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壓電型加速度傳感器技術(shù)手冊(cè)5
5.相位特性
加速度傳感器內(nèi)部的質(zhì)量塊對(duì)于基座的相位一直是滯后的。此時(shí)的滯后時(shí)間Δt和相位角φ的關(guān)系式如下，
上式中可以明顯看出相位特性由衰減比h決定，滯后時(shí)間由相位角和頻率決定。圖5.1.1針對(duì)不同衰減比h，相位角和頻率比的關(guān)系曲線圖。
單一頻率的振動(dòng)檢測(cè)場(chǎng)合，相位特性一般沒有什么問題，不同頻率成分合成的振動(dòng)波形或沖擊振動(dòng)檢測(cè)等場(chǎng)合，相位特性特別重要。因?yàn)椋黝l率成分的滯后時(shí)間Δt不同會(huì)產(chǎn)生相位失真。
為了使相位失真影響最低，可以①盡可能使滯后時(shí)間Δt變小，也就是讓加速度傳感器的衰減比h盡可能?。虎谙辔皇д鎸?duì)頻率的滯后時(shí)間一定，即衰減比h在0.7前后，其對(duì)頻率的滯后時(shí)間成比例關(guān)系。
對(duì)于一般的壓電型加速度傳感器，可以通過以上兩種方法解決相位失真的問題。盡量確保衰減比h<0.01，這樣共振產(chǎn)生的頻率帶域就相對(duì)來說比較狹窄（參照式4.1.5）。
圖中可以看出，在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于共振頻率的頻域帶，加速度傳感器的彈性質(zhì)量系基本上沒有相位變化，對(duì)于振動(dòng)檢測(cè)是沒有問題的。但是，在靠近共振點(diǎn)前，相位開始慢慢偏移，時(shí)間越長(zhǎng)變化越大。在共振點(diǎn)處，將近慢了90度，振動(dòng)中含有此附近頻率成分的波形發(fā)生相位失真。
6. 動(dòng)態(tài)范圍和直線性
加速度傳感器的基座受到的加速度和輸出電壓直接比例范圍稱為動(dòng)態(tài)范圍。
壓電型加速度傳感器的動(dòng)態(tài)范圍很寬，理論上滿足下限可以到零，上限可達(dá)到1000g的直線性范圍。但實(shí)際上，下限的話，由于加速度傳感器輸出為零前會(huì)受到檢測(cè)系放大器的干擾或其他外來干擾的影響，因此，在低量級(jí)振動(dòng)檢測(cè)時(shí)，保證測(cè)量系統(tǒng)高S/N比非常重要?？蓽y(cè)量的最大加速度在產(chǎn)品目錄中會(huì)有記載，每個(gè)加速度傳感器的種類不同，對(duì)應(yīng)大小各異。這主要由加速度傳感器的構(gòu)造、壓電體的機(jī)械強(qiáng)度、彈性質(zhì)量系的預(yù)載能力等決定。
一般，高量級(jí)的振動(dòng)檢測(cè)適用負(fù)載質(zhì)量小的小型加速度傳感器。產(chǎn)品目錄中記載的最大加速度對(duì)應(yīng)的是主軸方向，橫向的話，只要在其范圍內(nèi)也沒有問題。但是，如果是在接觸共振頻率附近高量級(jí)連續(xù)振動(dòng)或沖擊的場(chǎng)合，由于共振產(chǎn)生異常振動(dòng)超出最大加速度，可能會(huì)導(dǎo)致加速度傳感器破損。比如，加速度傳感器從20cm高度掉落在桌面上，大概有1000g左右的加速度，1m高度掉落在混凝土的地面上，大概有數(shù)千到數(shù)萬g的沖擊加速度發(fā)生，所以在使用中要盡量注意。
放大器內(nèi)藏型的，由內(nèi)藏的放大器最大輸出電壓決定。內(nèi)藏放大器的輸入輸出直線范圍上限為動(dòng)態(tài)范圍的上限。比如，直線范圍上限3V的內(nèi)藏放大器場(chǎng)合，100mV/g的加速度傳感器為正負(fù)15g，10mv/g的加速度傳感器為正負(fù)150g。
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