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傳感器的靈敏度與測量範圍

返回列表 來源:骁銳科技 浏覽:- 發布日期:2018-03-26 14:10:20【
傳感器的靈敏度與測量範圍
  傳感器的靈敏度是傳感器的最基本目标之一。靈敏度的巨細直接影響到傳感器對振蕩信号的丈量。不難理解,傳感器的靈敏度應根據被測振蕩量(加速度值)巨細而定,但由于壓電加速度傳感器是丈量振蕩的加速度值,而在相同的位移幅值條件下加速度值與信号的頻率平方成正比,所以不同頻段的加速度信号巨細相差甚大。大型結構的低頻振蕩其振蕩量的加速度值可能會相當小,例如當振蕩位移為 1mm, 頻率為1 Hz 的信号其加速度值僅為0.04m/s2(0.004g);然而對高頻振蕩當位移為0.1mm,頻率為10 kHz的信号其加速度值可達4 x 10 5m/s2 (40000g)。因而雖然壓電式加速度傳感器具有較大的丈量量程規模,但對用于丈量凹凸兩端頻率的振蕩信号,挑選加速度傳感器靈敏度時應對信号有充分的估計。最常用的振蕩丈量壓電式加速度計靈敏度,電壓輸出型(IEPE 型)為50~100 mV/g,電荷輸出型為10 ~ 50 pC/g。
   加速度值傳感器的丈量量程規模是指傳感器在一定的非線性差錯規模内所能丈量的最大丈量值。通用型壓電加速度傳感器的非線性差錯大多為1%。作為一般原則,靈敏度越高其丈量規模越小,反之靈敏度越小則丈量規模越大。
IEPE電壓輸出型壓電加速度傳感器的丈量規模是由在線性差錯規模内所允許的最大輸出信号電壓所決定,最大輸出電壓量值一般都為±5V。經過換算就可得到傳感器的最大量程,即等于最大輸出電壓與靈敏度的比值。需求指出的是IEPE壓電傳感器的量程除受非線性差錯巨細影響外,還受到供電電壓和傳感器偏置電壓的制約。當供電電壓與偏置電壓的差值小于傳感器技術目标給出的量程電壓時,傳感器的最大輸出信号就會發生畸變。因而IEPE 型加速度傳感器的偏置電壓穩定與否不僅影響到低頻丈量也可能會使信号失真;這種現象在凹凸溫丈量時需求特别注意,當傳感器的内置電路在非室溫條件下不穩守時,傳感器的偏置電壓很可能不斷緩慢地漂移而形成丈量信号忽大忽小。
而電荷輸出型丈量規模則受傳感器機械剛度的制約,在同樣的條件下傳感靈敏芯體受機械彈性區間非線性制約的最大信号輸出要比IEPE型傳感器的量程大得多,其值大多需經過實驗來斷定。一般情況下當傳感器靈敏度高,其靈敏芯體的質量塊也就較大,傳感器的量程就相對較小。一起因質量塊較大其諧振頻率就偏低這樣就較容易激發傳感器靈敏芯體的諧振信号,成果使諧振波疊加在被測信号上形成信号失真輸出。因而在最大丈量規模挑選時,也要考慮被測信号頻率組成以及傳感器自身的自振諧振頻率,防止傳感器的諧振分量發生。一起在量程上應有足夠的安全空間以保證信号不發生失真。
加速度傳感器靈敏度的标定方法一般采用比較法檢定,被校傳感器在特定頻率(一般為159 Hz 或80 Hz)振蕩的輸出與标準傳感器讀得加速度值的比即為傳感器靈敏度。而對沖擊傳感器的靈敏度則經過丈量被校傳感器對一系列不同沖擊加速度值的輸出響應,獲得傳感器在其丈量規模内輸入沖擊加速度值和電輸出之間的對應關系,再經過數值核算獲得與各點之間差值最小的直線,而這直線的斜率便是傳感器的沖擊靈敏度。
   沖擊傳感器的非線性差錯可以有兩種方法表明:全量程誤差或按分段量程的線性差錯。前者是指傳感器的全量程輸出為基準的差錯百分數,即無論丈量值得巨細其差錯均為按全量程百分數核算而得的差錯值。按分段量程的線性差錯其核算方法與全量程誤差相同,但基準不用全量程而是以分段量程來核算差錯值。例如量程為20000g 的傳感器,如全量程誤差為1% ,其線性差錯在全量程内為200g;但當傳感器按分段量程5000g ,10000g ,20000g 來衡量其線性差錯,其差錯仍為1% 時,則傳感器在不同的3個量程段内線性差錯則分别為50g ,100g ,200g。

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