灵敏度的增加往往是有限的。虽然加速度传感器灵敏度是能达到10V/g或更高,但是灵敏度高往往带来其他的负面效应,比如传感器的稳定性,抗过载能力,以及对周边环境干扰的敏感性。因此追求过高灵敏度并不一定能解决微小信号的测量,相反高分辨率和低噪声的传感器在工程应用中往往更容易解决实际问题。所以选用具有低电噪声的传感器在低频测量中尤为重要。

关键词:仪器仪表 测试测量 传感器    浏览量:373

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