工程振動(dòng)的物理參數(shù)通常用加速度、速度和位移來表示。由于振動(dòng)位移的振幅在正常頻率范圍內(nèi)很小,位移、速度和加速度可以相互轉(zhuǎn)換,因此在實(shí)際應(yīng)用中,振動(dòng)動(dòng)量的大小通常是通過加速度值來測(cè)量的。常用的單位是:重力加速度(g),或米/秒2(M/S2)。
描述振動(dòng)信號(hào)的另一個(gè)重要參數(shù)是信號(hào)的頻率。大多數(shù)工程振動(dòng)信號(hào)可以分解為一系列具有特定頻率和振幅的正弦信號(hào)。因此,實(shí)際上振動(dòng)信號(hào)正弦頻率分量的測(cè)量是振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量。傳感器主要性能指標(biāo)的評(píng)估也基于頻率范圍內(nèi)振幅的測(cè)量精度高低來評(píng)定。
電荷輸出型加速度計(jì)不適合用于低頻測(cè)量
因?yàn)榈皖l振動(dòng)的加速度信號(hào)很小,高阻抗的小電荷信號(hào)很容易受到干擾;當(dāng)被測(cè)物體體積越大、測(cè)量頻率就越低,信噪比問題更加突出。因此,當(dāng)內(nèi)置電路的加速度傳感器越來越普遍時(shí),應(yīng)盡可能選擇輸出型、電噪聲低、低頻特性好的壓電加速度傳感器。
傳感器的低頻截止頻率
與傳感器的高頻截止頻率類同,低頻截止頻率是指在所規(guī)定的傳感器頻率響應(yīng)幅值誤差(±5%,±10%或±3dB)內(nèi)傳感器所能測(cè)量的至低頻率信號(hào)。誤差值越大其低頻截止頻率也相對(duì)越低,所以不同傳感器的低頻截止頻率指標(biāo)必須在相同的誤差條件下進(jìn)行比較。
低阻抗電壓輸出傳感器的頻率響應(yīng)特性可以用模擬電路的一階高通濾波器的特性來描述,它的低頻特性由傳感器敏感芯和內(nèi)置電路的綜合電氣參數(shù)決定。因此傳感器的截止頻率和低頻響應(yīng)可以由一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)來確定。由于傳感器的甚低頻頻率響應(yīng)很難標(biāo)定,從實(shí)用的角度來看,可以通過傳感器對(duì)時(shí)域階躍信號(hào)的響應(yīng)來測(cè)量傳感器的時(shí)間常數(shù),因此,通過計(jì)算可以很容易地得到傳感器的低頻響應(yīng)及其相應(yīng)的低頻截止頻率,利用傳感器的低頻響應(yīng)與一階高通濾波器的特性幾乎一致的特性。
傳感器的靈敏度,動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍和低頻噪聲特性
用于低頻測(cè)量的傳感器為滿足低頻小信號(hào)的測(cè)量,通常要求高靈敏度。但敏感度的增加通常是有限的。但高靈敏度往往會(huì)帶來其他負(fù)面影響,雖然加速度傳感器的靈敏度可以達(dá)到10V/g或更高,如傳感器的穩(wěn)定性、對(duì)周圍環(huán)境干擾的敏感性和抗過載能力。因此,追求高靈敏度并不一定能解決小信號(hào)的測(cè)量問題。相反,高分辨率、低噪聲的傳感器往往更容易解決工程應(yīng)用中的實(shí)際問題。因此,選擇低電噪聲的傳感器在低頻測(cè)量中是很重要的。
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