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壓電型加速度傳感器技術(shù)手冊5
5.相位特性
加速度傳感器內(nèi)部的質(zhì)量塊對于基座的相位一直是滯后的。此時的滯后時間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，滯后時間由相位角和頻率決定。圖5.1.1針對不同衰減比h，相位角和頻率比的關(guān)系曲線圖。
單一頻率的振動檢測場合，相位特性一般沒有什么問題，不同頻率成分合成的振動波形或沖擊振動檢測等場合，相位特性特別重要。因為，各頻率成分的滯后時間Δt不同會產(chǎn)生相位失真。
為了使相位失真影響最低，可以①盡可能使滯后時間Δt變小，也就是讓加速度傳感器的衰減比h盡可能??；②相位失真對頻率的滯后時間一定，即衰減比h在0.7前后，其對頻率的滯后時間成比例關(guān)系。
對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來說比較狹窄（參照式4.1.5）。
圖中可以看出，在遠遠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，對于振動檢測是沒有問題的。但是，在靠近共振點前，相位開始慢慢偏移，時間越長變化越大。在共振點處，將近慢了90度，振動中含有此附近頻率成分的波形發(fā)生相位失真。
6. 動態(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態(tài)范圍。
壓電型加速度傳感器的動態(tài)范圍很寬，理論上滿足下限可以到零，上限可達到1000g的直線性范圍。但實際上，下限的話，由于加速度傳感器輸出為零前會受到檢測系放大器的干擾或其他外來干擾的影響，因此，在低量級振動檢測時，保證測量系統(tǒng)高S/N比非常重要?？蓽y量的最大加速度在產(chǎn)品目錄中會有記載，每個加速度傳感器的種類不同，對應(yīng)大小各異。這主要由加速度傳感器的構(gòu)造、壓電體的機械強度、彈性質(zhì)量系的預載能力等決定。
一般，高量級的振動檢測適用負載質(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連續(xù)振動或沖擊的場合，由于共振產(chǎn)生異常振動超出最大加速度，可能會導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態(tài)范圍的上限。比如，直線范圍上限3V的內(nèi)藏放大器場合，100mV/g的加速度傳感器為正負15g，10mv/g的加速度傳感器為正負150g。
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