·電荷輸出型

　　傳統(tǒng)的壓電加速度計(jì)通過(guò)內(nèi)部敏感芯體輸出一個(gè)與加速度成正比的電荷信號(hào)。實(shí)際使用中傳感器輸出的高阻抗電荷信號(hào)必須通過(guò)二次儀表將其轉(zhuǎn)換成低阻抗電壓信號(hào)才能讀取。由于高阻抗電荷信號(hào)非常容易受到干擾，所以傳感器到二次儀表之間的信號(hào)傳輸必須使用低噪聲屏蔽電纜。由于電子器件的使用溫度范圍有限，所以高溫環(huán)境下的測(cè)量一般還是使用電荷輸出型。北智BW-Sensor采用進(jìn)口陶瓷的加速度計(jì)可在溫度-40oC~250oC 范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。

　·低阻抗電壓輸出型（IEPE）

　　IEPE 型壓電加速度計(jì)即通常所稱(chēng)的ICP 型壓電加速度計(jì)。壓電傳感器換能器輸出的電荷通過(guò)裝在傳感器內(nèi)部的前置放大器轉(zhuǎn)換成低阻抗的電壓輸出。IEPE 型傳感器通常為二線(xiàn)輸出形式，即采用恒電流電壓源供電；直流供電和信號(hào)使用同一根線(xiàn)。通常直流電部分在恒電流電源的輸出端通過(guò)高通濾波器濾去。IEPE 型傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量信號(hào)質(zhì)量好、噪聲小、抗外界干擾能力強(qiáng)和遠(yuǎn)距離測(cè)量，特別是新型的數(shù)采系統(tǒng)很多已配備恒流電壓源，因此，IEPE 傳感器能與數(shù)采系統(tǒng)直接相連而不需要任何其它二次儀表。在振動(dòng)測(cè)試中IEPE 傳感器已逐漸取代傳統(tǒng)的電荷輸出型壓電加速度計(jì)。

　　壓電型式的加速度計(jì)是振動(dòng)測(cè)試的最主要傳感器。雖然壓電型加速度計(jì)的測(cè)量范圍寬，但因市場(chǎng)上此類(lèi)加速度計(jì)品種繁多，所以給正確的選用帶來(lái)一定的難度。作為選用振動(dòng)傳感器的一般原則：正確的選用應(yīng)該基于對(duì)測(cè)量信號(hào)以下三方面的分析和估算。

7501A加速度傳感器（本網(wǎng)站產(chǎn)品圖片）

　　a.被測(cè)振動(dòng)量的大小 b.被測(cè)振動(dòng)信號(hào)的頻率范圍 c.振動(dòng)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境

　　以下將針對(duì)上述三個(gè)方面并參照傳感器的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)對(duì)具體的選用作進(jìn)一步地討論

　　·傳感器的靈敏度與量程范圍

　　傳感器的靈敏度是傳感器的最基本指標(biāo)之一。靈敏度的大小直接影響到傳感器對(duì)振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量。不難理解，傳感器的靈敏度應(yīng)根據(jù)被測(cè)振動(dòng)量（加速度值）大小而定，但由于壓電加速度傳感器是測(cè)量振動(dòng)的加速度值，而在相同的位移幅值條件下加速度值與信號(hào)的頻率平方成正比，所以不同頻段的加速度信號(hào)大小相差甚大。大型結(jié)構(gòu)的低頻振動(dòng)其振動(dòng)量的加速度值可能會(huì)相當(dāng)小，例如當(dāng)振動(dòng)位移為 1mm, 頻率為1 Hz 的信號(hào)其加速度值僅為0.04m/s2(0.004g)；然而對(duì)高頻振動(dòng)當(dāng)位移為0.1mm，頻率為10 kHz的信號(hào)其加速度值可達(dá)4 x 10 5m/s2 (40000g)。因此盡管壓電式加速度傳感器具有較大的測(cè)量量程范圍，但對(duì)用于測(cè)量高低兩端頻率的振動(dòng)信號(hào)，選擇加速度傳感器靈敏度時(shí)應(yīng)對(duì)信號(hào)有充分的估計(jì)。最常用的振動(dòng)測(cè)量壓電式加速度計(jì)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。

