教你正確選擇加速度傳感器

加速度計(jì)因其頻響寬、動(dòng)態(tài)范圍大、可靠性高、使用方便，受到廣泛應(yīng)用。用戶作通用振動(dòng)、沖擊測(cè)量時(shí)，主要關(guān)心的技術(shù)指標(biāo)為：靈敏度、頻率范圍，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和與后續(xù)儀器配置等。

　　1、靈敏度的選擇

　　揚(yáng)州晶明的產(chǎn)品介紹給出了參考量程范圍，目的是讓用戶在眾多不同靈敏度的加速度計(jì)中能方便地選出合適的產(chǎn)品，最小加速度測(cè)量值也稱最小分辨率，考慮到后級(jí)放大電路噪聲問(wèn)題，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離最小可用值，以確保最佳信噪比。最大測(cè)量極限要考慮加速度計(jì)自身的非線性影響和后續(xù)儀器的最大輸出電壓，估算方法：最大被測(cè)加速度×傳感器的電荷/電壓靈敏度，以上數(shù)值是否超過(guò)配套儀器的最大輸入電荷/電壓值，建議如已知被測(cè)加速度范圍可在傳感器指標(biāo)中的“參考量程范圍”中選擇(兼顧頻響、重量)，同時(shí)，在頻響、重量允許的情況下，靈敏度可考慮高些，以提高后續(xù)儀器輸入信號(hào)，提高信噪比。

　　在兼顧頻響、重量的同時(shí)，可參照以下范圍選擇傳感器靈敏度：土木工程原型和超大型機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)在0.1g～10g左右，可選3000pC/g～300pC/g的加速度計(jì)，機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)在10g～100g左右，可選擇20pC/g～200pC/g的加速度計(jì)，沖擊可選0.1pC/g～20pC/g左右的加速度計(jì)。

　　2、頻率選擇

　　生產(chǎn)廠給出的頻響曲線是用螺釘安裝的，一般將曲線分成二段：諧振頻率和使用頻率。使用頻率的給值是按靈敏度偏差給出，有±10%、±5%、±3dB。諧振頻率一般是避開(kāi)不用，但也有特例，如軸承故障檢測(cè)。

　　選擇加速度計(jì)的頻率應(yīng)高于被測(cè)物的振動(dòng)頻率，有倍頻分析要求的加速度計(jì)頻響應(yīng)更高。土木工程是低頻，加速度計(jì)可選擇0.2Hz～1kHz左右，機(jī)械設(shè)備一般是中頻段，可根據(jù)設(shè)備轉(zhuǎn)速、設(shè)備剛度等因素綜合估計(jì)頻率，選擇0.5Hz～5kHz的加速度計(jì)。沖擊測(cè)量高頻居多。

　　加速度計(jì)的安裝方式不同也會(huì)改變使用頻響(對(duì)振動(dòng)值影響不大)，安裝面要平整、光潔，安裝選擇應(yīng)根據(jù)方便、安全的原則。這里給出同一只KD1005加速度計(jì)不同安裝方式的使用頻率：螺釘5kHz，環(huán)氧或“502”4kHz，磁吸盤(pán)1.5kHz，雙面膠0.5kHz，由此可見(jiàn)，安裝方式對(duì)測(cè)試頻響影響很大，應(yīng)注意選擇。

　　加速度計(jì)的重量、靈敏度與使用頻率成反比，靈敏度高，重量大，使用頻率低，這也是選擇的技巧。

　　3、內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指敏感材料晶體片感受振動(dòng)的方式及安裝形式，有壓縮和剪切兩大類，常見(jiàn)的有中心壓縮、平面剪切、三角剪切、環(huán)型剪切。中心壓縮頻響高于剪切型，剪切型的環(huán)境適應(yīng)性好于中心壓縮型。如配用積分型電荷放大器測(cè)量速度、位移時(shí)，最好選用剪切型產(chǎn)品，這樣所得信號(hào)波動(dòng)小，穩(wěn)定性好。

　　4、內(nèi)置電路

　　內(nèi)置的概念是將電荷/電壓轉(zhuǎn)換放大電路置于加速度計(jì)內(nèi)，成為具有電壓輸出功能的傳感元件。它可分雙電源(四線)及單電源(二線并帶偏置的稱ICP)兩種，下面所指內(nèi)裝電路專指ICP型。

　　目前，內(nèi)置電路傳感器在國(guó)內(nèi)使用較多的方面是用于機(jī)械故障、樁基檢測(cè)，不少在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目上也在使用該類產(chǎn)品。

　　ICP傳感器的芯線作供電并又是信號(hào)輸出通道。內(nèi)置電路傳感器靈敏度的選型計(jì)算：