8.環(huán)境條件

8.1 使用溫度范圍

在加速度傳感器的產(chǎn)品目錄中都會標記最大使用溫度。該溫度雖然是由傳感器內(nèi)部使用的粘合劑或樹脂等而定，最主要的還是由壓電體【Pb（Zr·Ti）O3】居里點決定的。所謂居里點就是指壓電體的結(jié)晶轉(zhuǎn)態(tài)點，即由強介質(zhì)體轉(zhuǎn)變?yōu)橐话虢橘|(zhì)體的問題。超過這個溫度，自發(fā)極化以及殘留極化會全部消失，導致壓電特性喪失。當溫度再次降到居里點以下時，自發(fā)極化恢復到強介電體，但殘留極化無法復原，最后還是喪失掉壓電特性。

圖8.1.1時加速度傳感器使用壓電體（C-6系）的介電常數(shù)比及機電耦合系數(shù)的溫度變化圖。溫度變高，壓電特性就慢慢低下，到達居里點附近前急劇劣化，在居里點處極化消失，失去壓電特性。

一般公司使用約居里點溫度一半作為加速度傳感器的最大使用溫度。超過最大使用溫度，特別是加熱到達居里點溫度時極化消失，降溫至常溫狀態(tài)后也無法恢復到原來的壓電特性狀態(tài)，敬請注意！

8.2 溫度特性

壓電型加速度傳感器的靈敏度是隨溫度的變化而變化的。如圖8.2.1所示。在-20℃到50℃的范圍內(nèi)，變化率在5%以內(nèi)，沒有必要對其進行靈敏度修正。一般溫度升高，靜電電容C和電荷靈敏度SQ會變大，電壓靈敏度Sv變小。但是，電荷靈敏度對于不同的壓電材料，溫度系數(shù)時正時負。

靈敏度隨溫度變化時因為壓電體的壓電常數(shù)會隨溫度變化而變化，因此在電氣和機械兩方面溫度函數(shù)的參數(shù)發(fā)生負載變化，重疊在一起，最終體現(xiàn)在靈敏度上的變化。另外，溫度系數(shù)和靈敏度有著密切關(guān)系，具有一般溫度系數(shù)低的話，靈敏度也低的傾向。

8.3 溫度瞬變（transient）引起的干擾

加速度傳感器周圍的溫度會隨著風、光、紅外線等的急劇變化而變化，此時會對靈敏度產(chǎn)生干擾。

壓電體的結(jié)晶在沒有受到電場或應力作用過的情況下也會產(chǎn)生極化，這種叫做自發(fā)極化，通常用Ps表示。具有Ps的結(jié)晶，其熱振動狀態(tài)隨溫度變化，其大小隨熱膨脹變化，即Ps也變化。也就是說，Ps通過溫度函數(shù)將結(jié)晶的溫度變化量變?yōu)镻s的變化量，顯現(xiàn)在結(jié)晶表面上從而產(chǎn)生電位差（正效應）。另外，相反的在其上施加電流會產(chǎn)生相應的溫度變化（逆效應）。這種現(xiàn)象稱為電熱氣效應（焦電效應）。

由于焦電效應只會產(chǎn)生在壓電體的極化方向上的垂直面上，理論上，壓縮型受到的影響比較大，而剪切型受到的影響幾乎沒有。

圖8.3.1為同一形狀的壓縮型和剪切型的壓電體在受到急劇溫度變化時的焦電效應輸出實例?？梢钥闯?，和壓縮型相比，剪切型將近低-40dB以上。

一般焦電效應的電氣頻率成分在數(shù)Hz以下，所以可以采用帶有截止頻率功能的高通濾波器來進行阻止衰減。

8.4 濕度影響

加速度傳感器一般都采用不銹鋼外殼加環(huán)氧樹脂密封，因此基本上不會受到濕度的影響。在濕度高的環(huán)境下，為了防止接口處的絕緣電阻值低下，可以采用防水電纜或防水膠布繞一下。

8.5 音響靈敏度

聲音和振動根本上是同一概念。聲音能量使物體振動，通過振動的物體將聲音能量傳播到大氣中。同樣加速度傳感器置于聲場中的話，會使外殼振動產(chǎn)生噪聲。其振幅的大小由傳感器內(nèi)部構(gòu)造決定。比如，一個傳感器在130dB的聲場環(huán)境下，產(chǎn)生0.0001g的加速度。一般振動試驗情況下，試驗室周邊基本上不會有強聲場，所以此項影響基本上可以不計入。

8.6 電磁場的影響

壓電體在電場或磁場中沒有任何靈敏度，所以加速度傳感器不會受到電磁場的影響。放置在交替磁場中的時候，不銹鋼外殼（SUS303或SUS304）中會有少量帶磁性的物質(zhì)，外殼受到激振對外有輸出，但是一般振動檢測的場合，傳感器固定在較大振動體上，基本上可以不考慮其影響。

放置在交變強電場中的話，電纜會受到地回路的干擾，所以需要使用絕緣傳感器固定螺栓或使用平衡輸出型（差動輸出型）的加速度傳感器。特別是在強電磁場內(nèi)檢測的場合，測量儀本身也會混入干擾，需要全體都采取屏蔽措施。

9. 靈敏度校正

9.1絕對校正（干涉法）

加速度傳感器的靈敏度使以1g的對應輸出電壓即mV/g來表示的。進行絕對校正時，需要對加振器產(chǎn)生的加速度（g）進行準確測量。加振頻率一定的情況下，通過測量動圈臺面的位移來求出加速度。加振頻率和傳感器的輸出電壓可以精確測量，但是臺面的位移是數(shù)微米級別的，即使使用顯微鏡也難免有人為誤差產(chǎn)生，無法得到精確測量。因此，為了精確測量微小振幅，需要使用激光邁克爾遜干涉儀。圖9.1.1是通過激光干涉法對加速度傳感器進行絕對校正的示意圖。

首先激光器發(fā)出的光通過光束分離器分為兩個方向，通過光速分離器的光被固定鏡反射到受光器，另一個方向是通過振動臺上的振動鏡發(fā)射到受光器，此時兩者之間發(fā)生干涉。由于干涉光最大為每束激光波長的1/2，加振臺的振幅是臺面1周期動作時所含干涉環(huán)的數(shù)量，即通過干涉環(huán)的頻率和加振臺面的頻率比求出。作為光源的激光一般使用氦氖激光發(fā)生器（λ=0.6328μm）。

9.2 比較法

絕對校正過的加速度傳感器作為基準，其輸出和需要校正的加速度傳感器輸出進行比較，一般操作簡易，廣泛應用。使用此法需要特別注意的是，如果標準傳感器和被校正傳感器沒有同時動作的話，就無法保證校正值的精確度。所以必須將兩個傳感器固定好，盡可能靠近在一起，如圖9.1.2所示。