　　加速度值傳感器的測(cè)量量程范圍是指?jìng)鞲衅髟谝欢ǖ姆蔷�(xiàn)性誤差范圍內(nèi)所能測(cè)量的最大測(cè)量值。通用型壓電加速度傳感器的非線(xiàn)性誤差大多為1%。作為一般原則，靈敏度越高其測(cè)量范圍越小，反之靈敏度越小則測(cè)量范圍越大。

　　IEPE電壓輸出型壓電加速度傳感器的測(cè)量范圍是由在線(xiàn)性誤差范圍內(nèi)所允許的最大輸出信號(hào)電壓所決定，最大輸出電壓量值一般都為±5V。通過(guò)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。需要指出的是IEPE壓電傳感器的量程除受非線(xiàn)性誤差大小影響外，還受到供電電壓和傳感器偏置電壓的制約。當(dāng)供電電壓與偏置電壓的差值小于傳感器技術(shù)指標(biāo)給出的量程電壓時(shí)，傳感器的最大輸出信號(hào)就會(huì)發(fā)生畸變。因此IEPE 型加速度傳感器的偏置電壓穩(wěn)定與否不僅影響到低頻測(cè)量也可能會(huì)使信號(hào)失真；這種現(xiàn)象在高低溫測(cè)量時(shí)需要特別注意，當(dāng)傳感器的內(nèi)置電路在非室溫條件下不穩(wěn)定時(shí)，傳感器的偏置電壓很可能不斷緩慢地漂移而造成測(cè)量信號(hào)忽大忽小。

　　而電荷輸出型測(cè)量范圍則受傳感器機(jī)械剛度的制約，在同樣的條件下傳感敏感芯體受機(jī)械彈性區(qū)間非線(xiàn)性制約的最大信號(hào)輸出要比IEPE型傳感器的量程大得多，其值大多需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。一般情況下當(dāng)傳感器靈敏度高，其敏感芯體的質(zhì)量塊也就較大，傳感器的量程就相對(duì)較小。同時(shí)因質(zhì)量塊較大其諧振頻率就偏低這樣就較容易激發(fā)傳感器敏感芯體的諧振信號(hào)，結(jié)果使諧振波疊加在被測(cè)信號(hào)上造成信號(hào)失真輸出。因此在最大測(cè)量范圍選擇時(shí)，也要考慮被測(cè)信號(hào)頻率組成以及傳感器本身的自振諧振頻率，避免傳感器的諧振分量產(chǎn)生。同時(shí)在量程上應(yīng)有足夠的安全空間以保證信號(hào)不產(chǎn)生失真。

　　加速度傳感器靈敏度的標(biāo)定方法通常采用比較法檢定，被校傳感器在特定頻率（通常為159 Hz 或80 Hz）振動(dòng)的輸出與標(biāo)準(zhǔn)傳感器讀得加速度值的比即為傳感器靈敏度。而對(duì)沖擊傳感器的靈敏度則通過(guò)測(cè)量被校傳感器對(duì)一系列不同沖擊加速度值的輸出響應(yīng)，獲得傳感器在其測(cè)量范圍內(nèi)輸入沖擊加速度值和電輸出之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再通過(guò)數(shù)值計(jì)算獲得與各點(diǎn)之間差值最小的直線(xiàn)，而這直線(xiàn)的斜率即是傳感器的沖擊靈敏度。

　　沖擊傳感器的非線(xiàn)性誤差可以有兩種方法表示：全量程偏差或按分段量程的線(xiàn)性誤差。前者是指?jìng)鞲衅鞯娜�量程輸出為基�?zhǔn)的誤差百分?jǐn)?shù)，即無(wú)論測(cè)量值得大小其誤差均為按全量程百分?jǐn)?shù)計(jì)算而得的誤差值。按分段量程的線(xiàn)性誤差其計(jì)算方法與全量程偏差相同，但基準(zhǔn)不用全量程而是以分段量程來(lái)計(jì)算誤差值。例如量程為20000g 的傳感器，如全量程偏差為1% ，其線(xiàn)性誤差在全量程內(nèi)為200g；但當(dāng)傳感器按分段量程5000g ，10000g ，20000g 來(lái)衡量其線(xiàn)性誤差，其誤差仍為1% 時(shí)，則傳感器在不同的3個(gè)量程段內(nèi)線(xiàn)性誤差則分別為50g ，100g ，200g。

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