對試驗工程師來說，根據(jù)所從事的工程項目選用最合適的振動或沖擊測量系統(tǒng)是最困難的。在獲取精確可靠數(shù)據(jù)的同時，又要考慮經(jīng)濟性、安全性，且具有所需要的各種功能。不同的工程項目有不同的情況和要求，所處的環(huán)境條件也各不相同，對數(shù)據(jù)的要求差異也很大，它必須具有可操作性，經(jīng)得起分析和檢查。獲得可以接受的數(shù)據(jù)是最重要的，試驗工程師必須仔細地分析面對的工程項目的各個方面和環(huán)境條件，如果可能應進行結(jié)構(gòu)動力學預言，通過這些分析，確定應采用的部件和系統(tǒng)。

　　1. 對加速度計特性的考慮和選擇

　　從壓電加速度計的性能一覽表中，可以獲知我們所要求的各種特性。但大量的數(shù)據(jù)往往會使年青的工程師感到無從下手，下面將對幾個主要特性進行討論，以幫助您進行考慮：

　　靈敏度：這是一項最為重要的指標，應根據(jù)所測振動或沖擊的量級來選擇合適的靈敏度，如無其它限制，通常選用高靈敏度的測量低g值的振動，選擇低靈敏度的測量高g值的振動或沖擊。

　　頻率響應：壓電加速度計應有足夠的頻率響應，以使其能測量試驗所需的頻率范圍。所給出的頻率響應應當與共振頻率一致，其中不應有小的共振峰。低頻響應是否合適，以免熱瞬變輸出或基座應變輸出產(chǎn)生問題。

　　共振頻率：共振應當與頻率響應分開來考慮，如果在加速度計共振頻率上或共振頻率附近存在振動，則它的高Q值會使電路飽和。有時可將放大器的量程調(diào)得足夠高，或?qū)⑤斎胄畔�濾波。最壞的情況，可降低靈敏度和信噪比，以提高共振頻率。

　　溫度范圍：要考慮加速度計是否能耐受進行測量的環(huán)境，在這種環(huán)境下能否得到精確的數(shù)據(jù)。要考慮溫度會否使電容、電阻和靈敏度產(chǎn)生變化，從而使信噪比下降。犧牲靈敏度換得溫度范圍的擴大尤其要慎重考慮。高溫下電阻下降，是否應選用專用的信號適調(diào)儀。

　　橫向靈敏度：應選用橫向靈敏度比小于5%的加速度計使用。在橫向加速度特別大時，特別要注意這個問題。加速度計上標志有最小橫向靈敏度的方向，應使它對準最大橫向振動的方向。

　　幅值線性度：具有中等靈敏度的壓電加速度計一般可耐受1000 g的振動和5000~10000 g的沖擊。這不是說應當在這樣的加速度值上使用它們，而是根本不能用，否則將引入在額定極限處使用所帶來的誤差。

　　重量：在諸如圓片等輕的、柔軟的結(jié)構(gòu)物上測量振動時，加速度計的重量會改變被測結(jié)構(gòu)物的響應，在選用加速度計時應格外慎重。

　　基座應變靈敏度：把加速度計緊密地固定到一彎曲變形的結(jié)構(gòu)物上時，加速度計基座的彎曲會產(chǎn)生很大的誤差信號，若正好裝在波節(jié)上則情況更明顯。很難事先知道基座應變幅值的大小，唯一的辦法就是選用基座應變靈敏度低的加速度計使用。

　　瞬變溫度響應：加速度計承受快速溫度變化時會產(chǎn)生很大的低頻熱瞬變輸出信號，這時應選用熱瞬變響應低的加速度計使用。必要時可給加速度計裝隔熱保護層。

　　2. 對信號適調(diào)儀特性的考慮和選擇

　　同樣可以從信號適調(diào)儀的性能一覽表中獲知信號適調(diào)儀的技術(shù)特性。某些特性根據(jù)應用情況很容易確定，但某些特性是不明顯的，可影響又是巨大的，甚至會損壞所有數(shù)據(jù)。困難的是這些失真的信號根本無法檢測出來，它會被認為是精確的有用的信號。

　　1）明顯的性能特征

　　在所感興趣的測量范圍內(nèi)，頻率響應應當是平直的（或已知的）；
　　增益的范圍應能給后續(xù)的讀顯儀器可用的信號大�。�
　　噪聲要低，對所要求測量的數(shù)據(jù)沒有明顯的影響；
　　足夠的信號輸入能力，可以處理最大的加速度計信號而不會過載；
　　接地或絕緣條件應與加速度計的輸入兼容。

