DC加速度計(jì)的***佳實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

　　直流響應(yīng)加速度計(jì)是能夠測(cè)量直流或0 Hz響應(yīng)的振動(dòng)傳感器。***常見(jiàn)的直流響應(yīng)加速度計(jì)是基于可變電阻或電容設(shè)計(jì)的。測(cè)量和儀器儀表行業(yè)中通常稱為壓阻電阻(PR)或可變電容(VC)的傳感器，這些傳感器覆蓋廣泛的應(yīng)用,從用于軍事和***防應(yīng)用的昂貴的精密傳感器,到部署在智能手機(jī)和汽車安全氣囊電子元件上的非常便宜的MEMS傳感器。

　　PR壓阻加速度計(jì)是由傳感元件設(shè)計(jì)的，它們的電阻會(huì)因施加的機(jī)械應(yīng)力而改變。他們利用壓阻材料，通常是金屬應(yīng)變片或硅電阻，以惠斯通電橋形式配置，并需要一個(gè)固定的直流激勵(lì)電壓供電。傳感元件通常與懸臂梁連接，懸臂梁會(huì)隨著加速度而彎曲，從而導(dǎo)致電阻的變化。由于這種變化的電阻對(duì)穩(wěn)態(tài)加速度很敏感，比如它在地球重力場(chǎng)中的方向，PR加速度計(jì)提供了一個(gè)真實(shí)的直流響應(yīng)。

　　壓阻加速度計(jì)

　　VC加速度計(jì)感應(yīng)到與加速度有關(guān)的電容的變化，從而改變通電電路的輸出。通常，傳感元件的設(shè)計(jì)由兩個(gè)平行板電容在差分模式下工作組成。這些電容與兩個(gè)固定電容一起工作在橋式電路中，當(dāng)結(jié)構(gòu)受到加速度影響時(shí)，它們會(huì)改變振蕩器產(chǎn)生的峰值電壓。電路捕獲峰值電壓，并將其輸入一個(gè)加法放大器，該放大器處理***后的模擬輸出電壓信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

　　可變電容加速度計(jì)

　　PR和VC加速度計(jì)都是典型的三線或四線制激勵(lì)電源;對(duì)于四線制版本，一對(duì)用于信號(hào)/接地的引線和另一對(duì)用于電源/接地的引線;對(duì)于三線制版本，一對(duì)用于共享接地的引線。激勵(lì)電壓是一個(gè)固定的直流電壓，通常設(shè)置在一個(gè)指定的范圍內(nèi)(請(qǐng)參閱制造商具體型號(hào)的技術(shù)規(guī)格表)，并可以影響被測(cè)單元的靈敏度。因此，在校準(zhǔn)這些類型的傳感器時(shí)，使用可靠的、校準(zhǔn)過(guò)的直流電源，并在校準(zhǔn)證書上注明激勵(lì)電壓是非常重要的。

　　這些類型的傳感器設(shè)計(jì)的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是，傳感器是真正對(duì)直流加速度響應(yīng)的，至少在0 Hz上它們具有內(nèi)在的自校準(zhǔn)能力。由于傳感器對(duì)直流加速度很敏感，所以它們對(duì)地球引力場(chǎng)中的“翻轉(zhuǎn)”也很敏感。因此，如果你有一個(gè)固體表面的平面，傳感器可以從一邊翻轉(zhuǎn)到另一邊，(180度翻轉(zhuǎn)從底部到頂部)這相當(dāng)于2 g的變化。通過(guò)測(cè)量直流電壓輸出變化，并除以2 g，可以計(jì)算出0 Hz時(shí)的單位靈敏度(單位為V/g或mV/g)，并驗(yàn)證其直流響應(yīng)性能。此外，直流偏置電壓也可以用同樣的方法測(cè)量，通過(guò)找到1 g和-1 g激勵(lì)之間的電壓“中點(diǎn)”。

