工程振動(dòng)量值的物理參數(shù)常用位移、速度和加速度來(lái)表示。由于在通常的頻率范圍內(nèi)振動(dòng)位移幅值量很小,且位移、速度和加速度之間都可互相轉(zhuǎn)換,所以在實(shí)際使用中振動(dòng)量的大小一般用加速度的值來(lái)度量。常用單位為:米/秒2(m/s2),或重力加速度(g)。
描述振動(dòng)信號(hào)的另一重要參數(shù)是信號(hào)的頻率。絕大多數(shù)的工程振動(dòng)信號(hào)均可分解成一系列特定頻率和幅值的正弦信號(hào),因此,對(duì)某一振動(dòng)信號(hào)的測(cè)量,實(shí)際上是對(duì)組成該振動(dòng)信號(hào)的正弦頻率分量的測(cè)量。對(duì)傳感器主要性能指標(biāo)的考核也是根據(jù)傳感器在其規(guī)定的頻率范圍內(nèi)測(cè)量幅值精度的高低來(lái)評(píng)定。
電荷輸出型加速度計(jì)不適合用于低頻測(cè)量
由于低頻振動(dòng)的加速度信號(hào)都很微小,而高阻抗的小電荷信號(hào)非常容易受干擾;當(dāng)測(cè)量對(duì)象的體積越大,其測(cè)量頻率越低,則信號(hào)的信噪比的問(wèn)題更為突出。因此在目前帶內(nèi)置電路加速度傳感器日趨普遍的情況下應(yīng)盡量選用電噪聲比較小,低頻特性優(yōu)良的低阻抗電壓輸出型壓電加速度傳感器。
傳感器的低頻截止頻率
與傳感器的高頻截止頻率類同,低頻截止頻率是指在所規(guī)定的傳感器頻率響應(yīng)幅值誤差(±5%,±10%或±3dB)內(nèi)傳感器所能測(cè)量的最低頻率信號(hào)。誤差值越大其低頻截止頻率也相對(duì)越低。所以不同傳感器的低頻截止頻率指標(biāo)必須在相同的誤差條件下進(jìn)行比較。
低阻抗電壓輸出型傳感器的低頻特性是由傳感器敏感芯體和內(nèi)置電路的綜合電參數(shù)所決定的。其頻率響應(yīng)特性可以用模擬電路的一階高通濾波器特性來(lái)描述,所以傳感器的低頻響應(yīng)和截止頻率完全可以用一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)來(lái)確定。從實(shí)用角度來(lái)看,由于傳感器的甚低頻頻率響應(yīng)的標(biāo)定比較困難,而通過(guò)傳感器對(duì)時(shí)間域內(nèi)階躍信號(hào)的響應(yīng)可測(cè)得傳感器的時(shí)間常數(shù);因此利用傳感器的低頻響應(yīng)與一階高通濾波器的特性幾乎一致的特點(diǎn),通過(guò)計(jì)算可方便地獲得傳感器的低頻響應(yīng)和與其對(duì)應(yīng)的低頻截至頻率。
傳感器的靈敏度,低頻噪聲特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍
用于低頻測(cè)量的傳感器一般要求有比較高的靈敏度以滿足低頻小信號(hào)的測(cè)量。但靈敏度的增加往往是有限的。雖然加速度傳感器靈敏度是能達(dá)到10V/g或更高,但是靈敏度高往往帶來(lái)其他的負(fù)面效應(yīng),比如傳感器的穩(wěn)定性,抗過(guò)載能力,以及對(duì)周邊環(huán)境干擾的敏感性。因此追求過(guò)高靈敏度并不一定能解決微小信號(hào)的測(cè)量,相反高分辨率和低噪聲的傳感器在工程應(yīng)用中往往更容易解決實(shí)際問(wèn)題。所以選用具有低電噪聲的傳感器在低頻測(cè)量中尤為重要。