　　2）不明顯的性能特征

　　不太明顯的，但又經(jīng)常帶來麻煩的性能特征是：

　�、龠^載能力

　　輸入信號超過滿量程時信號適調(diào)儀的響應稱為信號適調(diào)儀的過載特性。輸入信號過載可能僅僅造成削波，在輸入信號回到正常量值之后，輸出信號立刻回到精確的信號。在示波器上很容易檢測到周期信號的削波現(xiàn)象。復合信號和隨機信號經(jīng)常會將削波現(xiàn)象掩蓋在它固有的不規(guī)則信號之中。非周期信號嚴重的削波有時在示波器的示跡上也能看到。譜分析法和輻射概率密度分析法是檢測非周期信號削波的最好方法。在許多瞬態(tài)信號和某些非周期信號中不可能監(jiān)測到削波。

　　輸入信號過載會造成某一級或多級放大器飽和。在大多數(shù)時間在輸出信號的最大值或最小值處，輸出信號被“鎖住”，則證明它飽和了。最終恢復時會出現(xiàn)一條像電容放電一樣的指數(shù)曲線。在信號被“鎖住”，在它恢復到正常信號值之前，所有的數(shù)據(jù)都丟失了。
使信號適調(diào)儀的滿量程超過加速度計輸出信號的最大值就可避免削波和飽和現(xiàn)象。但有時這是做不到的，預估的沖擊值或振動值會經(jīng)常被超過。即使預估值被超過，取得精確的數(shù)據(jù)是最重要的，所以信號適調(diào)儀必須要具備高過載能力。經(jīng)驗證明對于沖擊測量來說，信號適調(diào)儀的過載能力比振動測量更為重要。

　�、谡駝臃糯笃髋c沖擊放大器的不同

　　因為超過量程、共振激勵和不能準確預知的概率更大，沖擊測量時更容易超過預期的信號值。在設計沖擊放大器時要使輸入過載的允差比振動放大器更大些。具體體現(xiàn)在總增益在放大器各級間的分布不同。沖擊放大器中在電荷轉(zhuǎn)換器級采用低增益，而在此后的電壓放大器級采用高增益。前端采用低增益可增加信號上升空間和獲得高過載能力，但這樣也會使前級的電噪聲在后面的高增益級被放大，導致殘留噪聲的提高。而在振動放大器中為了降低噪聲，把較多的增益放在前幾級，當然這樣也就減小了信號的上升空間，降低了過載能力。

　　除非在輸入過載概率非常低的情況，一般不用振動放大器做沖擊測量用。在預期的峰值小于滿量程的三分之一時，在放大器具有30倍的過載能力時，或者根據(jù)以往的經(jīng)驗證明試件、夾具和其它設備不會出現(xiàn)過載時，才能用振動放大器進行沖擊測量。

　　增益設置產(chǎn)生變化時，過載的響應也會變化。使用者應當知道在各種可能的工作條件下，放大器的過載響應特性。生產(chǎn)廠家應當給出靈敏度和滿量程設置的各種組合情況下放大器的過載響應特性。

　　③輸出電流與轉(zhuǎn)換速率

　　所能獲得的輸出電流必須足夠大，以避免轉(zhuǎn)換速率受限，在驅(qū)動長輸出電纜或高電容負載時，這點尤為重要。生產(chǎn)廠家應保證在整個規(guī)定的頻率范圍之內(nèi)都可得到規(guī)定的輸出電流。

　�、芨哳l拐角頻率

　　許多放大器的高頻拐角頻率是不可控的，一般只給出“平直的頻率響應可以到XX千赫茲，而不給出超過XX千赫茲之后的響應。放大器的增益和帶寬的乘積是恒定的，增益減小時，帶寬（頻率響應）必定增加。并未將高頻拐角頻率設計成可控的，而是隨增益的變化而變化。如果未規(guī)定放大器的高頻特性，建議使用已知拐角頻率的濾波器，以去除規(guī)定頻率范圍以外的高頻分量。

　　3. 對壓電加速度計系統(tǒng)特性的考慮和選擇

　　加速度計和與之配套的信號適調(diào)儀組成加速度計套組一起工作，這樣組成的加速度計系統(tǒng)應更加適合于預期的應用場合。整個套組的精確度更多地受加速度計特性，諸如橫向靈敏度、基座應變靈敏度、溫度響應等的影響，而信號適調(diào)儀的非線性度、諧波失真度、頻率響應的不平度等的影響與加速度計相比通常是可以忽略的。

　　橫向靈敏度和基座應變靈敏度是最主要的誤差來源。造成這些誤差信號的原因是橫向運動和安裝表面的應變，它們又是難以確定的。許多測量情況下，橫向運動可達欲測運動的幾倍之大，即使用橫向靈敏度比為3%的加速度計也會產(chǎn)生10%，甚至更大的誤差�；�座
應變靈敏度所引入的誤差會與有用信號差不多一樣大。

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