　　完整的校準(zhǔn)通常還包括頻率響應(yīng)校準(zhǔn)，傳統(tǒng)上在電動(dòng)空氣軸承校準(zhǔn)級(jí)振動(dòng)臺(tái)上作為步進(jìn)正弦掃描進(jìn)行。這種方法通常是二次校準(zhǔn)，通常稱為“背對(duì)背”，參照“背對(duì)背”傳遞標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。需要注意的是，校準(zhǔn)的頻率范圍取決于振動(dòng)臺(tái)的性能。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)寬頻空氣軸承校準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)的工作范圍為5 Hz到15 kHz或20 kHz。這些振動(dòng)臺(tái)一般具有良好的橫向運(yùn)動(dòng)特性，但行程短(通常約10毫米)。由于在下降的頻率上缺乏合理的加速度水平，這一短行程無(wú)法在低于5Hz的頻率上進(jìn)行足夠的校準(zhǔn)。為校準(zhǔn)5 Hz至0.1 Hz，必須使用專門的長(zhǎng)沖程振動(dòng)臺(tái)(一般可達(dá)0.25 米沖程)，以便校準(zhǔn)技術(shù)員在這些超低頻率下產(chǎn)生適當(dāng)?shù)募铀俣取Ｔ谛?zhǔn)直流響應(yīng)加速度計(jì)時(shí)，這一點(diǎn)可能尤其重要。直流響應(yīng)加速度計(jì)用于測(cè)量非常低的頻率，適用于汽車行駛質(zhì)量或民用基礎(chǔ)設(shè)施動(dòng)力學(xué)等應(yīng)用。無(wú)論在校準(zhǔn)過(guò)程中采用哪種振動(dòng)臺(tái)設(shè)計(jì)，將動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的***低頻率與翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)的直流響應(yīng)進(jìn)行比較都是很好的實(shí)踐。

　　空氣軸承校準(zhǔn)臺(tái)

　低頻長(zhǎng)沖程校準(zhǔn)臺(tái)

　　PCB®***新推出的便攜式校準(zhǔn)儀9210D，低頻便攜式振動(dòng)校準(zhǔn)儀是世界上***個(gè)、也是***得到ISO 17025認(rèn)證的，NIST可溯源的便攜式振動(dòng)校準(zhǔn)臺(tái)。其內(nèi)部采用高分辨率的石英參考加速度計(jì)提供無(wú)與倫比的精度，而堅(jiān)固耐用的碳纖維復(fù)合電樞支持更重的有效載(*高達(dá)800克)。它具有耐用的Pelican箱和長(zhǎng)續(xù)航電池。閉環(huán)控制縮短了校準(zhǔn)時(shí)間。9210D可按位移、速度或加速度(公制或英制單位)進(jìn)行縮放，頻率范圍為0.7 Hz至2 kHz(42 CPM至120,000 CPM) ，便于客戶現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證傳感器低頻。

　　根據(jù)直流加速度計(jì)的特定應(yīng)用，完整的校準(zhǔn)還可以包括沖擊校準(zhǔn)。直流響應(yīng)加速度計(jì)的一個(gè)常見(jiàn)用途是測(cè)量高g沖擊和爆炸事件。對(duì)于這些傳感器設(shè)計(jì)，***佳實(shí)踐是連同頻率響應(yīng)進(jìn)行一個(gè)沖擊校準(zhǔn)。有幾種類型的沖擊校準(zhǔn)裝置可以進(jìn)行寬振幅范圍的線性校準(zhǔn)，它們通常通過(guò)某種碰撞產(chǎn)生。擺錘裝置、氣動(dòng)控制的彈丸沖擊和霍普金森桿沖擊通常用于產(chǎn)生從100到100萬(wàn)g的脈沖。

　　氣動(dòng)沖擊校準(zhǔn)臺(tái)

　　***后，與基于應(yīng)變的直流加速度計(jì)相關(guān)的一種常見(jiàn)的"校準(zhǔn)"技術(shù)稱為分流校準(zhǔn)。分流校準(zhǔn)是本文前面提到的已知的應(yīng)變計(jì)惠斯通電橋的電路不平衡。這是通過(guò)在橋的一條臂上放置一個(gè)固定電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的，或者“分流”它。利用該技術(shù)，在不將傳感器暴露于已知物理輸入的情況下，驗(yàn)證了與基于應(yīng)變的直流傳感器相匹配的信號(hào)調(diào)節(jié)器的增益。由于這種技術(shù)不能提供傳感器的真正的機(jī)械校準(zhǔn)，它主要用于對(duì)已知的、應(yīng)用的、可跟蹤的機(jī)械輸入的校準(zhǔn)之間的定期驗(yàn)證或檢查。